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】入力軸１０と、出力軸１２と、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組２０と、第１Ｍ／Ｇ５６と、第２Ｍ／Ｇ５８と、を備え、入力軸１０は第１リングギヤ２４と連結可能であり、出力軸１２は第１キャリア２８と連結し、第１Ｍ／Ｇ５６は第１サンギヤ２２と連結し、第２Ｍ／Ｇ５８は出力軸１２および第１リングギヤ２４と、それぞれ連結可能であり、第１リングギヤ２４を静止部５２に固定する手段を有して、第１リングギヤ２４を静止部５２に固定することにより、エンジン１が停止した状態で第１Ｍ／Ｇ５６が動力分割遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を駆動可能とした。
【解決手段】入力軸１０と、出力軸１２と、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組２０と、第１Ｍ／Ｇ５６と、第２Ｍ／Ｇ５８と、を備え、入力軸１０は第１リングギヤ２４と連結可能であり、出力軸１２は第１キャリア２８と連結し、第１Ｍ／Ｇ５６は第１サンギヤ２２と連結し、第２Ｍ／Ｇ５８は出力軸１２および第１リングギヤ２４と、それぞれ連結可能であり、第１リングギヤ２４を静止部５２に固定する手段を有して、第１リングギヤ２４を静止部５２に固定することにより、エンジン１が停止した状態で第１Ｍ／Ｇ５６が動力分割遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２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組の遊星歯車組を備え、電気的無段変速機としてハイブリッド駆動する例が知られている（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組の遊星歯車組を備え、電気的無段変速機としてハイブリッド駆動する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、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同時に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、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第１遊星歯車で構成され、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、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、入力軸は第１リングギヤと連結可能であり、出力軸は第１キャリアと連結し、第１モーター・ジェネレーターは第１サンギヤと連結し、第２モーター・ジェネレーターは出力軸および第１リングギヤと、それぞれ連結可能であり、第１リングギヤを静止部に固定する固定手段を有して、該固定手段にて第１リングギヤを静止部に固定することにより、エンジンが停止した状態で第１モーター・ジェネレーターが動力分割遊星歯車組を介して出力軸を減速駆動可能であるとともに、同時に第２モーター・ジェネレーターも出力軸を駆動可能と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、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】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４】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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。
【図１１】本発明の実施例６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６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７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７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、第３遊星歯車組４０の３つの遊星歯車組が配置してある。第１遊星歯車組２０と、第２遊星歯車組３０と、第３遊星歯車組４０は、いずれも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、本発明の動力分割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、本発明の入力変速歯車群を構成する。
同様に第３遊星歯車組４０は、第３サンギヤ４２と、第３リングギヤ４４と、第３サンギヤ４２および第３リングギヤ４４に噛み合った複数の第３ピニオン４６を回転自在に軸支する第３キャリア４８と、の３つの回転要素で構成され、本発明の減速歯車を構成する。
【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と連結している。
第２サンギヤ３２は第１ブレーキ５０によりケース（静止部）５２に固定可能であるとともに、ワンウエイクラッチ５４により一方の回転方向にのみにおいて第２リングギヤ３４と連結可能である。また第２リングギヤ３４は第１リングギヤ２４と連結している。
第１サンギヤ２２は第１Ｍ／Ｇ５６と連結している。
第１キャリア２８は第３キャリア４８と連結するとともに出力軸１２と連結している。
第３サンギヤ４２は第２Ｍ／Ｇ５８と連結するとともに、クラッチ６０と第２リングギヤ３４を介して第１リングギヤ２４と連結可能であり、第３リングギヤ４４は第２ブレーキ７０によりケース５２に固定可能である。
ここで、ワンウエイクラッチ５４は本発明の第１締結要素を、また第１ブレーキ５０は本発明の第２締結要素を、それぞれ構成する。また、ワンウエイクラッチ５４および第１ブレーキ５０は、これらを同時締結することで第１リングギヤをケース５２に固定する本発明の固定手段をも構成する。
【００１３】
なお、ワンウエイクラッチ５４は、第２サンギヤ３２が第１リングギヤ２４に対してエンジン１の回転方向と同じ方向に相対回転するのを係止（係合）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、油圧多板式クラッチで締結・開放制御するものなどでもよい。
したがって、入力軸１０と連結した第２キャリア３８がエンジン１に駆動され、ブレーキ５０が解放されていて第２サンギヤ３２がエンジン１の回転方向と同じ方向回転しようとするとワンウエイクラッチ５４により第１リングギヤ２４に係止され、第２遊星歯車組３０が一体になる。
これとは逆に、第２リングギヤ３４がエンジン１の回転方向と逆の方向に回転しようとした場合も、第２サンギヤ３２との間でワンウエイクラッチ５４が係合して、第２遊星歯車組３０が一体になる。
また、ワンウエイクラッチ５４は上記に限らず、第２キャリア３８と第２サンギヤとの間、または第２キャリア３８と第２サンギヤ３２との間に設けても同様の機能を果たすことができる。
【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、横方向にはブレーキなどの締結要素とＭ／Ｇをそれぞれ割り当ててある。すなわち、クラッチ６０を「Ｃ」第１ブレーキを「Ｂ１」、第２ブレーキ７０を「Ｂ２」、ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ」、第１Ｍ／Ｇ５６を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ５８を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００１５】
表中の○印はクラッチなどの締結要素にあっては締結・係合を表し、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８にあっては駆動を表し、△印は第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８において発電を表している。第１Ｍ／Ｇ５６における−印は停止可能であることを表す。
【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、第３遊星歯車組４０にあってはα３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、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モード乃至Ｅ−４モードと、後進のＥ−Ｒモードの、計５種類の駆動モードがある。
Ｅ−１モードは、第１Ｍ／Ｇ５６のみを使った駆動である。つまり、本発明の第２締結要素である第１ブレーキ５０と、本発明の第１締結要素であるワンウエイクラッチ５４の締結により、第２遊星歯車組３０は一体になってケース５２に固定されるので、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動する。
この場合の出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ５６のトルクをＴ１とした場合、Ｔ１（１＋α１）／α１である。このとき第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
【００１８】
次に、Ｅ−２モードは、第１ブレーキ５０に代えて第２ブレーキ７０を締結して第３リングギヤ４４をケース５２に固定する。そして第１Ｍ／Ｇ５６に代えて第２Ｍ／Ｇ５８のみが出力軸１２を駆動する。
すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８が第３遊星歯車組４０を介して出力軸１２を減速駆動する。この場合の出力トルクＴｏは、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクをＴ２とした場合、Ｔ２（１＋α３）／α３である。このとき第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
【００１９】
次に、Ｅ−３モードは、第１ブレーキ５０と第２ブレーキ７０の両方を締結して駆動する。この場合、ワンウエイクラッチ５４も自動的に締結され、上記のＥ−１モードとＥ−２モードを合わせた駆動になる。したがって、この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３である。
【００２０】
次に、Ｅ−４モードは、第１ブレーキ５０と第２ブレーキ７０の両方を解除してクラッチ６０を締結して駆動する。これにより、第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４と連結されるので、出力軸１２は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とにより協調して駆動されるようになる。この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１＋Ｔ２である。
したがって、いずれも減速駆動のＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは、低速から中速の走行に適し、Ｅ−４モードは高速走行に適している。特にＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは自動車の走行負荷などに応じて自由に切り替えて駆動することができる。
また、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の容量が異なるものであった場合、それぞれの単独での駆動と、両方同時の駆動の計３種類の容量のＭ／Ｇで駆動できるので、自動車の走行負荷などに応じた最適の駆動モードの選択ができる。
【００２１】
次にＥＶ走行で後進するＥ−Ｒモードについて説明する。
Ｅ−Ｒモードは図２に見るように、Ｅ−２モードと同様の締結関係において、第２Ｍ／Ｇ５８による駆動が可能である。この場合の出力トルクも回転方向が異なるがＥ−２モードと同様である。ただし、回転方向の関係で第１Ｍ／Ｇ５６は連れ回り、すなわち空転する。
【００２２】
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／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８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。この走行は作動表のＥＢ欄に記載してある。
【００２３】
Ｂ−１モードは、ＥＶ走行におけるＥ−４モードと同じ締結関係であり、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方での発電を行う。この場合の出力トルクも、発電と駆動の違いはあるが、Ｅ−４モードと同様である。Ｂ−１モードは高速走行から低速まで幅広い走行をカバーし、制動力の制御も自由度が高い。
【００２４】
次にＢ−２モードは、クラッチ６０と第２ブレーキ７０が同時に締結することで、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による発電を行う。
第２Ｍ／Ｇ５８が第３遊星歯車組４０において出力軸１２から増速駆動され、第１Ｍ／Ｇ５６も増速されるので、中速以下の速度で大きな制動力を要する場合に適する。
【００２５】
次にＢ−３モードは、ＥＶ走行のＥ−２モードと同様の締結関係で、第２Ｍ／Ｇ５８のみがＢ−２モードと同様に出力軸１２から増速駆動される。この場合、第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
ＥＢ走行も、必要とする制動力と速度に応じて最適なモードを選択して走行することができる。
ＥＢ走行で発電した電力は、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自動車の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／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８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。
自動車が停止中または低速走行中のエンジン１の始動は、クラッチ６０とブレーキ５０を締結した上で、第２Ｍ／Ｇ５８に電力を供給して正回転させる。これにより第２遊星歯車組３０で第２キャリア３８が減速駆動され、これと連結したエンジン１が正回転する。そこで、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。
このエンジン１の始動中であっても第１Ｍ／Ｇ５６を正回転させることで、出力軸１２を前進方向に駆動することができる。
【００２８】
また、自動車が一定速以上の速度で走行中のエンジン１の始動にあっては、上記のＥＢ走行において第２リングギヤ３４が正回転しているので、ブレーキ５０で第２サンギヤ３２を制動することで、エンジン１を減速回転させて行う。このとき、ブレーキ５０は締結（第２サンギヤ３２の固定）ではなく、制動力の付与（第２サンギヤ３２の制動回転）でよい。
【００２９】
エンジン１が始動した後は、自動車の速度等に応じてＨ−１モード（ＨＶ走行での低速モード）乃至Ｈ−２モード（同、中速モード）へ移行する。
はじめに、Ｈ−１モードは第２ブレーキ７０を締結して駆動する。エンジン１により入力軸１０が正回転すると、ワンウエイクラッチ５４の作用で、第２遊星歯車組３０が入力軸１０と一体になって第１リングギヤ２４を駆動する。
第１リングギヤ２４は第１遊星歯車組２０において出力軸１２と一体の第１キャリア２８を減速駆動するとともに、その反力トルクで第１Ｍ／Ｇ５６を逆回転させ発電させる。すなわち、ここでエンジン１のトルクは第１キャリア２８を機械的に減速駆動するトルクと第１Ｍ／Ｇ５６に発電させるトルクとに分割される。
【００３０】
そして、第１Ｍ／Ｇ５６が発電した電力を第２Ｍ／Ｇ５８に供給して第３遊星歯車組４０を介して出力軸１２を減速駆動する。このとき、出力軸１２のトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
Ｈ−１モードにおいて車速が上昇していくと第１サンギヤ２２とともに第１Ｍ／Ｇ５６がごく低速回転になって発電効率が悪い運転域になるので、そうなる前にＨ−２モードへ切り替える。
【００３１】
Ｈ−２モードは、第２ブレーキ７０に加えて第１ブレーキ５０を締結することで駆動する。これにより、Ｈ−１モードにおいて入力軸１０と同じ回転速度であった第１リングギヤ２４が、第２遊星歯車組３０によって増速駆動されるようになる。
したがって、出力軸１２の回転速度を切り替え前と同じとした場合、第１サンギヤ２２と第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上昇し、上記の発電効率が悪い運転域から脱する結果、動力伝達効率が向上する。
このとき、出力軸１２のトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
【００３２】
続いてＨ−３モードは、クラッチ６０を締結する結果、エンジン１により入力軸１０が正回転すると、ワンウエイクラッチ５４の作用で、第２遊星歯車組３０が入力軸１０と一体になって第２Ｍ／Ｇ５８および第１リングギヤ２４を駆動する。
このとき、エンジン１のトルクＴｅは第２Ｍ／Ｇ５８を駆動するトルクと第１リングギヤ２４を駆動するトルクとに分割される。
これにより第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動する。したがって、出力軸１２はエンジン１のトルクの一部で駆動される第１リングギヤ２４と第１Ｍ／Ｇ５６とに駆動される。
このとき、出力軸１２のトルクはＴｅ＋Ｔ１−Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
Ｈ−３モードにおいて車速が上昇すると、第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上がって、第１Ｍ／Ｇ５６の駆動効率が悪い運転域になるので、そうなる前にＨ−４モードへ切り替える。
【００３３】
