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、小さい容量のＭ／Ｇで済ませる。
【解決手段】入力軸１０から受け入れた動力を動力分割遊星歯車組２０へ変速して出力可能な入力変速歯車群３０と、第１Ｍ／Ｇ５６と、第２Ｍ／Ｇ５８と、を備え、出力軸１２は第１リングギヤ２４と第１キャリア２８とのうちの一方と連結し、入力変速歯車群３０は第１リングギヤ２４と第１キャリア２８とのうちの他方と連結し、第１Ｍ／Ｇ５６は第１サンギヤ２２と連結し、第２Ｍ／Ｇ５８は出力軸と連結されるか、または連結可能であり、入力変速歯車群３０は低速段を可能にする第１締結要素５４と、高速段を可能にする第２締結要素５０とを有し、第１締結要素５４と第２締結要素５０とを同時に締結して、第１Ｍ／Ｇ５６および第２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２を同時駆動可能とした。
【解決手段】入力軸１０から受け入れた動力を動力分割遊星歯車組２０へ変速して出力可能な入力変速歯車群３０と、第１Ｍ／Ｇ５６と、第２Ｍ／Ｇ５８と、を備え、出力軸１２は第１リングギヤ２４と第１キャリア２８とのうちの一方と連結し、入力変速歯車群３０は第１リングギヤ２４と第１キャリア２８とのうちの他方と連結し、第１Ｍ／Ｇ５６は第１サンギヤ２２と連結し、第２Ｍ／Ｇ５８は出力軸と連結されるか、または連結可能であり、入力変速歯車群３０は低速段を可能にする第１締結要素５４と、高速段を可能にする第２締結要素５０とを有し、第１締結要素５４と第２締結要素５０とを同時に締結して、第１Ｍ／Ｇ５６および第２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２を同時駆動可能とした。
【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）。
また、このような従来例に対して電気的無段変速機としての性能を上げるため、別の変速機能を追加することにより低速モード（ＵＤモード）と高速モード（ＯＤ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２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】公開特許公報２００２−２７４２０１号公報
【特許文献２】公開特許公報２００９−１９０６９４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遊星歯車組で構成される、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、低速段と高速段の２段変速が可能で、入力軸から受け入れた動力を動力分割遊星歯車組へ変速して出力可能な入力変速歯車群と、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リングギヤと第１キャリアとのうちの一方と連結し、入力変速歯車群は第１リングギヤと第１キャリアとのうちの他方と連結し、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、出力軸と連結されるか、または連結可能であり、入力変速歯車群は、低速段の動力伝達を可能にする第１締結要素と、高速段の動力伝達を可能にする第２締結要素とを有し、第１締結要素と第２締結要素とを同時に締結して、エンジンが停止した状態で第１モーター・ジェネレーターおよび第２モーター・ジェネレーターが出力軸を同時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】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】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。
【図１３】本発明の実施例８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８の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１５】本発明の実施例９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１６】実施例９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キャリア２８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リングギヤ２４は第３リングギヤ４４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と連結し、第３キャリア４８はケース５２に固定されている。
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。
【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１キャリア２８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、ブレーキを「Ｂ」、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。また、括弧付き○印は、締結するものの動力伝達には関与し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、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／Ｇ５８のみを使った駆動である。つまり、本発明の減速歯車である第３遊星歯車組４０は逆転減速作用を行うので、第２Ｍ／Ｇ５８が第３サンギヤ４２を逆回転駆動すると、第３キャリア４８がケース５２に固定されているので、出力軸１２と連結した第３リングギヤ４４が正回転方向に減速駆動される。
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／α３である。このとき第１Ｍ／Ｇ５６は、ワンウエイクラッチ５４が係合しない回転方向であるため停止していることができる。
【００１８】
次に、Ｅ−２モードは、ブレーキ５０を締結して第２サンギヤ３２をケース５２に固定する。そして第２Ｍ／Ｇ５８に加えて第１Ｍ／Ｇ５６も駆動に参加する。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ５６に電力を供給して逆回転駆動すると、第１キャリア２８が第２リングギヤ３４を逆回転方向に回転させようとするが、この場合は前述のように第２遊星歯車組３０が一体になり、第２サンギヤ３２がケース５２に固定されているので、第１キャリア２８も固定される。
【００１９】
したがって、出力軸１２と連結した第１リングギヤ２４が第１Ｍ／Ｇ５６に正回転方向に減速駆動される。これにより出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ５６のトルクを−Ｔ１とした場合、Ｔ２／α３＋Ｔ１／α１である。
むろん、Ｅ−１モードとＥ−２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。
【００２０】
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、第２Ｍ／Ｇ５８のみが駆動するので、そういう意味ではＥ−１モードと同じである。出力軸１２のトルクも回転方向が逆になるだけでＥ−１モードと同様である。
違いは、ワンウエイクラッチ５４の係合と第１Ｍ／Ｇ５６の回転である。
上述したように、第２リングギヤ３４が逆回転方向に回転しようとすると第２遊星歯車組３０は一体になり、エンジン１が停止したＥＶ走行においては第２遊星歯車組３０とともに第１キャリア２８も停止している。
したがって、Ｅ−Ｒモードで後進走行すると出力軸１２と連結した第１リングギヤ２４が逆回転して、第１キャリア２８が停止しているので、第１サンギヤ２２は正転し、これと連結した第１Ｍ／Ｇ５６も正回転、すなわち空転する。
【００２１】
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。
【００２２】
ＥＢ走行は、上述のＥ−１モードと同じ締結関係であるが、Ｅ−１モードとは逆に第２Ｍ／Ｇ５８が発電することにより制動する。したがって、出力軸１２のトルクと第２Ｍ／Ｇ５８の発電トルクの関係もＥ−１モードと同様であり、トルクの方向がＥ−１モードの逆になる。このときも、Ｅ−１モードと同様に第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、ブレーキ５０を締結した上で第１Ｍ／Ｇ５６に電力を供給して正回転させる。これにより第１サンギヤ２２が第１キャリア２８と第２リングギヤ３４とを正回転方向に減速駆動し、入力軸１０と連結した第２キャリア３８はさらに正回転方向に減速駆動される。
これによりエンジン１が駆動されるので、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。
【００２５】
このエンジン１の始動が完了するまでの間、第１Ｍ／Ｇ５６が第１サンギヤ２２を駆動すると、その反力トルクが第１リングギヤ２４に作用して出力軸１２に逆回転方向の駆動力が作用するので、これを補うように第２Ｍ／Ｇ５８のトルクを増すことによって打ち消して、乗員が違和感をもたないように制御する。