Ｈ−４モードは、クラッチ６０とともに第１ブレーキ５０を締結して駆動する。
その結果、入力軸１０の回転は第２遊星歯車組３０において増速され、第２Ｍ／Ｇ５８と第１リングギヤ２４とを（１＋α２）倍の回転速度で駆動する。
したがって、出力軸１２の回転速度を切り替え前と同じとした場合、第２サンギヤ３２と第２Ｍ／Ｇ５８の回転速度が低下し、上記の発電効率が悪い運転域から脱する結果、動力伝達効率が向上する。
これにより、Ｈ−３モードと同様に、第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動する。したがって、出力軸１２はエンジン１のトルクの一部で駆動される第１リングギヤ２４と第１Ｍ／Ｇ５６とに駆動される。
このとき、出力軸１２のトルクはＴｅ／（１＋α２）＋Ｔ１−Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
【００３４】
以上のＨ−１モード乃至Ｈ−４モードはいずれも、本発明の動力分割遊星歯車組である第１遊星歯車組２０において、エンジン１のトルクの一部を機械的に、残りを電気的に出力軸１２に伝えて駆動するので、常に機械的な動力伝達比率が高く、したがって動力伝達効率が高い。
それに加えて、上記したように発電効率や駆動効率の悪い運転領域を回避した駆動ができるのが特徴である。
【００３５】
次にＨＶ走行の後進であるＨ−Ｒモードについて説明する。
エンジン１を回転させての後進は、後述するようにＨ−２モードと同様の連結にして駆動する。その場合、第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向が逆になるだけで基本的にＨ−２モードの場合と同様である。
つまり、例えば前進のＨ−１モードと同じ連結関係にして第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向を逆にした場合の出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）−Ｔ２（１＋α３）／α３であるのに対して、図２のＨ−Ｒモードに書いたようにＨ−２モードと同じ締結にした場合の出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）−Ｔ２（１＋α３）／α３となるので、後進方向の駆動力は後者の方が大きい。
【００３６】
すなわち、エンジン１のトルクのうち機械的に伝達するトルクは常に前進方向のトルクであるので、これを少なくした方が後進駆動トルクを大きく確保できる。
したがって、バッテリーの残量が少ない場合などの後進には、Ｈ−２モードと同じ締結のＨ−Ｒモードが適している。
【００３７】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は、第１リングギヤ２４をケース５２（静止部）に固定する固定手段として、第１ブレーキ５０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
【００３８】
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、１個のモーターでしか駆動できなかった従来例に比べてモーターのトータル容量を減らすことができる。これにより、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。
【００３９】
そして、ＥＶ走行では必要に応じて第２Ｍ／Ｇ５８と第１Ｍ／Ｇ５６の両者での駆動が可能であるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動と第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動を選択できるので、自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができる。
特に、Ｅ−１モードとＥ−２モードは、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の一方が駆動して他方は停止していることができるので、無駄な連れ回りを回避して、電力消費を少なくする効果もある。
【００４０】
また、減速歯車を構成する第３遊星歯車組４０を省いて、第２Ｍ／Ｇ５８を出力軸１２と直接連結することも可能であるが、実施例１では第３遊星歯車組４０が存在するため、低トルク高速回転型の第２Ｍ／Ｇ５８を使うことができるので、そのサイズを小さくすることができる。
【００４１】
さらに、第２遊星歯車組３０による増速作用で、Ｈ−１モードおよびＨ−３モードにおける発電効率や駆動効率が悪化する領域での駆動を回避して、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００４２】
上記したように、ＥＢ走行のＢ−１モードではクラッチ６０を締結して第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とで発電しながら制動を行うが、クラッチ６０の締結を解除すると第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことも可能である。
例えばＨＶ走行における高速走行中にアクセルペダルの踏み込みをゆるめて、加速はしないけれども積極的な制動はしたくない場合、エンジン１を停止させて惰行するとＥＢ走行と同じ状態になる。このとき従来例では少なくとも一方のＭ／Ｇが回転するので、それが発電することによって制動に至らないように若干の電力を供給する必要があり、電力を消費することになる。
本実施例１のような制御により第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８が回転しないで済むので、余計な電力消費を抑えられるという効果があり、その分、燃費が向上する。
【００４３】
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、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】
【００４４】
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３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。
【００４５】
実施例２における実施例１との違いは、実施例１における減速歯車である第３遊星歯車組３０を省いたことである。関連して実施例１におけるクラッチ６０と第２ブレーキ７０が、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８に代わっている。
すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８は、第１クラッチ６０を介して出力軸１２と連結可能であり、第２クラッチ６８を介して第１リングギヤ２４と連結可能である。
その他の連結関係は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】
続いて実施例２の作動を、図４に示した作動表を基に説明する。
図４の作動表は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」として、実施例１におおける第１ブレーキ５０と同様のブレーキ５０を「Ｂ」とした以外は、図２と同様である。
はじめに、ＥＶ走行は実施例１と同様に、Ｅ−１モード乃至Ｅ−４モードと、後進のＥ−Ｒモードの、計５種類の駆動モードがある。
Ｅ−１モードは実施例１と同様であるので説明を省略する。第２Ｍ／Ｇ５８が停止していることができるのも同様である。
【００４７】
次に、Ｅ−２モードは、ブレーキ５０に代えて第１クラッチ６０を締結して第２Ｍ／Ｇ５８と出力軸１２とを直結する。実施例１と同様に第２Ｍ／Ｇ５８のみが駆動するので、出力トルクＴｏは、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクをＴ２である。このとき第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
【００４８】
次に、Ｅ−３モードは、ブレーキ５０と第１クラッチ６０の両方を締結して駆動する。この場合も実施例１と同様にＥ−１モードとＥ−２モードを足し合わせた駆動になる。したがって、この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。
【００４９】
次に、Ｅ−４モードは、ブレーキ５０と第１クラッチ６０の両方を解除して第２クラッチ６８を締結して駆動する。これにより、実施例１と同様に第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４と連結されるので、出力軸１２は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とにより協調して駆動されるようになる。この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１＋Ｔ２である。
【００５０】
また、Ｅ−３モードとＥ−４モードの切り替え途中に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８が同時に締結することがあっても差し支えない。すなわち、その場合は第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８と第１遊星歯車組２０および出力軸１２とが一体になって回転する。
【００５１】
以上のように、出力軸１２のトルクは一部異なるが、実施例１と同様にＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは、低速から中速の走行に適し、Ｅ−４モードは高速走行に適している。特にＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは自動車の走行負荷などに応じて自由に切り替えて駆動することができる。
また、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の容量が異なるものであった場合、それぞれの単独での駆動と、両方同時の駆動の計３種類の容量のＭ／Ｇで駆動できるのも実施例１と同様である。
【００５２】
次にＥＶ走行で後進するＥ−Ｒモードについて説明する。
Ｅ−Ｒモードは図４に見るように、第１クラッチ６０を締結することにより、第２Ｍ／Ｇ５８が逆回転して出力軸１２を直接駆動する。この場合の出力軸１２のトルクは、Ｅ−２モードと回転方向が異なるだけで同じである。
また、図４には記してないが、第１クラッチ６０に代わって第２クラッチ６８を締結することにより、第１Ｍ／Ｇ５６が駆動して第２Ｍ／Ｇ５８が発電するようにして後進駆動することもできる。ここでいう第２Ｍ／Ｇ５８の発電は、第２Ｍ／Ｇ５８がごく低速で正回転して発電するか、または停止していることを意味するが、詳細の説明は省略する。
【００５３】
続いて、ＥＢ走行におけるＢ−１モードは、Ｅ−４モードと同様の締結で第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による発電を行う。したがって、出力軸１２のトルクは回転方向が異なるだけでＥ−４モードと同じである。Ｂ−１モードは高速走行から低速まで幅広い条件に適する。
【００５４】
次に、Ｂ−２モードは、ＥＶ走行におけるＥ−３モードとＥ−４モードの切り替え途中について説明したのと同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８が同時に締結して行う。この場合は第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８と第１遊星歯車組２０および出力軸１２とが一体になって回転し、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による発電を行う。Ｂ−２モードも第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の回転速度が同一という制約はあるが、高速走行から低速まで幅広い条件に適する。
【００５５】
次に、Ｂ−３モードは、Ｅ−２モードと同様の締結で第２Ｍ／Ｇ５８による発電を行う。したがって、出力軸１２のトルクは回転方向が異なるだけでＥ−２モードと同じである。このとき、第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。Ｂ−３モードは積極的な制動をしたくない走行に適する。
【００５６】
次に、ＨＶ走行について説明する。
自動車が停止または低速で走行中におけるエンジン１の始動は、ブレーキ５０と第２クラッチ６８を締結して第２Ｍ／Ｇ５８を正回転することで、第２遊星歯車組３０による減速駆動でエンジン１を回転させて行う。
また、自動車が一定速度以上で走行中におけるエンジン１の始動は、第２リングギヤ３４が正回転している状態においてブレーキ５０で制動することで、エンジン１を回転させて行う。
【００５７】
次に、エンジン１が始動した後の低速走行に適したＨ−１モードは、第１クラッチ６０を締結して行う。すなわち、実施例１のＨ−１モードと同様にワンウエイクラッチ５４の作用で第２遊星歯車組３０が一体になって、入力軸１０とともに第１リングギヤ２４を駆動する。
第１遊星歯車２０でトルク分割が行われ、一部が第１サンギヤ２２を経て第１Ｍ／Ｇ５６による発電に、他は第１キャリア２８を経て機械的に出力軸１２を減速駆動する。同時に、第１Ｍ／Ｇ５６は発電した電力は第２Ｍ／Ｇ５８に供給され、第２Ｍ／Ｇ５８は第１クラッチ６０を介して出力軸１２を駆動する。
【００５８】
このとき、出力軸１２のトルクは、第１Ｍ／Ｇ５６の発電トルクをＴ１とすると、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２であり、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２でもある。
Ｈ−１モードにおいて自動車の速度が上昇したりすると、第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度がごく低速回転になって発電効率が悪い運転域になるので、そうなる前にＨ−２モードへ切り替える。
【００５９】
Ｈ−２モードは第１クラッチ６０に加えてブレーキ５０を締結することで駆動する。ブレーキ５０の締結で第２遊星歯車組３０によって、エンジン１は第１リングギヤ２４を増速駆動する。したがって、出力軸１２の回転速度を切り替え前と同じとした場合、第１サンギヤ２２と第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上昇し、上記の発電効率が悪い運転域から脱する結果、動力伝達効率が向上する。このとき、出力軸１２のトルクは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２であり、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２でもある。
【００６０】
続いて、さらに車速が上がった場合にＨ−３モードに切り替える。Ｈ−３モードは第１クラッチ６０に加えて第２クラッチ６８を締結することで、ワンウエイクラッチ５４の係合とあいまって、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０が一体になり、エンジン１による直結駆動が行われる。図４の作動表にはＨ−３モードに発電・駆動の印を記していないが、第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力で第１Ｍ／Ｇ５６が駆動する運転が可能であるし、特に両者とも発電・駆動を行わなくてもよい。
Ｈ−３モードは直結運転なので、Ｈ−４モードへ移行する一時的な中継モードとしてとらえることもできる。変速比１前後の運転はＨ−４モードへ移行して行う。
【００６１】
Ｈ−４モードは、第２クラッチに加えてワンウエイクラッチ５４が自動的に係合することで、入力軸１０は第２遊星歯車組３０と一体になって第１リングギヤ２４と第２Ｍ／Ｇ５８を直結駆動する。そして第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力で第１Ｍ／Ｇ５６が駆動する。Ｈ−４モード以降において出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１である。
車速がさらに上がって、変速比１を超える運転はＨ−５モードへ移行して行う。
【００６２】
Ｈ−５モードは、第２クラッチ６８の締結に加えてブレーキ５０の締結で駆動する。これにより第２Ｍ／Ｇ５８と第１リングギヤ２４がエンジン１により増速駆動され、第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力で第１Ｍ／Ｇ５６が駆動する。
なお、図４には記してないが、ブレーキ５０の締結はそのままに第２クラッチ６８に代えて第１クラッチ６０を締結しての駆動も可能である。
【００６３】
続いて、ＨＶ走行の後進はＨ−Ｒモードで行う。Ｈ−Ｒモードは、Ｈ−２モードと同様の締結で駆動する。ただし、Ｈ−２モードと同様に第１リングギヤ２４がエンジン１に増速駆動されて第１Ｍ／Ｇ５６に発電させるので、エンジン１は機械的に出力軸１２を前進方向に駆動するので、第２Ｍ／Ｇ５８が逆回転方向に駆動するトルクからその分が減じられて駆動する。Ｈ−Ｒモードの出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）−Ｔ２である。
【００６４】
実施例２の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、ブレーキ５０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を直結駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００６５】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、第２遊星歯車組３０による増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−５モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００６６】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードでクラッチ６０の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。
また、図３で分かるようにブレーキ５０、第１クラッチ６０、第２クラッチ６８は、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０、第３遊星歯車組４０およびワンウエイクラッチ５４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、したがってブレーキ５０を乾式の摩擦要素とすることが容易にできる。
実施例２も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】
【００６７】
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５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。
【００６８】
実施例３における実施例１との違いは、第１に、出力軸１２が入力軸１０と平行に設けられており、第１キャリア２８と出力軸１２との間を伝達歯車２８ａ、１２ａとで連結していることである。
第２の違いは入力変速歯車群に遊星歯車を用いていない点である。すなわち、入力変速歯車群は、入力軸１０と平行に設けたカウンタ軸６２との間に、入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂの、計４枚のいわゆる平行軸歯車で構成されており、第１クラッチ６０を介して駆動可能である。
【００６９】
そして、第２Ｍ／Ｇ５８が第２クラッチ６８と第１減速ギヤ５８ａを介して出力軸１２を減速駆動可能である。さらに、第２Ｍ／Ｇ５８は第３クラッチ７２と第２減速歯車５８ｂを介して入力歯車６４ｂを駆動可能であり、カウンタ軸６２および駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動することができる。
図５では、減速歯車５８ｂと入力歯車６４ｂが離れて描かれているが、実際は両者が噛み合う位置関係になっている。
さらに、出力軸１２は油圧ポンプ２を駆動可能になっている。
【００７０】
各回転メンバーの連結関係は以下のようになっている。
入力変速歯車群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。
入力軸１０はワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４を駆動可能である。この場合、エンジン１が正回転方向に駆動する方向にのみワンウエイクラッチ５４が係合する。なお、第１クラッチ６０およびワンウエイクラッチ５４は、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
【００７１】
入力軸１０はまた、第１クラッチ６０を介して入力歯車６４ａと連結可能であり、入力歯車６４ａは相手の入力歯車６４ｂ、カウンタ軸６２、駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能になっている。すなわち、入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂの各歯数は増速比になるようにそれぞれ設定されている。その他の連結関係は基本的に実施例１と同様である。
【００７２】
続いて実施例３の作動を、図６に示した作動表を参考にしながら説明する。
図６は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、第３クラッチ７２を「Ｃ３」とした以外は実施例１の図２と同様である。
また、各締結要素は実施例１におけるクラッチ６０「Ｃ」の機能を第３クラッチ７２「Ｃ３」が、第１ブレーキ５０の機能を第１クラッチ６０「Ｃ１」が、第２ブレーキ７０「Ｂ２」の機能を第２クラッチ６８「Ｃ２」が、それぞれ果たしており、これらの締結要素の組み合わせの関係は実質的に実施例１と同様である。
唯一、機能的に異なるのは減速歯車５８ｂが入力歯車６４ｂと噛み合って第１リングギヤ２４を減速駆動するようになっている点である。
【００７３】
また、各駆動モードにおける出力軸１２のトルクであるが、上記した伝達歯車２８ａ、１２ａと、入力変速歯車群を構成する入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂと、減速歯車５８ａ、５８ｂとそれぞれの相手歯車１２ａ、６４ｂの、各歯数比が出力軸トルクに影響することが異なるのみで、実施例１と同様であるので、詳細の説明を省略する。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
実施例３の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００７７】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、入力変速歯車群の、入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂによる増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００７８】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第３クラッチ７２の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、３つのクラッチ６０、６８、７２は、容易に乾式にすることができる。
さらに、伝達歯車２８ａ、１２ａ、入力歯車６４ａ、６４ｂ、駆動歯車６６ａ、６６ｂ、第１減速ギヤ５８ａおよび第２減速歯車５８ｂなどに用いた平行軸の歯車は歯数比の変更が遊星歯車に比べて容易であり、適用する車種に応じた仕様に最適化することがやりやすいメリットもある。
実施例３も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】
【００７９】
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７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。
【００８０】
実施例４における実施例１との違いは、第３リングギヤ４４のケース５２への固定が実施例１の第２ブレーキ７０に代わって減速ワンウエイクラッチ７４であることと、これに関連して入力軸１０を機械的に静止部（ケース５２またはエンジン１の本体）に固定可能な固定装置５２ａを設けたことである。
すなわち、第３リングギヤ４４のケース５２への固定を減速ワンウエイクラッチ７４とし、第３リングギヤ４４の逆回転方向の回転を阻止する構成にしたため、後述するようにＥＶ走行の後進およびＥＢ走行の低速時の作動を実施例１と同じにはできない。
【００８１】
そこで、入力軸１０にドッグ歯１０ａを形成して、これに固定装置５２ａを噛み合わせて入力軸１０を固定するものである。固定装置５２ａは原則としてエンジン１が停止した状態でドッグ歯１０ａと係合（噛み合わせ）させるものである。
固定装置５２ａは一般的な自動変速機に用いられるパーキングロック機構と同様のものでよく、ドッグ歯１０ａは入力軸１０に限らずエンジン１のフライホイールの外周に形成してもよい。
その他の構成および各回転メンバーの連結関係は実施例１と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８２】
続いて実施例４の作動を、図８に示した作動表を参考にしながら説明する。
図８は、実施例１における図２の、第２ブレーキ７０に代わって減速ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ２」、固定装置５２ａを「Ｌ」と、それぞれしてあるのが異なる。なお、実施例１と同様の構成であるが、ブレーキ５０を「Ｂ」、ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ１」とした。
【００８３】
はじめにＥＶ走行のＥ−１モードの作動は実施例１と同様である。
続くＥ−２モードおよびＥ−３モードは、第３リングギヤ４４の固定が減速ワンウエイクラッチ７４であるのが異なるが、実質的な作動はそれぞれ実施例１と同様である。
次のＥ−４モードは実施例１と同様である。
【００８４】
続いて後進のＥ−Ｒモードは、ブレーキ５０の締結に加えて固定装置５２ａをドッグ歯１０ａに係合させることにより、第１リングギヤ２４が回転方向にかかわらず固定される。この状態で第１Ｍ／Ｇ５６を逆回転させると、出力軸１２は減速駆動される。
このときの出力軸１２のトルクは、第１Ｍ／Ｇ５６のトルクを−Ｔ１とすると、−Ｔ１（１＋α１）／α１である。
【００８５】
続いてＥＢ走行のＢ−１モードは、実施例１と同様である。
次のＢ−２モードは、Ｅ−Ｒモードと同様にブレーキ５０の締結と固定装置５２ａの係合により第１リングギヤ２４を固定し、第１Ｍ／Ｇ５６に発電させる。このときの出力軸１２のトルクは、回転方向が逆になるだけでＥ−Ｒモードと同様である。
Ｂ−２モードでは第２Ｍ／Ｇ５８を停止させておくことができる。
【００８６】
続いてＨＶ走行について説明する。
エンジン１の始動は実施例１と同様である。また、続くＨ−１モードおよびＨ−２モードは、第３リングギヤ４４の固定が減速ワンウエイクラッチ７４であるのが異なるが、実質的な作動はそれぞれ実施例１と同様である。
また、Ｈ−３モードとＨ−４モードは実施例１と同様である。
なお、エンジン１による後進の駆動はできない。
【００８７】
実施例４の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、ブレーキ５０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００８８】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、第２遊星歯車組３０による増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００８９】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードでクラッチ６０の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。
実施例４も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】
【００９０】
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９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。
【００９１】
実施例５における実施例１との違いは、入力軸１０と出力軸１２とが同じ軸心上にありながら、カウンタ軸６２が入力軸１０と平行に設けられていることである。
すなわち実施例３と同様に、入力変速歯車群が入力軸１０および第１遊星歯車組２０とカウンタ軸６２との間に設けられた入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂの、計４枚の平行軸歯車で構成されており、第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能である。
また、入力軸１０はワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４と連結可能である。なお、第１クラッチ６０およびワンウエイクラッチ５４は、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
【００９２】
そして、第１Ｍ／Ｇ５６は出力軸１２と平行に設けられ、第１減速歯車５６ａ、２２ａを介して第１サンギヤ２２と連結している。さらに、第２Ｍ／Ｇ５８はカウンタ軸６２と同じ軸心上に配置され、減速ワンウエイクラッチ７４と第２減速歯車５８ａ、２８ａを介して第１キャリア２８および出力軸１２と、第３クラッチ７２と駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４と、それぞれ連結可能である。
また、実施例４と同様に、減速ワンウエイクラッチ７４に関連して入力軸１０のドッグ歯１０ａと係合可能な固定装置５２ａが設けられている。
【００９３】
そして、駆動歯車６６ａは動力取り出し歯車７６と噛み合っており、これを介して動力取り出し軸７８を駆動することができる。これは、一般にパワーテークオフ装置と言われるもので、駆動装置の横に取り付けて自動車の走行以外の目的で、動力取り出し軸７８から動力を取り出してさまざまな作業等に使用するものである。
【００９４】
続いて実施例５の作動を、図１０に示した作動表を参考にして説明する。
図１０は、図８に示した実施例４の作動表と基本的に同じである。違いは、実施例４における「Ｃ」が第３クラッチ７２の「Ｃ３」に、「Ｂ」が第１クラッチ６０の「Ｃ１」に、それぞれ代わっていることである。
作動については実質的に実施例４と同様であるので詳細の説明は省略する。
【００９５】
むろん、入力変速歯車群が入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂの、４枚の平行軸歯車で構成され、第１Ｍ／Ｇ５６と第１サンギヤ２２との間に第１減速歯車５６ａ、２２ａが、さらに第２Ｍ／Ｇ５８と出力軸１２との間に第２減速歯車５８ａ、２８ａが、第２Ｍ／Ｇ５８と第１リングギヤ２４との間に駆動歯車６６ａ、６６ｂが介在する分、出力軸１２のトルクは実施例４と異なるが基本的に同様である。
【００９６】
また、動力取り出し軸７８は、第３クラッチ７２を締結すると第２Ｍ／Ｇ５８で駆動可能であり、第１クラッチ６０を締結した場合はエンジン１で駆動することができるので、自動車が停止中、走行中を問わずに駆動することができる。
外部への動力取り出し方法は上記に限らず、例えばカウンタ軸６２から直接取り出すことも可能である。重要なことは、第１リングギヤ２４の回転と連動した動力を取り出すことである。
【００９７】
実施例５の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００９８】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、入力変速歯車群の入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂによる増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００９９】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第１クラッチ６０の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、２つのクラッチ６０、６８は、容易に乾式にすることができる。
実施例５は、第２ワンウエイクラッチ７４を摩擦クラッチにすると、エンジン１で駆動するＨＶ走行での後進が可能になり、商用車のハイブリッド自動車に適用することができる。
【実施例６】
【０１００】
次に、本発明の実施例６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６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、これら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。
【０１０１】
実施例６における実施例１との違いは、入力変速歯車群と減速歯車がないことである。
そのため、第１遊星歯車組２０の連結関係が実施例１と異なる。すなわち、入力軸１０は第１クラッチ６０と中間軸２４ａを介して第１リングギヤ２４と連結可能である。また、第２Ｍ／Ｇ５８は第２クラッチ６８と中間軸２４ａを介して第１リングギヤ２４と連結可能であるとともに、第３クラッチ７２を介して出力軸１２と連結可能である。
さらに、実施例４と同様に、入力軸１０のドッグ歯１０ａと係合可能な固定装置５２ａが設けられている。その他の連結関係は実施例１と同様である。なお、第１クラッチ６０および固定装置５２ａは、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
【０１０２】
続いて実施例６の作動を、図１２に示した作動表を参考にしながら説明する。ここでも実施例１と基本的に同じ部分は詳細の説明を省略する。
図１２は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、第３クラッチ７２を「Ｃ３」と記した他は図２と同様の書き方をしている。
また、図中、括弧で囲んだ○印は、係合しているものの動力伝達に必須でないことを示す。したがって、括弧で囲んだ○印がある駆動モードは、後述するように走行中のＨＶ走行の駆動モードからの間の切替えに適している。
【０１０３】
はじめに、ＥＶ走行のＥ−１モードは第３クラッチ７２の締結により第２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２と直結して駆動する。したがって、出力軸１２のトルクはＴ２である。
このとき、第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。また、低速から高速までの駆動が可能であるうえ、固定装置５２ａが締結している必要はないので、ＥＢ走行またはＨＶ走行における走行中にＥＶ走行への切り替えに適している。その場合、一旦Ｅ−１モードへ切り替えてから固定装置５２ａさせて、他の駆動モードに切り替える。
【０１０４】
続くＥ−２モードは、第１クラッチ６０の締結と既に係合してある固定装置５２ａの作用で第１リングギヤ２４が固定されるので、第１Ｍ／Ｇ５６での駆動が可能になる。
出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１である。このとき、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。Ｅ−２モードは低速から中速においてＥ−１モードよりも大きなトルクを必要とする走行に適する。
【０１０５】
次にＥ−３モードは、第１クラッチ６０と第３クラッチ７２の締結により、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者で駆動する。出力軸１２のトルクはＥ−１モードとＥ−２モードの合計、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。Ｅ−３モードは低速から中速の走行で負荷が大きい場合に適する。