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、第１Ｍ／Ｇ５６に発電させることでエンジン１を正回転させて行うことができる。このときもブレーキ５０の締結を行う。
【００２６】
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・中速モード）またはＨ−２モード（同、高速モード）へ移行する。
はじめに、Ｈ−１モードはブレーキ５０が解放されているので、エンジン１のトルクで第２キャリア３８が駆動されると上記のようにワンウエイクラッチ５４が自動的に係合して第２遊星歯車組３０は一体になり、第１キャリア２８が入力軸１０と直結して駆動される。
【００２７】
第１キャリア２８に入ったエンジン１のトルクは第１遊星歯車組２０で分割され、エンジン１のトルクをＴｅとした場合、Ｔｅ／（１＋α１）は第１リングギヤ２４から出力軸１２へ機械的に伝達され、Ｔｅ・α１／（１＋α１）は第１サンギヤ２２から第１Ｍ／Ｇ５６を駆動して発電させる。
第１Ｍ／Ｇ５６が発電した電力は、図示しないコントローラーを経由して第２Ｍ／Ｇ５８に供給され、第２Ｍ／Ｇ５８はＥ−１モードと同じように出力軸１２を減速駆動する。
【００２８】
したがって、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクをＴ２とすると出力軸１２のトルクは、Ｔｅ／（１＋α１）＋Ｔ２／α３である。
自動車の速度が上がって、回転比（出力軸１２の回転速度／入力軸１０の回転速度）が１／（１＋α１）に近づくと、第１Ｍ／Ｇ５６が非常に低い回転速度域で発電するようになり、一般的に発電機として効率が悪い運転域になるので、駆動装置全体の動力伝達効率が低下して自動車の燃費が悪くなる。
そこで、そうなる前にＨ−２モードへの切り替えを行う。
【００２９】
Ｈ−１モードからＨ−２モードへの切り替えは、ブレーキ５０を締結して行う。
この際、スムーズな切り替えのためにエンジン１の出力や第１Ｍ／Ｇ５６の出力を調整することが望ましい。ブレーキ５０を締結するとワンウエイクラッチ５４の係合は自動的に解除され、第２サンギヤ３２がケース５２に固定されているので、第２遊星歯車組３０は増速作用を行う。すなわち、エンジン１の回転速度を１とすると第２リングギヤ３４と第１キャリア２８とは１＋α２の回転速度で駆動されるようになる。
【００３０】
その結果、出力軸１２、すなわち第１リングギヤ２４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は回転速度が上がり、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。
すなわち、動力伝達効率が低下して自動車の燃費が悪化する車速が、第２遊星歯車組３０の増速比分高くなるので、それだけ高速走行の燃費が向上することになる。このように、Ｈ−２モードは高速走行に適する。
Ｈ−２モードにおける出力軸１２のトルクは、Ｔｅ／｛（１＋α２）（１＋α１）｝＋Ｔ２／α３である。
【００３１】
次にハイブリッド走行の後進である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、第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向が逆になるだけで基本的に前進の場合と同様である。
しかし、例えば前進のＥ−１モードと同じように駆動して第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／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＋α２）（１＋α１）−Ｔ２／α３となるので、後進方向の駆動力は後者の方が大きい。
【００３２】
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。
【００３３】
また、図１で分かるようにブレーキ５０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。
【００３４】
この場合、さらに、ブレーキ５０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とが出来るので、より一層、電力消費や燃料消費の低い走行が期待できる。
【００３５】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は、入力軸１０と動力分割遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組２０との間で、低速段の直結と高速段の増速の２段変速が可能な入力変速歯車群を構成する第２遊星歯車組３０を設けるとともに、直結駆動を可能にするワンウエイクラッチ５４と増速駆動を可能にするブレーキ５０とを備え、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。
【００３６】
すなわち、ワンウエイクラッチ５４とブレーキ５０の両者を締結することにより、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６が出力軸１２を駆動するようにした。これにより、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し、第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動もできるので、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とともに、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。
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。
【００３７】
したがって、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。
さらに、入力変速歯車群を設けて増速駆動する手法は、高速走行における動力伝達効率を向上させることに効果を発揮するので、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量のメリットに加えてＨＶ走行における燃費の改善が可能である。
そして、前進走行中にエンジン１を停止した場合のロスを減らすことができるという効果もある。
【００３８】
上記したように、Ｅ−１モードとＥＢ走行において第１Ｍ／Ｇ５６が回転しないように制御することができる。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第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８がともに回転するので、それら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が回転せず第２Ｍ／Ｇ５８のみが回転するので、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。
【００３９】
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】
【００４０】
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。
【００４１】
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の配置が軸方向で入れ替わっていることである。
すなわち、第２遊星歯車組３０がエンジン１側に配置されているが、各回転要素間の連結関係に違いはない。したがって、作動面での違いはないので、詳細の説明は省略する。
【００４２】
実施例２のメリットは、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を小さくとることが容易な点である。すなわち、第１サンギヤ２２の内側には入力軸１０があるだけであり、実施例１に比べて第１サンギヤ２２の径方向の大きさを小さくすることが容易である。
本発明の自動車用駆動装置は、入力変速歯車群によって増速駆動が可能なので、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を小さくして、第２遊星歯車組３０の歯数比α２を大きくとる方が燃費の面で有利である。
実施例２は実施例１に比べると、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０との間の連結が軸方向に多く重なるので、軸方向長さという面では実施例１に比べて不利な点はあるが、より燃費を重視した場合に適するといえる。
【００４３】
実施例２も、実施例１と同様に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り、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。
【００４４】
むろん、入力変速歯車群で増速駆動することにより、高速走行における動力伝達効率を向上させて燃費をよくすることや、高速走行中にエンジン１を停止させて惰行する場合のロスを低減することなど、燃費を向上することが可能であり、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】