【０１０６】
次に、Ｅ−４モードは、第１クラッチ６０と第３クラッチ７２の締結を解除して、第２クラッチの締結で、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者で駆動する。第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４と直結されるので、出力軸１２のトルクはＴ１＋Ｔ２である。Ｅ−１モード乃至Ｅ−３モードからＥ−４モードへの切り替えの途中で、全てのクラッチ６０、６８、７２が同時に締結することがあってもよい。その場合は入力軸１０と出力軸１２が第１遊星歯車組２０と合わせて直結になる。
Ｅ−４モードは中速から高速の走行に適する。
【０１０７】
続いて後進のＥ−Ｒモードは、締結関係と出力軸１２のトルクを含めて上記したＥ−３モードと同様であり、回転方向が逆になるだけである。
次にＥＢ走行の、Ｂ−１モードは出力軸１２のトルクと締結関係が上記したＥ−３モードと同様であり、トルクの方向が逆になるだけである。Ｂ−１モードは高速走行から低速まで対応可能であり、固定装置５２ａの締結が必要でないので、ＨＶ走行からの切り替えに問題はない。
【０１０８】
続くＢ−２モードは、出力軸１２のトルクと締結が上記したＥ−２モードと同様である。Ｂ−２モードは固定装置５２ａの締結が必要なので、Ｂ−１モードにおいてこれを締結してからＢ−２モードへ切り替える。
【０１０９】
続いてＨＶ走行について説明する。
はじめにエンジン１の始動は、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８を締結して第２Ｍ／Ｇ５８によってエンジン１を回転させる。
エンジン１が始動したら、第２クラッチ６８の締結を解除して、第３クラッチ７２を締結してＨ−１モードへ移行する。これにより、エンジン１が第１リングギヤ２４を直結駆動して第１遊星歯車組２０でのトルク分割で出力軸１２を減速駆動しながら、その反力トルクで第１Ｍ／Ｇ５６に発電させる。発電した電力は第２Ｍ／Ｇ５８に供給され、第２Ｍ／Ｇ５８は出力軸１２を直結駆動する。
出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２でもある。
Ｈ−１モードで車速が上昇すると第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が低下して発電効率が悪い回転域になるので、そうなる前にＨ−２モードへ切り替える。
【０１１０】
Ｈ−２モードへは、第３クラッチ７２の締結を解除して、第２クラッチ６８を締結する。このとき、エンジン１の回転速度を若干下げるように制御して、Ｈ−２モードに切り替わったときに第１Ｍ／Ｇ５６が正回転するように調整することが望ましい。
Ｈ−２モードは、エンジン１のトルクが第２Ｍ／Ｇ５８に発電させるトルクと第１リングギヤ２４を駆動するトルクに分割され、第２Ｍ／Ｇ５８が発電した電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動し、第１リングギヤ２４に分配されたトルクで出力軸１２を減速駆動する。すなわち、第１Ｍ／Ｇ５６が第１サンギヤ２２を駆動する反力トルクが第１リングギヤ２４に分配されたトルクとバランスするように上記のトルク分割が自動的に行われる。Ｈ−２モードは中速から高速の走行に適している。
出力軸１２のトルクは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。
【０１１１】
次に、ＨＶ走行の後進はＨ−１モードと同じ締結にして第２Ｍ／Ｇ５８が逆転駆動する。出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）−Ｔ２であり、前進に比べて小さいがバッテリーの残量が少ない場合でも持続的な後進が可能である。
ＨＶ走行の各駆動モードは、エンジン１の回転速度と車速とによって動力分割比率が変化するが、従来例と同様に、全般的に機械的伝達比率が高いので動力伝達効率が高いと言える。
【０１１２】
実施例６の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０と固定装置５２ａの同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を直結駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【０１１３】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
【０１１４】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第２クラッチ６８の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、３個のクラッチ６０、６８、７２は、容易に乾式にすることができる。
実施例６も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７】
【０１１５】
次に、本発明の実施例７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７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と実施例５および実施例６と異なる部分を中心に説明し、これら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。
【０１１６】
実施例７における実施例６との違いは、実施例５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であり、入力変速歯車群がない構成は実施例６と同様である。以下、各回転メンバーの連結関係も含めて、次のようになっている。
すなわち、入力軸１０は第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４を直結駆動可能であり、固定装置５２ａによりケース５２に固定可能である。なお、第１クラッチ６０および固定装置５２ａは、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
また、入力軸１０と、これに平行に設けたカウンタ軸６２との間に駆動歯車６６ａ、６６ｂが設けられ、常に噛み合っている。
第１キャリア２８は出力軸１２と連結歯車２８ａ、１２ａで連結されている。なお、連結歯車２８ａ、１２ａの歯数比を、第１キャリア２８が出力軸１２を増速駆動するような設定にすることが望ましい。
出力軸１２と平行に設けた第２Ｍ／Ｇ５８はワンウエイクラッチ７６と第１減速歯車５８ａを介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２クラッチ６８と第２減速歯車５８ｂと前記駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動可能である。
その他は、実施例１と実施例５および実施例６と同様である。
【０１１７】
続いて実施例７の作動を、図１４に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１４は、図１２における実施例６の第３クラッチ７２がワンウエイクラッチ７に置き換わったようになっている。
各締結要素の組み合わせと作動は上記のワンウエイクラッチ７２に置き換わったのを除いて基本的に実施例６と同様である。
【０１１８】
唯一異なるのはＥＶ走行の後進である。すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８はワンウエイクラッチ７２を介して出力軸１２と連結しているので、後進駆動ができない。そのため、後進のＥ−Ｒモードでは第１Ｍ／Ｇ５６のみで駆動する。したがって、出力軸１２のトルクも第２Ｍ／Ｇ５８分のＴ２がゼロになる。
また、同様の理由でＨＶ走行の後進はできない。
その他の作動は、出力軸１２のトルクが上記した、駆動歯車６６ａ、６６ｂ、連結歯車２８ａ、１２ａ、第１減速歯車５８ａ、第２減速歯車５８ｂの各歯数比分が影響するものの、上記の後進を除いて実施例６と同様であるので詳細の説明を省略する。
【０１１９】
実施例７の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０と固定装置５２ａの同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【０１２０】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができるとともに、無駄な連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
【０１２１】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第２クラッチ６８の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、２個のクラッチ６０、６８は、容易に乾式にすることができる。
実施例７はエンジン１で駆動する後進モードがないので、も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限定されるが、ワンウエイクラッチ７２を摩擦クラッチにすれば、エンジン１で駆動する後進モードが可能になることは言うまでもない。
【０１２２】
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、各実施例で説明したように、第１リングギヤ２４を静止部に固定する固定手段を有して、第１リングギヤ２４を静止部に固定することにより、エンジン１が停止したＥＶ走行で第１Ｍ／Ｇ５６が動力分割遊星歯車組を介して出力軸を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸を駆動可能としたことが特徴である。
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
【０１２３】
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して、電力消費を少なくする効果もある。
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、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。
【０１２４】
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、上記実施例の説明において摩擦要素として説明したブレーキ５０、クラッチ６０などは、円錐クラッチなど他の締結要素に置き換えても上記各作用は成立する。
【０１２５】
さらに、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。
【０１２６】
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】
【０１２７】
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】
【０１２８】
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１遊星歯車組（動力分割遊星歯車組）
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（入力変速歯車群）
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３遊星歯車組（減速歯車）
４２ 第３サンギヤ
４４ 第３リングギヤ
４６ 第３ピニオン
４８ 第３キャリア
５０ ブレーキ、（第１締結要素、固定手段）
５２ ケース（静止部）
５２ａ 固定装置（固定手段）
５４ ワンウエイクラッチ（第２締結要素、固定手段）
５６ 第１Ｍ／Ｇ
５８ 第２Ｍ／Ｇ
６０ クラッチ（第１締結要素、固定手段）
６２ カウンタ軸
６４ 入力歯車
６６ 駆動歯車
６８ 第２クラッチ
７０ 第２ブレーキ
７２ 第３クラッチ
７４ 減速ワンウエイクラッチ
７６ 動力取り出し歯車
７８ 動力取り出し軸
【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組の遊星歯車組を備え、電気的無段変速機としてハイブリッド駆動する例が知られている（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組の遊星歯車組を備え、電気的無段変速機としてハイブリッド駆動する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、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同時に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、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第１遊星歯車で構成され、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、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、入力軸は第１リングギヤと連結可能であり、出力軸は第１キャリアと連結し、第１モーター・ジェネレーターは第１サンギヤと連結し、第２モーター・ジェネレーターは出力軸および第１リングギヤと、それぞれ連結可能であり、第１リングギヤを静止部に固定する固定手段を有して、該固定手段にて第１リングギヤを静止部に固定することにより、エンジンが停止した状態で第１モーター・ジェネレーターが動力分割遊星歯車組を介して出力軸を減速駆動可能であるとともに、同時に第２モーター・ジェネレーターも出力軸を駆動可能と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、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】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４】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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。
【図１１】本発明の実施例６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６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７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７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、第３遊星歯車組４０の３つの遊星歯車組が配置してある。第１遊星歯車組２０と、第２遊星歯車組３０と、第３遊星歯車組４０は、いずれも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、本発明の動力分割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、本発明の入力変速歯車群を構成する。
同様に第３遊星歯車組４０は、第３サンギヤ４２と、第３リングギヤ４４と、第３サンギヤ４２および第３リングギヤ４４に噛み合った複数の第３ピニオン４６を回転自在に軸支する第３キャリア４８と、の３つの回転要素で構成され、本発明の減速歯車を構成する。
【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と連結している。
第２サンギヤ３２は第１ブレーキ５０によりケース（静止部）５２に固定可能であるとともに、ワンウエイクラッチ５４により一方の回転方向にのみにおいて第２リングギヤ３４と連結可能である。また第２リングギヤ３４は第１リングギヤ２４と連結している。
第１サンギヤ２２は第１Ｍ／Ｇ５６と連結している。
第１キャリア２８は第３キャリア４８と連結するとともに出力軸１２と連結している。
第３サンギヤ４２は第２Ｍ／Ｇ５８と連結するとともに、クラッチ６０と第２リングギヤ３４を介して第１リングギヤ２４と連結可能であり、第３リングギヤ４４は第２ブレーキ７０によりケース５２に固定可能である。
ここで、ワンウエイクラッチ５４は本発明の第１締結要素を、また第１ブレーキ５０は本発明の第２締結要素を、それぞれ構成する。また、ワンウエイクラッチ５４および第１ブレーキ５０は、これらを同時締結することで第１リングギヤをケース５２に固定する本発明の固定手段をも構成する。
【００１３】
なお、ワンウエイクラッチ５４は、第２サンギヤ３２が第１リングギヤ２４に対してエンジン１の回転方向と同じ方向に相対回転するのを係止（係合）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、油圧多板式クラッチで締結・開放制御するものなどでもよい。
したがって、入力軸１０と連結した第２キャリア３８がエンジン１に駆動され、ブレーキ５０が解放されていて第２サンギヤ３２がエンジン１の回転方向と同じ方向回転しようとするとワンウエイクラッチ５４により第１リングギヤ２４に係止され、第２遊星歯車組３０が一体になる。
これとは逆に、第２リングギヤ３４がエンジン１の回転方向と逆の方向に回転しようとした場合も、第２サンギヤ３２との間でワンウエイクラッチ５４が係合して、第２遊星歯車組３０が一体になる。
また、ワンウエイクラッチ５４は上記に限らず、第２キャリア３８と第２サンギヤとの間、または第２キャリア３８と第２サンギヤ３２との間に設けても同様の機能を果たすことができる。
【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、横方向にはブレーキなどの締結要素とＭ／Ｇをそれぞれ割り当ててある。すなわち、クラッチ６０を「Ｃ」第１ブレーキを「Ｂ１」、第２ブレーキ７０を「Ｂ２」、ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ」、第１Ｍ／Ｇ５６を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ５８を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００１５】
表中の○印はクラッチなどの締結要素にあっては締結・係合を表し、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８にあっては駆動を表し、△印は第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８において発電を表している。第１Ｍ／Ｇ５６における−印は停止可能であることを表す。
【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、第３遊星歯車組４０にあってはα３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、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モード乃至Ｅ−４モードと、後進のＥ−Ｒモードの、計５種類の駆動モードがある。
Ｅ−１モードは、第１Ｍ／Ｇ５６のみを使った駆動である。つまり、本発明の第２締結要素である第１ブレーキ５０と、本発明の第１締結要素であるワンウエイクラッチ５４の締結により、第２遊星歯車組３０は一体になってケース５２に固定されるので、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動する。
この場合の出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ５６のトルクをＴ１とした場合、Ｔ１（１＋α１）／α１である。このとき第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
【００１８】
次に、Ｅ−２モードは、第１ブレーキ５０に代えて第２ブレーキ７０を締結して第３リングギヤ４４をケース５２に固定する。そして第１Ｍ／Ｇ５６に代えて第２Ｍ／Ｇ５８のみが出力軸１２を駆動する。
すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８が第３遊星歯車組４０を介して出力軸１２を減速駆動する。この場合の出力トルクＴｏは、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクをＴ２とした場合、Ｔ２（１＋α３）／α３である。このとき第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
【００１９】
次に、Ｅ−３モードは、第１ブレーキ５０と第２ブレーキ７０の両方を締結して駆動する。この場合、ワンウエイクラッチ５４も自動的に締結され、上記のＥ−１モードとＥ−２モードを合わせた駆動になる。したがって、この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３である。
【００２０】
次に、Ｅ−４モードは、第１ブレーキ５０と第２ブレーキ７０の両方を解除してクラッチ６０を締結して駆動する。これにより、第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４と連結されるので、出力軸１２は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とにより協調して駆動されるようになる。この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１＋Ｔ２である。
したがって、いずれも減速駆動のＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは、低速から中速の走行に適し、Ｅ−４モードは高速走行に適している。特にＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは自動車の走行負荷などに応じて自由に切り替えて駆動することができる。
また、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の容量が異なるものであった場合、それぞれの単独での駆動と、両方同時の駆動の計３種類の容量のＭ／Ｇで駆動できるので、自動車の走行負荷などに応じた最適の駆動モードの選択ができる。
【００２１】
次にＥＶ走行で後進するＥ−Ｒモードについて説明する。
Ｅ−Ｒモードは図２に見るように、Ｅ−２モードと同様の締結関係において、第２Ｍ／Ｇ５８による駆動が可能である。この場合の出力トルクも回転方向が異なるがＥ−２モードと同様である。ただし、回転方向の関係で第１Ｍ／Ｇ５６は連れ回り、すなわち空転する。
【００２２】
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／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８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。この走行は作動表のＥＢ欄に記載してある。
【００２３】
Ｂ−１モードは、ＥＶ走行におけるＥ−４モードと同じ締結関係であり、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方での発電を行う。この場合の出力トルクも、発電と駆動の違いはあるが、Ｅ−４モードと同様である。Ｂ−１モードは高速走行から低速まで幅広い走行をカバーし、制動力の制御も自由度が高い。
【００２４】
次にＢ−２モードは、クラッチ６０と第２ブレーキ７０が同時に締結することで、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による発電を行う。
第２Ｍ／Ｇ５８が第３遊星歯車組４０において出力軸１２から増速駆動され、第１Ｍ／Ｇ５６も増速されるので、中速以下の速度で大きな制動力を要する場合に適する。
【００２５】
次にＢ−３モードは、ＥＶ走行のＥ−２モードと同様の締結関係で、第２Ｍ／Ｇ５８のみがＢ−２モードと同様に出力軸１２から増速駆動される。この場合、第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
ＥＢ走行も、必要とする制動力と速度に応じて最適なモードを選択して走行することができる。
ＥＢ走行で発電した電力は、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自動車の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／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８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。
自動車が停止中または低速走行中のエンジン１の始動は、クラッチ６０とブレーキ５０を締結した上で、第２Ｍ／Ｇ５８に電力を供給して正回転させる。これにより第２遊星歯車組３０で第２キャリア３８が減速駆動され、これと連結したエンジン１が正回転する。そこで、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。
このエンジン１の始動中であっても第１Ｍ／Ｇ５６を正回転させることで、出力軸１２を前進方向に駆動することができる。
【００２８】
また、自動車が一定速以上の速度で走行中のエンジン１の始動にあっては、上記のＥＢ走行において第２リングギヤ３４が正回転しているので、ブレーキ５０で第２サンギヤ３２を制動することで、エンジン１を減速回転させて行う。このとき、ブレーキ５０は締結（第２サンギヤ３２の固定）ではなく、制動力の付与（第２サンギヤ３２の制動回転）でよい。
【００２９】
エンジン１が始動した後は、自動車の速度等に応じてＨ−１モード（ＨＶ走行での低速モード）乃至Ｈ−２モード（同、中速モード）へ移行する。
はじめに、Ｈ−１モードは第２ブレーキ７０を締結して駆動する。エンジン１により入力軸１０が正回転すると、ワンウエイクラッチ５４の作用で、第２遊星歯車組３０が入力軸１０と一体になって第１リングギヤ２４を駆動する。
第１リングギヤ２４は第１遊星歯車組２０において出力軸１２と一体の第１キャリア２８を減速駆動するとともに、その反力トルクで第１Ｍ／Ｇ５６を逆回転させ発電させる。すなわち、ここでエンジン１のトルクは第１キャリア２８を機械的に減速駆動するトルクと第１Ｍ／Ｇ５６に発電させるトルクとに分割される。
【００３０】
そして、第１Ｍ／Ｇ５６が発電した電力を第２Ｍ／Ｇ５８に供給して第３遊星歯車組４０を介して出力軸１２を減速駆動する。このとき、出力軸１２のトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
Ｈ−１モードにおいて車速が上昇していくと第１サンギヤ２２とともに第１Ｍ／Ｇ５６がごく低速回転になって発電効率が悪い運転域になるので、そうなる前にＨ−２モードへ切り替える。
【００３１】
Ｈ−２モードは、第２ブレーキ７０に加えて第１ブレーキ５０を締結することで駆動する。これにより、Ｈ−１モードにおいて入力軸１０と同じ回転速度であった第１リングギヤ２４が、第２遊星歯車組３０によって増速駆動されるようになる。
したがって、出力軸１２の回転速度を切り替え前と同じとした場合、第１サンギヤ２２と第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上昇し、上記の発電効率が悪い運転域から脱する結果、動力伝達効率が向上する。
このとき、出力軸１２のトルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方エンジン１のトルクをＴｅとすると、Ｔｏ＝Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
【００３２】
続いてＨ−３モードは、クラッチ６０を締結する結果、エンジン１により入力軸１０が正回転すると、ワンウエイクラッチ５４の作用で、第２遊星歯車組３０が入力軸１０と一体になって第２Ｍ／Ｇ５８および第１リングギヤ２４を駆動する。
このとき、エンジン１のトルクＴｅは第２Ｍ／Ｇ５８を駆動するトルクと第１リングギヤ２４を駆動するトルクとに分割される。
これにより第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動する。したがって、出力軸１２はエンジン１のトルクの一部で駆動される第１リングギヤ２４と第１Ｍ／Ｇ５６とに駆動される。
このとき、出力軸１２のトルクはＴｅ＋Ｔ１−Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
Ｈ−３モードにおいて車速が上昇すると、第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上がって、第１Ｍ／Ｇ５６の駆動効率が悪い運転域になるので、そうなる前にＨ−４モードへ切り替える。
【００３３】
Ｈ−４モードは、クラッチ６０とともに第１ブレーキ５０を締結して駆動する。
その結果、入力軸１０の回転は第２遊星歯車組３０において増速され、第２Ｍ／Ｇ５８と第１リングギヤ２４とを（１＋α２）倍の回転速度で駆動する。
したがって、出力軸１２の回転速度を切り替え前と同じとした場合、第２サンギヤ３２と第２Ｍ／Ｇ５８の回転速度が低下し、上記の発電効率が悪い運転域から脱する結果、動力伝達効率が向上する。
これにより、Ｈ−３モードと同様に、第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動する。したがって、出力軸１２はエンジン１のトルクの一部で駆動される第１リングギヤ２４と第１Ｍ／Ｇ５６とに駆動される。
このとき、出力軸１２のトルクはＴｅ／（１＋α２）＋Ｔ１−Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１でもある。
【００３４】
以上のＨ−１モード乃至Ｈ−４モードはいずれも、本発明の動力分割遊星歯車組である第１遊星歯車組２０において、エンジン１のトルクの一部を機械的に、残りを電気的に出力軸１２に伝えて駆動するので、常に機械的な動力伝達比率が高く、したがって動力伝達効率が高い。
それに加えて、上記したように発電効率や駆動効率の悪い運転領域を回避した駆動ができるのが特徴である。
【００３５】
次にＨＶ走行の後進であるＨ−Ｒモードについて説明する。
エンジン１を回転させての後進は、後述するようにＨ−２モードと同様の連結にして駆動する。その場合、第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向が逆になるだけで基本的にＨ−２モードの場合と同様である。
つまり、例えば前進のＨ−１モードと同じ連結関係にして第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向を逆にした場合の出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）−Ｔ２（１＋α３）／α３であるのに対して、図２のＨ−Ｒモードに書いたようにＨ−２モードと同じ締結にした場合の出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）−Ｔ２（１＋α３）／α３となるので、後進方向の駆動力は後者の方が大きい。
【００３６】
すなわち、エンジン１のトルクのうち機械的に伝達するトルクは常に前進方向のトルクであるので、これを少なくした方が後進駆動トルクを大きく確保できる。
したがって、バッテリーの残量が少ない場合などの後進には、Ｈ−２モードと同じ締結のＨ−Ｒモードが適している。
【００３７】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は、第１リングギヤ２４をケース５２（静止部）に固定する固定手段として、第１ブレーキ５０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
【００３８】
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である。その結果、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の合計容量が自動車の必要とするモーター容量を満足すればいいので、１個のモーターでしか駆動できなかった従来例に比べてモーターのトータル容量を減らすことができる。これにより、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。
【００３９】
そして、ＥＶ走行では必要に応じて第２Ｍ／Ｇ５８と第１Ｍ／Ｇ５６の両者での駆動が可能であるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動と第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動を選択できるので、自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができる。
特に、Ｅ−１モードとＥ−２モードは、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の一方が駆動して他方は停止していることができるので、無駄な連れ回りを回避して、電力消費を少なくする効果もある。
【００４０】
また、減速歯車を構成する第３遊星歯車組４０を省いて、第２Ｍ／Ｇ５８を出力軸１２と直接連結することも可能であるが、実施例１では第３遊星歯車組４０が存在するため、低トルク高速回転型の第２Ｍ／Ｇ５８を使うことができるので、そのサイズを小さくすることができる。
【００４１】
さらに、第２遊星歯車組３０による増速作用で、Ｈ−１モードおよびＨ−３モードにおける発電効率や駆動効率が悪化する領域での駆動を回避して、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００４２】
上記したように、ＥＢ走行のＢ−１モードではクラッチ６０を締結して第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とで発電しながら制動を行うが、クラッチ６０の締結を解除すると第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことも可能である。
例えばＨＶ走行における高速走行中にアクセルペダルの踏み込みをゆるめて、加速はしないけれども積極的な制動はしたくない場合、エンジン１を停止させて惰行するとＥＢ走行と同じ状態になる。このとき従来例では少なくとも一方のＭ／Ｇが回転するので、それが発電することによって制動に至らないように若干の電力を供給する必要があり、電力を消費することになる。
本実施例１のような制御により第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８が回転しないで済むので、余計な電力消費を抑えられるという効果があり、その分、燃費が向上する。
【００４３】
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、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】
【００４４】
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３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。
【００４５】
実施例２における実施例１との違いは、実施例１における減速歯車である第３遊星歯車組３０を省いたことである。関連して実施例１におけるクラッチ６０と第２ブレーキ７０が、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８に代わっている。
すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８は、第１クラッチ６０を介して出力軸１２と連結可能であり、第２クラッチ６８を介して第１リングギヤ２４と連結可能である。
その他の連結関係は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】
続いて実施例２の作動を、図４に示した作動表を基に説明する。
図４の作動表は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」として、実施例１におおける第１ブレーキ５０と同様のブレーキ５０を「Ｂ」とした以外は、図２と同様である。
はじめに、ＥＶ走行は実施例１と同様に、Ｅ−１モード乃至Ｅ−４モードと、後進のＥ−Ｒモードの、計５種類の駆動モードがある。
Ｅ−１モードは実施例１と同様であるので説明を省略する。第２Ｍ／Ｇ５８が停止していることができるのも同様である。