【００４５】
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４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。
【００４６】
実施例３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１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０および第１Ｍ／Ｇ５６が入力軸１０と同軸心上に配置され、第１リングギヤ２４と出力軸１２との間を伝達歯車１２ａ、２４ａとで連結していることである。
さらに、第２Ｍ／Ｇ５８は入力軸１０、出力軸１２と平行に配置され、本発明の減速歯車を構成する減速歯車５８ａが伝達歯車１２ａと噛み合って、出力軸１２を減速駆動するようになっている。
【００４７】
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。
【００４８】
その他の構成および各回転メンバー間の連結関係は実施例１と同様である。
実施例３の作動についても実施例１と同様であり、詳細の説明を省略する。ただ、出力軸１２の駆動トルクは伝達歯車１２ａ、２４ａおよび減速歯車５２ａが存在する分だけ実施例１と異なるが、基本的に同様である。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
実施例３も、実施例１と同様にＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることが特徴であり、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。
【００５２】
むろん、入力変速歯車群で増速駆動することにより、高速走行における動力伝達効率を向上させて燃費をよくすることや、高速走行中にエンジン１を停止させて惰行する場合のロスを低減することなど、燃費を向上することが可能であり、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】
【００５３】
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５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。
【００５４】
実施例４における実施例１との違いは、実施例３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、本発明の第１歯車対を構成する入力歯車６４ａ、６４ｂ、および本発明の第２歯車対を構成する駆動歯車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を介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能である。
【００５５】
そして、実施例３と同様に伝達歯車２４ａ、１２ａが第１リングギヤ２４と出力軸１２とを連結するとともに、第２Ｍ／Ｇ５８は本発明の減速歯車を構成する減速歯車５８ａが伝達歯車１２ａと噛み合って、出力軸１２を減速駆動し、出力軸１２は油圧ポンプ２を駆動可能になっている。
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キャリア２８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。
【００５６】
入力軸１０はまた、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キャリア２８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、実施例１または実施例３と同様である。
また、実施例３と同様の油圧ポンプ２をカウンタ軸６２の右端に設けており、該カウンタ軸６２が常に油圧ポンプ２を駆動できるようになっている。
【００５７】
続いて実施例４の作動を、図６に示した作動表を参考に説明する。
図６は、実施例１の図２におけるブレーキ５０に代わってクラッチ６０を「Ｃ」としてあるのみで、他は同じである。
上記したように、実施例１における入力変速歯車群であった第２遊星歯車組３０に代わって入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂがあるのと、増速駆動を司るブレーキ５０に代わってクラッチ６０が存在するので、基本的な作動に違いはない。
【００５８】
すなわち、Ｅ−１モードにあっては第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａを介して出力軸１２を減速駆動する。そのとき、伝達歯車１２ａ、２４ａを介して第１リングギヤ２４が正回転し、第１Ｍ／Ｇ５６が停止しているので、第１キャリア２８が減速駆動される。ワンウエイクラッチ５４は第１キャリア２８が入力軸１０に対して相対的に正回転するのはフリーになるので、第１Ｍ／Ｇ５６と、入力軸１０およびエンジン１は止まったままである。
【００５９】
Ｅ−２モードは、クラッチ６０が締結され、第１キャリア２８が入力軸１０に対して相対的に逆回転する方向にはワンウエイクラッチ５４が係合するので、第１キャリア２８と入力軸１０との間は、ワンウエイクラッチ５４を介した直結と、カウンタ軸６２を介した変速比の、いわば２重噛み合い状態になる。これにより入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂを含む一連の回転メンバーがロックするので、第１キャリア２８は回転できず固定される。
【００６０】
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６が逆回転すると第１遊星歯車組２０で逆転減速されて、伝達歯車２４ａ、１２ａを介して出力軸１２を正回転駆動することができる。むろん、第２Ｍ／Ｇ５８もともに駆動可能である。
Ｅ−Ｒモードも、第１Ｍ／Ｇ５６が連れ回りすることを含めて実施例１と同様であり、第２Ｍ／Ｇ５８のみで駆動する。
ＥＢ走行も、駆動と発電が入れ替わっているだけで、基本的にＥ−１モードと同じであり、これも実施例１と同様である。
【００６１】
Ｈ−１モードは、入力軸１０がワンウエイクラッチ５４を介して第１キャリア２８を駆動するのは、実施例１と基本的に同様である。
Ｈ−２モードは、入力軸１０はクラッチ６０の締結によって、入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１キャリア２８を増速駆動するが、これも実施例１と基本的に同様である。
Ｈ−Ｒモードも、Ｈ−２モードと同じ締結関係であり、実施例１と基本的に同様である。
【００６２】
これらの作動で出力軸１２のトルクの説明を省略したが、入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂ、伝達歯車１２ａ、２４ａの各歯数比が関係してくる点が異なるだけであり、実施例１と基本的に同様である。
また、油圧ポンプ２に関する説明を省略したが、駆動するのがカウンタ軸６２であることのみが異なるだけであって、作用は実施例３で説明したのと同様である。
【００６３】
実施例４も、実施例１と同様にＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることが特徴であり、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。
【００６４】
むろん、入力変速歯車群で増速駆動することにより、高速走行における動力伝達効率を向上させて燃費をよくすることや、高速走行中にエンジン１を停止させて惰行する場合のロスを低減することなど、燃費を向上することが可能であり、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】
【００６５】
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７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。
【００６６】
実施例５における実施例１との違いは、本発明の動力分割遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組２０と他の回転メンバーの連結関係と、第２Ｍ／Ｇ５８の連結方法が異なるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の配置が実施例１と入れ替わっていることである。
すなわち、第１リングギヤ２４は入力変速歯車群を構成する第２遊星歯車組３０の第２リングギヤ３４と連結しており、第１キャリア２８が出力軸１２と連結している。また、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および第２リングギヤ３４と連結可能である。
【００６７】
続いて実施例５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、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」と記した他は図２と同様の書き方をしている。
はじめに、ＥＶ走行のＥ−１モードは第１Ｍ／Ｇ５６のみによる駆動である。すなわち、実施例１におけるＥ−２モードと同様に、ブレーキ５０の締結とワンウエイクラッチ５４の自動的な係合で入力軸１０および第１リングギヤ２４がケース５２に固定されるので、第１遊星歯車組２０により、第１Ｍ／Ｇ５６が出力軸１２を減速駆動する。
Ｅ−１モードの出力軸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。このとき、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
【００６８】
次にＥ−２モードは第２Ｍ／Ｇ５８のみによる駆動である。すなわち、第１クラッチ６０により第２Ｍ／Ｇ５８と出力軸１２とが直接連結して駆動する。したがって、出力軸１２のトルクは第２Ｍ／Ｇ５８のトルクＴ２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。すなわち、ワンウエイクラッチ５４がフリーになるので、第１Ｍ／Ｇ５６が停止して第１リングギヤ２４、第２リングギヤ３４は回転することができる。
【００６９】
次にＥ−３モードは第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による駆動である。すなわち、第１クラッチ６０の締結により第２Ｍ／Ｇ５８はＥ−２モードと同様に出力軸１２を駆動し、第１サンギヤ２２はＥ−１モードと同様に出力軸１２を減速駆動する。
したがって、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。
【００７０】
次にＥ−４モードも第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による駆動であるが、第１クラッチ６０に代わって第２クラッチ６８が締結され、第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４を駆動する点がＥ−３モードと異なる。
したがって、出力軸１２のトルクは第１Ｍ／Ｇ５６のトルクＴ１と第２Ｍ／Ｇ５８のトルクＴ２との和になる。
【００７１】
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。
以上のＥＶ走行において、Ｅ−１モード乃至Ｅ−４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。
【００７２】
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８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８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。
【００７３】
続いて、前進走行中においてエンジン１が停止した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。
【００７４】
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で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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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が発電した電力は、図示しないコントローラーを経由して第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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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８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モードは直結駆動なので、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。
【００８１】
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。
Ｈ−４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−５モードへ切り替える。
【００８２】
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。
なお、図８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。
【００８３】
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に発電させるため、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。
【００８４】
実施例５も、実施例１と同様に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り、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。
【００８５】
また、実施例１と比べて摩擦要素が２個増えている分、駆動モードが多様になり、自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに、上記したように、ＥＢ走行のＢ−１モードでは第２クラッチ６８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、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。
上記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。
実施例５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６】
【００８６】
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９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および実施例５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。
【００８７】
実施例６における実施例５との違いは、実施例１と同様に本発明の減速歯車を構成する第３遊星歯車組４０が設けられ、この周辺の連結関係が異なることである。
すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８は、第３サンギヤ４２と連結されるとともに、クラッチ６０により一体になった第１リングギヤ２４および第２リングギヤ３４と連結可能であり、第３キャリア４８は出力軸１２と連結され、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。
なお、ブレーキが２個あるので、第２サンギヤ３２を固定する側を第１ブレーキ５０とした。
【００８８】
続いて実施例６の作動を、図１０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および実施例５と基本的に同じ部分は詳細の説明を省略する。
図１０は、クラッチ６０を「Ｃ」、第１ブレーキ５０を「Ｂ１」、第２ブレーキ７０を「Ｂ２」と記した他は図８と同様の書き方をしている。
上記したように、実施例６の第１ブレーキ５０は実施例５のブレーキ５０に相当し、実施例６のクラッチ６０は実施例５の第２クラッチ６８に相当し、実施例６の第２ブレーキ７０は実施例５の第１クラッチ６０に相当するが、図１０に示した作動表では図８と一部の用い方に違いがある。
【００８９】
はじめに、ＥＶ走行のＥ−１モードは実施例５と同様であるので、説明を省略する。
Ｅ−２モードは、第３遊星歯車組４０で減速作用する分、出力軸１２のトルクが実施例５と異なり、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。
【００９０】
次にＥ−３モードは、基本的に実施例５と同様の締結関係であるが、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３である。
続いてＥ−４モードは、基本的に実施例５と同様であり、出力軸１２のトルクも同じである。また、Ｅ−３モードとＥ−４モードの切り替え途中に、クラッチ６０と第２ブレーキ７０が同時に締結することがあっても差し支えないが、詳細の説明は省略する。
以上のＥＶ走行において、Ｅ−１モード乃至Ｅ−４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。
【００９１】
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、第２ブレーキ７０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。
【００９２】
続いて、前進走行中においてエンジン１が停止したＥＢ走行におけるＢ−１モードは、実施例５と同様である。