【００４７】
次に、Ｅ−２モードは、ブレーキ５０に代えて第１クラッチ６０を締結して第２Ｍ／Ｇ５８と出力軸１２とを直結する。実施例１と同様に第２Ｍ／Ｇ５８のみが駆動するので、出力トルクＴｏは、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクをＴ２である。このとき第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
【００４８】
次に、Ｅ−３モードは、ブレーキ５０と第１クラッチ６０の両方を締結して駆動する。この場合も実施例１と同様にＥ−１モードとＥ−２モードを足し合わせた駆動になる。したがって、この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。
【００４９】
次に、Ｅ−４モードは、ブレーキ５０と第１クラッチ６０の両方を解除して第２クラッチ６８を締結して駆動する。これにより、実施例１と同様に第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４と連結されるので、出力軸１２は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８とにより協調して駆動されるようになる。この場合の出力トルクＴｏは、Ｔ１＋Ｔ２である。
【００５０】
また、Ｅ−３モードとＥ−４モードの切り替え途中に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８が同時に締結することがあっても差し支えない。すなわち、その場合は第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８と第１遊星歯車組２０および出力軸１２とが一体になって回転する。
【００５１】
以上のように、出力軸１２のトルクは一部異なるが、実施例１と同様にＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは、低速から中速の走行に適し、Ｅ−４モードは高速走行に適している。特にＥ−１モード乃至Ｅ−３モードは自動車の走行負荷などに応じて自由に切り替えて駆動することができる。
また、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の容量が異なるものであった場合、それぞれの単独での駆動と、両方同時の駆動の計３種類の容量のＭ／Ｇで駆動できるのも実施例１と同様である。
【００５２】
次にＥＶ走行で後進するＥ−Ｒモードについて説明する。
Ｅ−Ｒモードは図４に見るように、第１クラッチ６０を締結することにより、第２Ｍ／Ｇ５８が逆回転して出力軸１２を直接駆動する。この場合の出力軸１２のトルクは、Ｅ−２モードと回転方向が異なるだけで同じである。
また、図４には記してないが、第１クラッチ６０に代わって第２クラッチ６８を締結することにより、第１Ｍ／Ｇ５６が駆動して第２Ｍ／Ｇ５８が発電するようにして後進駆動することもできる。ここでいう第２Ｍ／Ｇ５８の発電は、第２Ｍ／Ｇ５８がごく低速で正回転して発電するか、または停止していることを意味するが、詳細の説明は省略する。
【００５３】
続いて、ＥＢ走行におけるＢ−１モードは、Ｅ−４モードと同様の締結で第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による発電を行う。したがって、出力軸１２のトルクは回転方向が異なるだけでＥ−４モードと同じである。Ｂ−１モードは高速走行から低速まで幅広い条件に適する。
【００５４】
次に、Ｂ−２モードは、ＥＶ走行におけるＥ−３モードとＥ−４モードの切り替え途中について説明したのと同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８が同時に締結して行う。この場合は第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８と第１遊星歯車組２０および出力軸１２とが一体になって回転し、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による発電を行う。Ｂ−２モードも第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の回転速度が同一という制約はあるが、高速走行から低速まで幅広い条件に適する。
【００５５】
次に、Ｂ−３モードは、Ｅ−２モードと同様の締結で第２Ｍ／Ｇ５８による発電を行う。したがって、出力軸１２のトルクは回転方向が異なるだけでＥ−２モードと同じである。このとき、第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。Ｂ−３モードは積極的な制動をしたくない走行に適する。
【００５６】
次に、ＨＶ走行について説明する。
自動車が停止または低速で走行中におけるエンジン１の始動は、ブレーキ５０と第２クラッチ６８を締結して第２Ｍ／Ｇ５８を正回転することで、第２遊星歯車組３０による減速駆動でエンジン１を回転させて行う。
また、自動車が一定速度以上で走行中におけるエンジン１の始動は、第２リングギヤ３４が正回転している状態においてブレーキ５０で制動することで、エンジン１を回転させて行う。
【００５７】
次に、エンジン１が始動した後の低速走行に適したＨ−１モードは、第１クラッチ６０を締結して行う。すなわち、実施例１のＨ−１モードと同様にワンウエイクラッチ５４の作用で第２遊星歯車組３０が一体になって、入力軸１０とともに第１リングギヤ２４を駆動する。
第１遊星歯車２０でトルク分割が行われ、一部が第１サンギヤ２２を経て第１Ｍ／Ｇ５６による発電に、他は第１キャリア２８を経て機械的に出力軸１２を減速駆動する。同時に、第１Ｍ／Ｇ５６は発電した電力は第２Ｍ／Ｇ５８に供給され、第２Ｍ／Ｇ５８は第１クラッチ６０を介して出力軸１２を駆動する。
【００５８】
このとき、出力軸１２のトルクは、第１Ｍ／Ｇ５６の発電トルクをＴ１とすると、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２であり、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２でもある。
Ｈ−１モードにおいて自動車の速度が上昇したりすると、第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度がごく低速回転になって発電効率が悪い運転域になるので、そうなる前にＨ−２モードへ切り替える。
【００５９】
Ｈ−２モードは第１クラッチ６０に加えてブレーキ５０を締結することで駆動する。ブレーキ５０の締結で第２遊星歯車組３０によって、エンジン１は第１リングギヤ２４を増速駆動する。したがって、出力軸１２の回転速度を切り替え前と同じとした場合、第１サンギヤ２２と第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上昇し、上記の発電効率が悪い運転域から脱する結果、動力伝達効率が向上する。このとき、出力軸１２のトルクは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２であり、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２でもある。
【００６０】
続いて、さらに車速が上がった場合にＨ−３モードに切り替える。Ｈ−３モードは第１クラッチ６０に加えて第２クラッチ６８を締結することで、ワンウエイクラッチ５４の係合とあいまって、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０が一体になり、エンジン１による直結駆動が行われる。図４の作動表にはＨ−３モードに発電・駆動の印を記していないが、第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力で第１Ｍ／Ｇ５６が駆動する運転が可能であるし、特に両者とも発電・駆動を行わなくてもよい。
Ｈ−３モードは直結運転なので、Ｈ−４モードへ移行する一時的な中継モードとしてとらえることもできる。変速比１前後の運転はＨ−４モードへ移行して行う。
【００６１】
Ｈ−４モードは、第２クラッチに加えてワンウエイクラッチ５４が自動的に係合することで、入力軸１０は第２遊星歯車組３０と一体になって第１リングギヤ２４と第２Ｍ／Ｇ５８を直結駆動する。そして第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力で第１Ｍ／Ｇ５６が駆動する。Ｈ−４モード以降において出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１である。
車速がさらに上がって、変速比１を超える運転はＨ−５モードへ移行して行う。
【００６２】
Ｈ−５モードは、第２クラッチ６８の締結に加えてブレーキ５０の締結で駆動する。これにより第２Ｍ／Ｇ５８と第１リングギヤ２４がエンジン１により増速駆動され、第２Ｍ／Ｇ５８が発電し、その電力で第１Ｍ／Ｇ５６が駆動する。
なお、図４には記してないが、ブレーキ５０の締結はそのままに第２クラッチ６８に代えて第１クラッチ６０を締結しての駆動も可能である。
【００６３】
続いて、ＨＶ走行の後進はＨ−Ｒモードで行う。Ｈ−Ｒモードは、Ｈ−２モードと同様の締結で駆動する。ただし、Ｈ−２モードと同様に第１リングギヤ２４がエンジン１に増速駆動されて第１Ｍ／Ｇ５６に発電させるので、エンジン１は機械的に出力軸１２を前進方向に駆動するので、第２Ｍ／Ｇ５８が逆回転方向に駆動するトルクからその分が減じられて駆動する。Ｈ−Ｒモードの出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）−Ｔ２である。
【００６４】
実施例２の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、ブレーキ５０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を直結駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００６５】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、第２遊星歯車組３０による増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−５モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００６６】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードでクラッチ６０の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。
また、図３で分かるようにブレーキ５０、第１クラッチ６０、第２クラッチ６８は、第１遊星歯車組２０、第２遊星歯車組３０、第３遊星歯車組４０およびワンウエイクラッチ５４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、したがってブレーキ５０を乾式の摩擦要素とすることが容易にできる。
実施例２も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】
【００６７】
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５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。
【００６８】
実施例３における実施例１との違いは、第１に、出力軸１２が入力軸１０と平行に設けられており、第１キャリア２８と出力軸１２との間を伝達歯車２８ａ、１２ａとで連結していることである。
第２の違いは入力変速歯車群に遊星歯車を用いていない点である。すなわち、入力変速歯車群は、入力軸１０と平行に設けたカウンタ軸６２との間に、入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂの、計４枚のいわゆる平行軸歯車で構成されており、第１クラッチ６０を介して駆動可能である。
【００６９】
そして、第２Ｍ／Ｇ５８が第２クラッチ６８と第１減速ギヤ５８ａを介して出力軸１２を減速駆動可能である。さらに、第２Ｍ／Ｇ５８は第３クラッチ７２と第２減速歯車５８ｂを介して入力歯車６４ｂを駆動可能であり、カウンタ軸６２および駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動することができる。
図５では、減速歯車５８ｂと入力歯車６４ｂが離れて描かれているが、実際は両者が噛み合う位置関係になっている。
さらに、出力軸１２は油圧ポンプ２を駆動可能になっている。
【００７０】
各回転メンバーの連結関係は以下のようになっている。
入力変速歯車群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。
入力軸１０はワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４を駆動可能である。この場合、エンジン１が正回転方向に駆動する方向にのみワンウエイクラッチ５４が係合する。なお、第１クラッチ６０およびワンウエイクラッチ５４は、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
【００７１】
入力軸１０はまた、第１クラッチ６０を介して入力歯車６４ａと連結可能であり、入力歯車６４ａは相手の入力歯車６４ｂ、カウンタ軸６２、駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能になっている。すなわち、入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂの各歯数は増速比になるようにそれぞれ設定されている。その他の連結関係は基本的に実施例１と同様である。
【００７２】
続いて実施例３の作動を、図６に示した作動表を参考にしながら説明する。
図６は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、第３クラッチ７２を「Ｃ３」とした以外は実施例１の図２と同様である。
また、各締結要素は実施例１におけるクラッチ６０「Ｃ」の機能を第３クラッチ７２「Ｃ３」が、第１ブレーキ５０の機能を第１クラッチ６０「Ｃ１」が、第２ブレーキ７０「Ｂ２」の機能を第２クラッチ６８「Ｃ２」が、それぞれ果たしており、これらの締結要素の組み合わせの関係は実質的に実施例１と同様である。
唯一、機能的に異なるのは減速歯車５８ｂが入力歯車６４ｂと噛み合って第１リングギヤ２４を減速駆動するようになっている点である。
【００７３】
また、各駆動モードにおける出力軸１２のトルクであるが、上記した伝達歯車２８ａ、１２ａと、入力変速歯車群を構成する入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂと、減速歯車５８ａ、５８ｂとそれぞれの相手歯車１２ａ、６４ｂの、各歯数比が出力軸トルクに影響することが異なるのみで、実施例１と同様であるので、詳細の説明を省略する。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
実施例３の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００７７】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、入力変速歯車群の、入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂによる増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００７８】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第３クラッチ７２の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、３つのクラッチ６０、６８、７２は、容易に乾式にすることができる。
さらに、伝達歯車２８ａ、１２ａ、入力歯車６４ａ、６４ｂ、駆動歯車６６ａ、６６ｂ、第１減速ギヤ５８ａおよび第２減速歯車５８ｂなどに用いた平行軸の歯車は歯数比の変更が遊星歯車に比べて容易であり、適用する車種に応じた仕様に最適化することがやりやすいメリットもある。
実施例３も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】
【００７９】
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７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。
【００８０】
実施例４における実施例１との違いは、第３リングギヤ４４のケース５２への固定が実施例１の第２ブレーキ７０に代わって減速ワンウエイクラッチ７４であることと、これに関連して入力軸１０を機械的に静止部（ケース５２またはエンジン１の本体）に固定可能な固定装置５２ａを設けたことである。
すなわち、第３リングギヤ４４のケース５２への固定を減速ワンウエイクラッチ７４とし、第３リングギヤ４４の逆回転方向の回転を阻止する構成にしたため、後述するようにＥＶ走行の後進およびＥＢ走行の低速時の作動を実施例１と同じにはできない。
【００８１】
そこで、入力軸１０にドッグ歯１０ａを形成して、これに固定装置５２ａを噛み合わせて入力軸１０を固定するものである。固定装置５２ａは原則としてエンジン１が停止した状態でドッグ歯１０ａと係合（噛み合わせ）させるものである。
固定装置５２ａは一般的な自動変速機に用いられるパーキングロック機構と同様のものでよく、ドッグ歯１０ａは入力軸１０に限らずエンジン１のフライホイールの外周に形成してもよい。
その他の構成および各回転メンバーの連結関係は実施例１と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８２】
続いて実施例４の作動を、図８に示した作動表を参考にしながら説明する。
図８は、実施例１における図２の、第２ブレーキ７０に代わって減速ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ２」、固定装置５２ａを「Ｌ」と、それぞれしてあるのが異なる。なお、実施例１と同様の構成であるが、ブレーキ５０を「Ｂ」、ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ１」とした。