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で説明したのと同様に、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。
Ｂ−３モードは、第２ブレーキ７０が締結することで、第２Ｍ／Ｇ５８が第３遊星歯車組４０に増速されて発電する。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。
【００９３】
次に、ＨＶ走行について説明する。
エンジン１の始動は、実施例５と同様であるので説明を省略する。
エンジン１が始動した後のＨ−１モードも実施例５と同様であるが、第３遊星歯車組４０の減速比分だけ出力軸１２のトルクが異なる。すなわち、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
【００９４】
Ｈ−２モードは第２ブレーキ７０に加えてブレーキ５０を締結することで駆動する。第１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を増速駆動する点は実施例１と同様である。このとき、出力軸１２のトルクは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
【００９５】
続いて、Ｈ−３モードは実施例５のＨ−４モードと、Ｈ−４モードは実施例５のＨ−５モードとそれぞれ同様であるので説明を省略する。
Ｈ−１モードからＨ−２モードは低・中速走行に、Ｈ−３モードからＨ−４モードは中・高速走行に適する。
【００９６】
続いて、ＨＶ走行の後進はＨ−Ｒモードで行う。Ｈ−Ｒモードは、実施例５と同様にＨ−２モードと同じ締結で駆動する。ただし、第３遊星歯車組４０の減速比分だけ出力軸１２のトルクが異なる。すなわち、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１−Ｔ２（１＋α３）／α３である。
【００９７】
実施例６も、実施例１と同様に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り、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。
【００９８】
また、実施例１と比べて摩擦要素が２個増えている分、駆動モードが多様になるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに実施例５との比較では、減速歯車である第３遊星歯車組４０を備えたので、特に低速段と後進の駆動モードにおける駆動力の確保が容易になり、第２Ｍ／Ｇ５８をより小トルク・高速型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】
【００９９】
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１１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および実施例４ならびに実施例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。
【０１００】
実施例７における実施例６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。
【０１０１】
そして、実施例４と同様に伝達歯車２８ａ、１２ａが第１キャリア２８と出力軸１２とを連結するとともに、第２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２を第２クラッチ６８と第１減速ギヤ５８ａを介して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を経て第１リングギヤ２４を減速駆動することができる。
図１１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。
【０１０２】
各回転メンバーの連結関係は以下のようになっている。
入力変速歯車群については、上記した減速歯車５８ｂとの噛み合いと、駆動歯車６６ｂが第１リングギヤ２４と連結していることと、入力軸１０がワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４と連結していることが実施例４と異なるのみである。
また、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が係合することは実施例４と同様である。
【０１０３】
続いて実施例７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。
図１２は、図１０におけるそれぞれ実施例６の第１ブレーキ５０に代わって第１クラッチ６０を「Ｃ１」とし、第２ブレーキ７０に代わって第２クラッチ６８を「Ｃ２」として、クラッチ６０に代わって第３クラッチ７２を「Ｃ３」としてあるのみで、締結の組み合わせは実施例６と同じである。
【０１０４】
上記したように、実施例６における入力変速歯車群であった第２遊星歯車組３０に代わって入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂがあるのと、減速歯車の第３遊星歯車組４０に代わって減速歯車５８ａ、５８ｂがそれぞれの相手歯車１２ａ、６４ｂと噛み合って同じ機能を果たしている。
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２Ｍ／Ｇ５８が第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。
【０１０５】
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６と同様であるので、詳細の説明を省略する。
【０１０６】
実施例７も、実施例１と同様に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り、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。
【０１０７】
また、実施例６と同様に駆動モードが多様であるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに実施例６との比較では、第２Ｍ／Ｇ５８が、減速歯車５８ａと伝達歯車１２ａでの減速駆動に加えて、減速歯車５８ｂとそれぞれの入力歯車６４ｂから第１リングギヤ２４にかけても減速駆動するので、特に低速段の駆動モードにおける駆動力の確保が容易になり、第２Ｍ／Ｇ５８をより小トルク・高速型にすることができる。
【０１０８】
また、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７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８】
【０１０９】
次に、本発明の実施例８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８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。
【０１１０】
実施例８における実施例６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６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６と同じにはできない。
【０１１１】
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６と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１２】
続いて実施例８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、実施例６における図１０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６と同様の構成であるが、ブレーキ５０を「Ｂ」、第１ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ１」とした。
【０１１３】
はじめにＥＶ走行のＥ−１モードの作動は実施例６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６と同様である。
次のＥ−４モードは実施例６と同様である。
【０１１４】
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。
【０１１５】
続いてＥＢ走行のＢ−１モードは、実施例６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。
【０１１６】
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６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６と同様である。
また、Ｈ−３モードとＨ−４モードは実施例６と同様である。
【０１１７】
実施例８も、実施例１および実施例６と同様に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り、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。
【０１１８】
また、実施例６と同様に駆動モードが多様であるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに、実施例６に比べて減速ワンウエイクラッチ７４が増えた代わりに、実施例６にあった第２ブレーキ７０がないので、製造コストが安いというメリットがある。
ただ、実施例６との比較では、ＨＶ走行における後進がないので、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。
【実施例９】
【０１１９】
次に、本発明の実施例９の自動車用駆動装置につき説明する。
図１５は、本発明の実施例９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６および実施例７、実施例８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。
【０１２０】
実施例９における実施例８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７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。
【０１２１】
また、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８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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
続いて実施例９の作動を、図１６に示した作動表を参考にして説明する。
図１６は、図１４に示した実施例８の作動表と基本的に同じである。違いは、実施例８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８と同様であるので詳細の説明は省略する。
【０１２４】
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８と異なるが基本的に同様である。
【０１２５】
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。
【０１２６】
実施例９も、実施例１と同様に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り、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。
【０１２７】
また、実施例７と同様に駆動モードが多様であるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに実施例７との比較では、第２Ｍ／Ｇ５８が、第２減速歯車５８ａ、２８ａでの減速駆動に加えて、駆動歯車６６ａ、６６ｂを介した第１リングギヤ２４をも減速駆動するので、特に低速段の駆動モードにおける駆動力の確保が容易になり、第２Ｍ／Ｇ５８をより小トルク・高速型にすることができる。
さらに、第１Ｍ／Ｇ５６も第１減速歯車５６ａ、２２ａを介して第１サンギヤ２２と連結しているので、第１Ｍ／Ｇ５６もより小トルク・高速型にすることができる。
したがって、動力取り出し軸７８からの動力取り出しが可能であることもあいまって、実施例９は大きな駆動力を必要とするハイブリッド商用車に適しているといえる。
【０１２８】
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、入力軸と動力分割遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組との間で、低速段と高速段の増速の２段変速が可能な入力変速歯車群を備え、低速段の駆動を可能にするワンウエイクラッチと増速駆動を可能にするブレーキまたはクラッチといった摩擦要素の活用により、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇと第２Ｍ／Ｇの両方をフルに活用できることが特徴であり、入力変速歯車群における増速作用でＨＶ走行の高速において動力伝達効率の向上も果たし、高速走行における惰行時のロス低減などにより、燃料消費や電力消費の低減が可能である。
【０１２９】
このため、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ので、一般的にコントローラーに含まれるインバーターも含めて製造コスト・重量・大きさを小さくできるメリットがある。
これらの特徴は、これから普及が期待されるプラグインハイブリッド車に適したものである。
【０１３０】
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、上記各実施例は入力変速歯車群の変速段数が２段のものであったが、これをさらに多段化することができる。
また、各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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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】
【０１３３】
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】
【０１３４】
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ブレーキ（第２締結要素）
５２ ケース（静止部）
５４ ワンウエイクラッチ（第１締結要素）
５６ 第１Ｍ／Ｇ
５８ 第２Ｍ／Ｇ
６０ クラッチ、第１クラッチ
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）。
また、このような従来例に対して電気的無段変速機としての性能を上げるため、別の変速機能を追加することにより低速モード（ＵＤモード）と高速モード（ＯＤ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２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】公開特許公報２００２−２７４２０１号公報
【特許文献２】公開特許公報２００９−１９０６９４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遊星歯車組で構成される、動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、低速段と高速段の２段変速が可能で、入力軸から受け入れた動力を動力分割遊星歯車組へ変速して出力可能な入力変速歯車群と、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リングギヤと第１キャリアとのうちの一方と連結し、入力変速歯車群は第１リングギヤと第１キャリアとのうちの他方と連結し、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、出力軸と連結されるか、または連結可能であり、入力変速歯車群は、低速段の動力伝達を可能にする第１締結要素と、高速段の動力伝達を可能にする第２締結要素とを有し、第１締結要素と第２締結要素とを同時に締結して、エンジンが停止した状態で第１モーター・ジェネレーターおよび第２モーター・ジェネレーターが出力軸を同時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】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】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。
【図１３】本発明の実施例８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８の自動車用駆動装置における作動表を示す図である。
【図１５】本発明の実施例９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１６】実施例９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キャリア２８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リングギヤ２４は第３リングギヤ４４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と連結し、第３キャリア４８はケース５２に固定されている。
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。
【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１キャリア２８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、ブレーキを「Ｂ」、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。また、括弧付き○印は、締結するものの動力伝達には関与し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、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／Ｇ５８のみを使った駆動である。つまり、本発明の減速歯車である第３遊星歯車組４０は逆転減速作用を行うので、第２Ｍ／Ｇ５８が第３サンギヤ４２を逆回転駆動すると、第３キャリア４８がケース５２に固定されているので、出力軸１２と連結した第３リングギヤ４４が正回転方向に減速駆動される。