【００８３】
はじめにＥＶ走行のＥ−１モードの作動は実施例１と同様である。
続くＥ−２モードおよびＥ−３モードは、第３リングギヤ４４の固定が減速ワンウエイクラッチ７４であるのが異なるが、実質的な作動はそれぞれ実施例１と同様である。
次のＥ−４モードは実施例１と同様である。
【００８４】
続いて後進のＥ−Ｒモードは、ブレーキ５０の締結に加えて固定装置５２ａをドッグ歯１０ａに係合させることにより、第１リングギヤ２４が回転方向にかかわらず固定される。この状態で第１Ｍ／Ｇ５６を逆回転させると、出力軸１２は減速駆動される。
このときの出力軸１２のトルクは、第１Ｍ／Ｇ５６のトルクを−Ｔ１とすると、−Ｔ１（１＋α１）／α１である。
【００８５】
続いてＥＢ走行のＢ−１モードは、実施例１と同様である。
次のＢ−２モードは、Ｅ−Ｒモードと同様にブレーキ５０の締結と固定装置５２ａの係合により第１リングギヤ２４を固定し、第１Ｍ／Ｇ５６に発電させる。このときの出力軸１２のトルクは、回転方向が逆になるだけでＥ−Ｒモードと同様である。
Ｂ−２モードでは第２Ｍ／Ｇ５８を停止させておくことができる。
【００８６】
続いてＨＶ走行について説明する。
エンジン１の始動は実施例１と同様である。また、続くＨ−１モードおよびＨ−２モードは、第３リングギヤ４４の固定が減速ワンウエイクラッチ７４であるのが異なるが、実質的な作動はそれぞれ実施例１と同様である。
また、Ｈ−３モードとＨ−４モードは実施例１と同様である。
なお、エンジン１による後進の駆動はできない。
【００８７】
実施例４の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、ブレーキ５０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００８８】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、第２遊星歯車組３０による増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００８９】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードでクラッチ６０の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。
実施例４も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】
【００９０】
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９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。
【００９１】
実施例５における実施例１との違いは、入力軸１０と出力軸１２とが同じ軸心上にありながら、カウンタ軸６２が入力軸１０と平行に設けられていることである。
すなわち実施例３と同様に、入力変速歯車群が入力軸１０および第１遊星歯車組２０とカウンタ軸６２との間に設けられた入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂの、計４枚の平行軸歯車で構成されており、第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能である。
また、入力軸１０はワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４と連結可能である。なお、第１クラッチ６０およびワンウエイクラッチ５４は、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
【００９２】
そして、第１Ｍ／Ｇ５６は出力軸１２と平行に設けられ、第１減速歯車５６ａ、２２ａを介して第１サンギヤ２２と連結している。さらに、第２Ｍ／Ｇ５８はカウンタ軸６２と同じ軸心上に配置され、減速ワンウエイクラッチ７４と第２減速歯車５８ａ、２８ａを介して第１キャリア２８および出力軸１２と、第３クラッチ７２と駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４と、それぞれ連結可能である。
また、実施例４と同様に、減速ワンウエイクラッチ７４に関連して入力軸１０のドッグ歯１０ａと係合可能な固定装置５２ａが設けられている。
【００９３】
そして、駆動歯車６６ａは動力取り出し歯車７６と噛み合っており、これを介して動力取り出し軸７８を駆動することができる。これは、一般にパワーテークオフ装置と言われるもので、駆動装置の横に取り付けて自動車の走行以外の目的で、動力取り出し軸７８から動力を取り出してさまざまな作業等に使用するものである。
【００９４】
続いて実施例５の作動を、図１０に示した作動表を参考にして説明する。
図１０は、図８に示した実施例４の作動表と基本的に同じである。違いは、実施例４における「Ｃ」が第３クラッチ７２の「Ｃ３」に、「Ｂ」が第１クラッチ６０の「Ｃ１」に、それぞれ代わっていることである。
作動については実質的に実施例４と同様であるので詳細の説明は省略する。
【００９５】
むろん、入力変速歯車群が入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂの、４枚の平行軸歯車で構成され、第１Ｍ／Ｇ５６と第１サンギヤ２２との間に第１減速歯車５６ａ、２２ａが、さらに第２Ｍ／Ｇ５８と出力軸１２との間に第２減速歯車５８ａ、２８ａが、第２Ｍ／Ｇ５８と第１リングギヤ２４との間に駆動歯車６６ａ、６６ｂが介在する分、出力軸１２のトルクは実施例４と異なるが基本的に同様である。
【００９６】
また、動力取り出し軸７８は、第３クラッチ７２を締結すると第２Ｍ／Ｇ５８で駆動可能であり、第１クラッチ６０を締結した場合はエンジン１で駆動することができるので、自動車が停止中、走行中を問わずに駆動することができる。
外部への動力取り出し方法は上記に限らず、例えばカウンタ軸６２から直接取り出すことも可能である。重要なことは、第１リングギヤ２４の回転と連動した動力を取り出すことである。
【００９７】
実施例５の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０とワンウエイクラッチ５４の同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【００９８】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
さらに、入力変速歯車群の入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂによる増速作用で、Ｈ−２モード、Ｈ−４モードという駆動を可能にしたので、動力伝達効率を高く維持するとともに駆動モードの選択自由度が高まり、燃費の向上が期待できる。
【００９９】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第１クラッチ６０の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、２つのクラッチ６０、６８は、容易に乾式にすることができる。
実施例５は、第２ワンウエイクラッチ７４を摩擦クラッチにすると、エンジン１で駆動するＨＶ走行での後進が可能になり、商用車のハイブリッド自動車に適用することができる。
【実施例６】
【０１００】
次に、本発明の実施例６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６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、これら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。
【０１０１】
実施例６における実施例１との違いは、入力変速歯車群と減速歯車がないことである。
そのため、第１遊星歯車組２０の連結関係が実施例１と異なる。すなわち、入力軸１０は第１クラッチ６０と中間軸２４ａを介して第１リングギヤ２４と連結可能である。また、第２Ｍ／Ｇ５８は第２クラッチ６８と中間軸２４ａを介して第１リングギヤ２４と連結可能であるとともに、第３クラッチ７２を介して出力軸１２と連結可能である。
さらに、実施例４と同様に、入力軸１０のドッグ歯１０ａと係合可能な固定装置５２ａが設けられている。その他の連結関係は実施例１と同様である。なお、第１クラッチ６０および固定装置５２ａは、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
【０１０２】
続いて実施例６の作動を、図１２に示した作動表を参考にしながら説明する。ここでも実施例１と基本的に同じ部分は詳細の説明を省略する。
図１２は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、第３クラッチ７２を「Ｃ３」と記した他は図２と同様の書き方をしている。
また、図中、括弧で囲んだ○印は、係合しているものの動力伝達に必須でないことを示す。したがって、括弧で囲んだ○印がある駆動モードは、後述するように走行中のＨＶ走行の駆動モードからの間の切替えに適している。
【０１０３】
はじめに、ＥＶ走行のＥ−１モードは第３クラッチ７２の締結により第２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２と直結して駆動する。したがって、出力軸１２のトルクはＴ２である。
このとき、第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。また、低速から高速までの駆動が可能であるうえ、固定装置５２ａが締結している必要はないので、ＥＢ走行またはＨＶ走行における走行中にＥＶ走行への切り替えに適している。その場合、一旦Ｅ−１モードへ切り替えてから固定装置５２ａさせて、他の駆動モードに切り替える。
【０１０４】
続くＥ−２モードは、第１クラッチ６０の締結と既に係合してある固定装置５２ａの作用で第１リングギヤ２４が固定されるので、第１Ｍ／Ｇ５６での駆動が可能になる。
出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１である。このとき、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。Ｅ−２モードは低速から中速においてＥ−１モードよりも大きなトルクを必要とする走行に適する。
【０１０５】
次にＥ−３モードは、第１クラッチ６０と第３クラッチ７２の締結により、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者で駆動する。出力軸１２のトルクはＥ−１モードとＥ−２モードの合計、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。Ｅ−３モードは低速から中速の走行で負荷が大きい場合に適する。
【０１０６】
次に、Ｅ−４モードは、第１クラッチ６０と第３クラッチ７２の締結を解除して、第２クラッチの締結で、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者で駆動する。第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４と直結されるので、出力軸１２のトルクはＴ１＋Ｔ２である。Ｅ−１モード乃至Ｅ−３モードからＥ−４モードへの切り替えの途中で、全てのクラッチ６０、６８、７２が同時に締結することがあってもよい。その場合は入力軸１０と出力軸１２が第１遊星歯車組２０と合わせて直結になる。
Ｅ−４モードは中速から高速の走行に適する。
【０１０７】
続いて後進のＥ−Ｒモードは、締結関係と出力軸１２のトルクを含めて上記したＥ−３モードと同様であり、回転方向が逆になるだけである。
次にＥＢ走行の、Ｂ−１モードは出力軸１２のトルクと締結関係が上記したＥ−３モードと同様であり、トルクの方向が逆になるだけである。Ｂ−１モードは高速走行から低速まで対応可能であり、固定装置５２ａの締結が必要でないので、ＨＶ走行からの切り替えに問題はない。
【０１０８】
続くＢ−２モードは、出力軸１２のトルクと締結が上記したＥ−２モードと同様である。Ｂ−２モードは固定装置５２ａの締結が必要なので、Ｂ−１モードにおいてこれを締結してからＢ−２モードへ切り替える。
【０１０９】
続いてＨＶ走行について説明する。
はじめにエンジン１の始動は、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８を締結して第２Ｍ／Ｇ５８によってエンジン１を回転させる。
エンジン１が始動したら、第２クラッチ６８の締結を解除して、第３クラッチ７２を締結してＨ−１モードへ移行する。これにより、エンジン１が第１リングギヤ２４を直結駆動して第１遊星歯車組２０でのトルク分割で出力軸１２を減速駆動しながら、その反力トルクで第１Ｍ／Ｇ５６に発電させる。発電した電力は第２Ｍ／Ｇ５８に供給され、第２Ｍ／Ｇ５８は出力軸１２を直結駆動する。
出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２であり、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２でもある。
Ｈ−１モードで車速が上昇すると第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が低下して発電効率が悪い回転域になるので、そうなる前にＨ−２モードへ切り替える。
【０１１０】
Ｈ−２モードへは、第３クラッチ７２の締結を解除して、第２クラッチ６８を締結する。このとき、エンジン１の回転速度を若干下げるように制御して、Ｈ−２モードに切り替わったときに第１Ｍ／Ｇ５６が正回転するように調整することが望ましい。
Ｈ−２モードは、エンジン１のトルクが第２Ｍ／Ｇ５８に発電させるトルクと第１リングギヤ２４を駆動するトルクに分割され、第２Ｍ／Ｇ５８が発電した電力を第１Ｍ／Ｇ５６に供給して第１サンギヤ２２を駆動し、第１リングギヤ２４に分配されたトルクで出力軸１２を減速駆動する。すなわち、第１Ｍ／Ｇ５６が第１サンギヤ２２を駆動する反力トルクが第１リングギヤ２４に分配されたトルクとバランスするように上記のトルク分割が自動的に行われる。Ｈ−２モードは中速から高速の走行に適している。
出力軸１２のトルクは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。
【０１１１】
次に、ＨＶ走行の後進はＨ−１モードと同じ締結にして第２Ｍ／Ｇ５８が逆転駆動する。出力軸１２のトルクは、Ｔｅ（１＋α１）−Ｔ２であり、前進に比べて小さいがバッテリーの残量が少ない場合でも持続的な後進が可能である。
ＨＶ走行の各駆動モードは、エンジン１の回転速度と車速とによって動力分割比率が変化するが、従来例と同様に、全般的に機械的伝達比率が高いので動力伝達効率が高いと言える。
【０１１２】
実施例６の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０と固定装置５２ａの同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を直結駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【０１１３】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
【０１１４】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第２クラッチ６８の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、３個のクラッチ６０、６８、７２は、容易に乾式にすることができる。
実施例６も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７】
【０１１５】
次に、本発明の実施例７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７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と実施例５および実施例６と異なる部分を中心に説明し、これら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。
【０１１６】
実施例７における実施例６との違いは、実施例５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であり、入力変速歯車群がない構成は実施例６と同様である。以下、各回転メンバーの連結関係も含めて、次のようになっている。
すなわち、入力軸１０は第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４を直結駆動可能であり、固定装置５２ａによりケース５２に固定可能である。なお、第１クラッチ６０および固定装置５２ａは、これらが同時締結することで第１リングギヤ２４をケース５２に固定する本発明の固定手段を構成する。
また、入力軸１０と、これに平行に設けたカウンタ軸６２との間に駆動歯車６６ａ、６６ｂが設けられ、常に噛み合っている。
第１キャリア２８は出力軸１２と連結歯車２８ａ、１２ａで連結されている。なお、連結歯車２８ａ、１２ａの歯数比を、第１キャリア２８が出力軸１２を増速駆動するような設定にすることが望ましい。
出力軸１２と平行に設けた第２Ｍ／Ｇ５８はワンウエイクラッチ７６と第１減速歯車５８ａを介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２クラッチ６８と第２減速歯車５８ｂと前記駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４を減速駆動可能である。
その他は、実施例１と実施例５および実施例６と同様である。
【０１１７】
続いて実施例７の作動を、図１４に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１４は、図１２における実施例６の第３クラッチ７２がワンウエイクラッチ７に置き換わったようになっている。
各締結要素の組み合わせと作動は上記のワンウエイクラッチ７２に置き換わったのを除いて基本的に実施例６と同様である。
【０１１８】
唯一異なるのはＥＶ走行の後進である。すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８はワンウエイクラッチ７２を介して出力軸１２と連結しているので、後進駆動ができない。そのため、後進のＥ−Ｒモードでは第１Ｍ／Ｇ５６のみで駆動する。したがって、出力軸１２のトルクも第２Ｍ／Ｇ５８分のＴ２がゼロになる。