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／α３である。このとき第１Ｍ／Ｇ５６は、ワンウエイクラッチ５４が係合しない回転方向であるため停止していることができる。
【００１８】
次に、Ｅ−２モードは、ブレーキ５０を締結して第２サンギヤ３２をケース５２に固定する。そして第２Ｍ／Ｇ５８に加えて第１Ｍ／Ｇ５６も駆動に参加する。
すなわち、第１Ｍ／Ｇ５６に電力を供給して逆回転駆動すると、第１キャリア２８が第２リングギヤ３４を逆回転方向に回転させようとするが、この場合は前述のように第２遊星歯車組３０が一体になり、第２サンギヤ３２がケース５２に固定されているので、第１キャリア２８も固定される。
【００１９】
したがって、出力軸１２と連結した第１リングギヤ２４が第１Ｍ／Ｇ５６に正回転方向に減速駆動される。これにより出力トルクＴｏは、第１Ｍ／Ｇ５６のトルクを−Ｔ１とした場合、Ｔ２／α３＋Ｔ１／α１である。
むろん、Ｅ−１モードとＥ−２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。
【００２０】
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、第２Ｍ／Ｇ５８のみが駆動するので、そういう意味ではＥ−１モードと同じである。出力軸１２のトルクも回転方向が逆になるだけでＥ−１モードと同様である。
違いは、ワンウエイクラッチ５４の係合と第１Ｍ／Ｇ５６の回転である。
上述したように、第２リングギヤ３４が逆回転方向に回転しようとすると第２遊星歯車組３０は一体になり、エンジン１が停止したＥＶ走行においては第２遊星歯車組３０とともに第１キャリア２８も停止している。
したがって、Ｅ−Ｒモードで後進走行すると出力軸１２と連結した第１リングギヤ２４が逆回転して、第１キャリア２８が停止しているので、第１サンギヤ２２は正転し、これと連結した第１Ｍ／Ｇ５６も正回転、すなわち空転する。
【００２１】
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。
【００２２】
ＥＢ走行は、上述のＥ−１モードと同じ締結関係であるが、Ｅ−１モードとは逆に第２Ｍ／Ｇ５８が発電することにより制動する。したがって、出力軸１２のトルクと第２Ｍ／Ｇ５８の発電トルクの関係もＥ−１モードと同様であり、トルクの方向がＥ−１モードの逆になる。このときも、Ｅ−１モードと同様に第１Ｍ／Ｇ５６は停止していることができる。
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、ブレーキ５０を締結した上で第１Ｍ／Ｇ５６に電力を供給して正回転させる。これにより第１サンギヤ２２が第１キャリア２８と第２リングギヤ３４とを正回転方向に減速駆動し、入力軸１０と連結した第２キャリア３８はさらに正回転方向に減速駆動される。
これによりエンジン１が駆動されるので、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。
【００２５】
このエンジン１の始動が完了するまでの間、第１Ｍ／Ｇ５６が第１サンギヤ２２を駆動すると、その反力トルクが第１リングギヤ２４に作用して出力軸１２に逆回転方向の駆動力が作用するので、これを補うように第２Ｍ／Ｇ５８のトルクを増すことによって打ち消して、乗員が違和感をもたないように制御する。
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、第１Ｍ／Ｇ５６に発電させることでエンジン１を正回転させて行うことができる。このときもブレーキ５０の締結を行う。
【００２６】
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・中速モード）またはＨ−２モード（同、高速モード）へ移行する。
はじめに、Ｈ−１モードはブレーキ５０が解放されているので、エンジン１のトルクで第２キャリア３８が駆動されると上記のようにワンウエイクラッチ５４が自動的に係合して第２遊星歯車組３０は一体になり、第１キャリア２８が入力軸１０と直結して駆動される。
【００２７】
第１キャリア２８に入ったエンジン１のトルクは第１遊星歯車組２０で分割され、エンジン１のトルクをＴｅとした場合、Ｔｅ／（１＋α１）は第１リングギヤ２４から出力軸１２へ機械的に伝達され、Ｔｅ・α１／（１＋α１）は第１サンギヤ２２から第１Ｍ／Ｇ５６を駆動して発電させる。
第１Ｍ／Ｇ５６が発電した電力は、図示しないコントローラーを経由して第２Ｍ／Ｇ５８に供給され、第２Ｍ／Ｇ５８はＥ−１モードと同じように出力軸１２を減速駆動する。
【００２８】
したがって、第２Ｍ／Ｇ５８のトルクをＴ２とすると出力軸１２のトルクは、Ｔｅ／（１＋α１）＋Ｔ２／α３である。
自動車の速度が上がって、回転比（出力軸１２の回転速度／入力軸１０の回転速度）が１／（１＋α１）に近づくと、第１Ｍ／Ｇ５６が非常に低い回転速度域で発電するようになり、一般的に発電機として効率が悪い運転域になるので、駆動装置全体の動力伝達効率が低下して自動車の燃費が悪くなる。
そこで、そうなる前にＨ−２モードへの切り替えを行う。
【００２９】
Ｈ−１モードからＨ−２モードへの切り替えは、ブレーキ５０を締結して行う。
この際、スムーズな切り替えのためにエンジン１の出力や第１Ｍ／Ｇ５６の出力を調整することが望ましい。ブレーキ５０を締結するとワンウエイクラッチ５４の係合は自動的に解除され、第２サンギヤ３２がケース５２に固定されているので、第２遊星歯車組３０は増速作用を行う。すなわち、エンジン１の回転速度を１とすると第２リングギヤ３４と第１キャリア２８とは１＋α２の回転速度で駆動されるようになる。
【００３０】
その結果、出力軸１２、すなわち第１リングギヤ２４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は回転速度が上がり、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。
すなわち、動力伝達効率が低下して自動車の燃費が悪化する車速が、第２遊星歯車組３０の増速比分高くなるので、それだけ高速走行の燃費が向上することになる。このように、Ｈ−２モードは高速走行に適する。
Ｈ−２モードにおける出力軸１２のトルクは、Ｔｅ／｛（１＋α２）（１＋α１）｝＋Ｔ２／α３である。
【００３１】
次にハイブリッド走行の後進である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、第２Ｍ／Ｇ５８の回転方向が逆になるだけで基本的に前進の場合と同様である。
しかし、例えば前進のＥ−１モードと同じように駆動して第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／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＋α２）（１＋α１）−Ｔ２／α３となるので、後進方向の駆動力は後者の方が大きい。
【００３２】
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。
【００３３】
また、図１で分かるようにブレーキ５０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。
【００３４】
この場合、さらに、ブレーキ５０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とが出来るので、より一層、電力消費や燃料消費の低い走行が期待できる。
【００３５】
以上説明したように、本実施例１の自動車用駆動装置は、入力軸１０と動力分割遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組２０との間で、低速段の直結と高速段の増速の２段変速が可能な入力変速歯車群を構成する第２遊星歯車組３０を設けるとともに、直結駆動を可能にするワンウエイクラッチ５４と増速駆動を可能にするブレーキ５０とを備え、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。
【００３６】
すなわち、ワンウエイクラッチ５４とブレーキ５０の両者を締結することにより、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６が出力軸１２を駆動するようにした。これにより、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し、第２Ｍ／Ｇ５８のみでの駆動もできるので、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とともに、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。
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。
【００３７】
したがって、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。