また、同様の理由でＨＶ走行の後進はできない。
その他の作動は、出力軸１２のトルクが上記した、駆動歯車６６ａ、６６ｂ、連結歯車２８ａ、１２ａ、第１減速歯車５８ａ、第２減速歯車５８ｂの各歯数比分が影響するものの、上記の後進を除いて実施例６と同様であるので詳細の説明を省略する。
【０１１９】
実施例７の自動車用駆動装置も、第１リングギヤ２４をケース５２に固定する固定手段として、第１クラッチ６０と固定装置５２ａの同時締結を行うようにした。これによる第１リングギヤ２４の固定で、エンジン１が停止した状態において、第１Ｍ／Ｇ５６が第１遊星歯車組２０を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸１２を減速駆動可能とした。
したがって、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を、同時駆動を含め、フルに活用できることが特徴である点は実施例１と同様である。
【０１２０】
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な制御を行うことができるとともに、無駄な連れ回りを回避して電力消費を少なくする効果もある。
【０１２１】
また、ＥＢ走行のＢ−１モードで第２クラッチ６８の締結を解除すると、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方を回転させないことが可能である点も実施例１と同様である。そして、実施例２と同様に、２個のクラッチ６０、６８は、容易に乾式にすることができる。
実施例７はエンジン１で駆動する後進モードがないので、も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限定されるが、ワンウエイクラッチ７２を摩擦クラッチにすれば、エンジン１で駆動する後進モードが可能になることは言うまでもない。
【０１２２】
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、各実施例で説明したように、第１リングギヤ２４を静止部に固定する固定手段を有して、第１リングギヤ２４を静止部に固定することにより、エンジン１が停止したＥＶ走行で第１Ｍ／Ｇ５６が動力分割遊星歯車組を介して出力軸を減速駆動可能であるとともに、同時に第２Ｍ／Ｇ５８も出力軸を駆動可能としたことが特徴である。
その結果、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量を小さくして、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。
【０１２３】
そして、ＥＶ走行では自動車の走行負荷に応じて最適な駆動モードを選択して走行できるとともに、無駄なＭ／Ｇの連れ回りを回避して、電力消費を少なくする効果もある。
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることを生かして、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。
【０１２４】
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、上記実施例の説明において摩擦要素として説明したブレーキ５０、クラッチ６０などは、円錐クラッチなど他の締結要素に置き換えても上記各作用は成立する。
【０１２５】
さらに、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。
【０１２６】
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】
【０１２７】
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】
【０１２８】
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１遊星歯車組（動力分割遊星歯車組）
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（入力変速歯車群）
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３遊星歯車組（減速歯車）
４２ 第３サンギヤ
４４ 第３リングギヤ
４６ 第３ピニオン
４８ 第３キャリア
５０ ブレーキ、（第１締結要素、固定手段）
５２ ケース（静止部）
５２ａ 固定装置（固定手段）
５４ ワンウエイクラッチ（第２締結要素、固定手段）
５６ 第１Ｍ／Ｇ
５８ 第２Ｍ／Ｇ
６０ クラッチ（第１締結要素、固定手段）
６２ カウンタ軸
６４ 入力歯車
６６ 駆動歯車
６８ 第２クラッチ
７０ 第２ブレーキ
７２ 第３クラッチ
７４ 減速ワンウエイクラッチ
７６ 動力取り出し歯車
７８ 動力取り出し軸
【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つの回転要素を有する第１遊星歯車で構成され、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、
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、
前記入力軸は前記第１リングギヤと連結可能であり、
前記出力軸は前記第１キャリアと連結し、
前記第１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２モーター・ジェネレーターは前記出力軸および前記第１リングギヤと、それぞれ連結可能であり、
前記第１リングギヤを静止部に固定する固定手段を有して、
該固定手段にて前記第１リングギヤを静止部に固定することにより、前記エンジンが停止した状態で前記第１モーター・ジェネレーターが前記動力分割遊星歯車組を介して前記出力軸を減速駆動可能であるとともに、同時に前記第２モーター・ジェネレーターが前記出力軸を駆動可能としたことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記動力分割遊星歯車組を前記入力軸と同軸上に配置し、前記第１キャリアと前記出力軸とを歯車対で連結するとともに、前記第２モーター・ジェネレーターが前記歯車対の一方の歯車を介して前記出力軸を減速駆動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】
低速段と高速段の２段変速が可能で、前記入力軸から受け入れた動力を前記第１リングギヤへ変速して出力可能な入力変速歯車群を備え、該入力変速歯車群は、前記低速段の動力伝達を可能にする第１締結要素と、前記高速段の動力伝達を可能にする第２締結要素とを有し、前記固定手段は前記第１締結要素と前記第２締結要素とから構成され、これらを同時に締結することにより前記第１リングギヤを前記静止部に固定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記入力変速歯車群は、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な前記第２締結要素を構成するブレーキと、前記第２リングギヤと第２キャリアのいずれか一方と前記第２サンギヤとの間、または前記第１キャリアと前記第２キャリアとの間のいずれかに前記第１締結要素を構成するワンウエイクラッチを設け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】
前記動力分割遊星歯車組を前記入力軸と同軸上に配置し、前記入力軸と該入力軸と平行に配置したカウンタ軸との間に第１歯車対と第２歯車対からなる前記入力変速歯車群を構成し、前記入力軸と前記第１リングギヤとは前記第１締結要素を構成するワンウエイクラッチで連結可能であり、前記入力軸と同軸上に配置したクラッチにより、前記入力変速歯車群と前記入力軸とを連結可能としたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記第１締結要素がワンウエイクラッチである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７】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記出力軸と減速歯車を介して連結可能である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８】
前記減速歯車が減速駆動を可能にする締結要素を減速ワンウエイクラッチとして、入力軸を静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項７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た前進走行において、前記第２締結要素を解放するようにしたことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記エンジンで駆動する後進走行において、前記第２締結要素を締結するようにしたことを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１１】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記第１歯車対と前記第２歯車対とのうちの一方を介して前記第１リングギヤと連結可能であることを特徴とする請求項５に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１２】
前記第１リングギヤと一体の、もしくはこれと連動して回転する歯車から外部へ動力を取り出し可能としたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１３】
前記第２締結要素は、ブレーキであり、該ブレーキを、前記第１モーター・ジェネレーターと前記第２モーター・ジェネレーターとのうちの前記エンジンに近い方のモーター・ジェネレーターと前記エンジンとの間に配置したことを特徴とする請求項３乃至１２のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１４】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記第１モーター・ジェネレーターを前記入力軸上の前記エンジンと軸方向反対側に配置して、前記入力軸上で軸方向に前記エンジン側から順に、前記入力変速歯車群、前記ワンウエイクラッチ、前記動力分割遊星歯車組、を配置し、前記クラッチを前記エンジンと前記入力変速歯車群との間、または前記動力分割遊星歯車組と前記第１モーター・ジェネレーターとの間、のいずれかの間に配置したことを特徴とする請求項５に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１５】
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１４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１６】
前記油圧ポンプを、前記出力軸とカウンタ軸の、いずれか一方で駆動するようにしたことを特徴とする請求項１５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つの回転要素を有する第１遊星歯車で構成され、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、
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、
前記入力軸は前記第１リングギヤと連結可能であり、
前記出力軸は前記第１キャリアと連結し、
前記第１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２モーター・ジェネレーターは前記出力軸および前記第１リングギヤと、それぞれ連結可能であり、
前記第１リングギヤを静止部に固定する固定手段を有して、
該固定手段にて前記第１リングギヤを静止部に固定することにより、前記エンジンが停止した状態で前記第１モーター・ジェネレーターが前記動力分割遊星歯車組を介して前記出力軸を減速駆動可能であるとともに、同時に前記第２モーター・ジェネレーターが前記出力軸を駆動可能としたことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記動力分割遊星歯車組を前記入力軸と同軸上に配置し、前記第１キャリアと前記出力軸とを歯車対で連結するとともに、前記第２モーター・ジェネレーターが前記歯車対の一方の歯車を介して前記出力軸を減速駆動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】
低速段と高速段の２段変速が可能で、前記入力軸から受け入れた動力を前記第１リングギヤへ変速して出力可能な入力変速歯車群を備え、該入力変速歯車群は、前記低速段の動力伝達を可能にする第１締結要素と、前記高速段の動力伝達を可能にする第２締結要素とを有し、前記固定手段は前記第１締結要素と前記第２締結要素とから構成され、これらを同時に締結することにより前記第１リングギヤを前記静止部に固定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記入力変速歯車群は、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な前記第２締結要素を構成するブレーキと、前記第２リングギヤと第２キャリアのいずれか一方と前記第２サンギヤとの間、または前記第１キャリアと前記第２キャリアとの間のいずれかに前記第１締結要素を構成するワンウエイクラッチを設け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】
前記動力分割遊星歯車組を前記入力軸と同軸上に配置し、前記入力軸と該入力軸と平行に配置したカウンタ軸との間に第１歯車対と第２歯車対からなる前記入力変速歯車群を構成し、前記入力軸と前記第１リングギヤとは前記第１締結要素を構成するワンウエイクラッチで連結可能であり、前記入力軸と同軸上に配置したクラッチにより、前記入力変速歯車群と前記入力軸とを連結可能としたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記第１締結要素がワンウエイクラッチである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７】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記出力軸と減速歯車を介して連結可能である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８】
前記減速歯車が減速駆動を可能にする締結要素を減速ワンウエイクラッチとして、入力軸を静止部に固定可能としたことを特徴とする請求項７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た前進走行において、前記第２締結要素を解放するようにしたことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記エンジンで駆動する後進走行において、前記第２締結要素を締結するようにしたことを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１１】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記第１歯車対と前記第２歯車対とのうちの一方を介して前記第１リングギヤと連結可能であることを特徴とする請求項５に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１２】
前記第１リングギヤと一体の、もしくはこれと連動して回転する歯車から外部へ動力を取り出し可能としたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１３】
前記第２締結要素は、ブレーキであり、該ブレーキを、前記第１モーター・ジェネレーターと前記第２モーター・ジェネレーターとのうちの前記エンジンに近い方のモーター・ジェネレーターと前記エンジンとの間に配置したことを特徴とする請求項３乃至１２のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１４】
前記出力軸を前記入力軸と平行に配置して、前記第１モーター・ジェネレーターを前記入力軸上の前記エンジンと軸方向反対側に配置して、前記入力軸上で軸方向に前記エンジン側から順に、前記入力変速歯車群、前記ワンウエイクラッチ、前記動力分割遊星歯車組、を配置し、前記クラッチを前記エンジンと前記入力変速歯車群との間、または前記動力分割遊星歯車組と前記第１モーター・ジェネレーターとの間、のいずれかの間に配置したことを特徴とする請求項５に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１５】
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１４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１６】
前記油圧ポンプを、前記出力軸とカウンタ軸の、いずれか一方で駆動するようにしたことを特徴とする請求項１５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２０１３−８２３１７（Ｐ２０１３−８２３１７Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３５１５（Ｐ２０１１−２２３５１５）
【出願日】平成２３年１０月８日（２０１１．１０．８）
【出願人】（３９３０１１８２１）有限会社ファインメック (13)
【出願人】（５９４００８６２６）協和合金株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月８日（２０１１．１０．８）
【出願人】（３９３０１１８２１）有限会社ファインメック (13)
【出願人】（５９４００８６２６）協和合金株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
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