さらに、入力変速歯車群を設けて増速駆動する手法は、高速走行における動力伝達効率を向上させることに効果を発揮するので、２個のＭ／Ｇ５６、５８の合計容量のメリットに加えてＨＶ走行における燃費の改善が可能である。
そして、前進走行中にエンジン１を停止した場合のロスを減らすことができるという効果もある。
【００３８】
上記したように、Ｅ−１モードとＥＢ走行において第１Ｍ／Ｇ５６が回転しないように制御することができる。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第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８がともに回転するので、それら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が回転せず第２Ｍ／Ｇ５８のみが回転するので、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。
【００３９】
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】
【００４０】
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。
【００４１】
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の配置が軸方向で入れ替わっていることである。
すなわち、第２遊星歯車組３０がエンジン１側に配置されているが、各回転要素間の連結関係に違いはない。したがって、作動面での違いはないので、詳細の説明は省略する。
【００４２】
実施例２のメリットは、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を小さくとることが容易な点である。すなわち、第１サンギヤ２２の内側には入力軸１０があるだけであり、実施例１に比べて第１サンギヤ２２の径方向の大きさを小さくすることが容易である。
本発明の自動車用駆動装置は、入力変速歯車群によって増速駆動が可能なので、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を小さくして、第２遊星歯車組３０の歯数比α２を大きくとる方が燃費の面で有利である。
実施例２は実施例１に比べると、第１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０との間の連結が軸方向に多く重なるので、軸方向長さという面では実施例１に比べて不利な点はあるが、より燃費を重視した場合に適するといえる。
【００４３】
実施例２も、実施例１と同様に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り、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。
【００４４】
むろん、入力変速歯車群で増速駆動することにより、高速走行における動力伝達効率を向上させて燃費をよくすることや、高速走行中にエンジン１を停止させて惰行する場合のロスを低減することなど、燃費を向上することが可能であり、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】
【００４５】
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４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。
【００４６】
実施例３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１遊星歯車組２０と第２遊星歯車組３０および第１Ｍ／Ｇ５６が入力軸１０と同軸心上に配置され、第１リングギヤ２４と出力軸１２との間を伝達歯車１２ａ、２４ａとで連結していることである。
さらに、第２Ｍ／Ｇ５８は入力軸１０、出力軸１２と平行に配置され、本発明の減速歯車を構成する減速歯車５８ａが伝達歯車１２ａと噛み合って、出力軸１２を減速駆動するようになっている。
【００４７】
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。
【００４８】
その他の構成および各回転メンバー間の連結関係は実施例１と同様である。
実施例３の作動についても実施例１と同様であり、詳細の説明を省略する。ただ、出力軸１２の駆動トルクは伝達歯車１２ａ、２４ａおよび減速歯車５２ａが存在する分だけ実施例１と異なるが、基本的に同様である。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
実施例３も、実施例１と同様にＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることが特徴であり、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。
【００５２】
むろん、入力変速歯車群で増速駆動することにより、高速走行における動力伝達効率を向上させて燃費をよくすることや、高速走行中にエンジン１を停止させて惰行する場合のロスを低減することなど、燃費を向上することが可能であり、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】
【００５３】
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５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。
【００５４】
実施例４における実施例１との違いは、実施例３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、本発明の第１歯車対を構成する入力歯車６４ａ、６４ｂ、および本発明の第２歯車対を構成する駆動歯車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を介して第１リングギヤ２４を増速駆動可能である。
【００５５】
そして、実施例３と同様に伝達歯車２４ａ、１２ａが第１リングギヤ２４と出力軸１２とを連結するとともに、第２Ｍ／Ｇ５８は本発明の減速歯車を構成する減速歯車５８ａが伝達歯車１２ａと噛み合って、出力軸１２を減速駆動し、出力軸１２は油圧ポンプ２を駆動可能になっている。
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キャリア２８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。
【００５６】
入力軸１０はまた、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キャリア２８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、実施例１または実施例３と同様である。
また、実施例３と同様の油圧ポンプ２をカウンタ軸６２の右端に設けており、該カウンタ軸６２が常に油圧ポンプ２を駆動できるようになっている。
【００５７】
続いて実施例４の作動を、図６に示した作動表を参考に説明する。
図６は、実施例１の図２におけるブレーキ５０に代わってクラッチ６０を「Ｃ」としてあるのみで、他は同じである。
上記したように、実施例１における入力変速歯車群であった第２遊星歯車組３０に代わって入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂがあるのと、増速駆動を司るブレーキ５０に代わってクラッチ６０が存在するので、基本的な作動に違いはない。
【００５８】
すなわち、Ｅ−１モードにあっては第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａを介して出力軸１２を減速駆動する。そのとき、伝達歯車１２ａ、２４ａを介して第１リングギヤ２４が正回転し、第１Ｍ／Ｇ５６が停止しているので、第１キャリア２８が減速駆動される。ワンウエイクラッチ５４は第１キャリア２８が入力軸１０に対して相対的に正回転するのはフリーになるので、第１Ｍ／Ｇ５６と、入力軸１０およびエンジン１は止まったままである。
【００５９】
Ｅ−２モードは、クラッチ６０が締結され、第１キャリア２８が入力軸１０に対して相対的に逆回転する方向にはワンウエイクラッチ５４が係合するので、第１キャリア２８と入力軸１０との間は、ワンウエイクラッチ５４を介した直結と、カウンタ軸６２を介した変速比の、いわば２重噛み合い状態になる。これにより入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂを含む一連の回転メンバーがロックするので、第１キャリア２８は回転できず固定される。
【００６０】
したがって、第１Ｍ／Ｇ５６が逆回転すると第１遊星歯車組２０で逆転減速されて、伝達歯車２４ａ、１２ａを介して出力軸１２を正回転駆動することができる。むろん、第２Ｍ／Ｇ５８もともに駆動可能である。
Ｅ−Ｒモードも、第１Ｍ／Ｇ５６が連れ回りすることを含めて実施例１と同様であり、第２Ｍ／Ｇ５８のみで駆動する。
ＥＢ走行も、駆動と発電が入れ替わっているだけで、基本的にＥ−１モードと同じであり、これも実施例１と同様である。
【００６１】
Ｈ−１モードは、入力軸１０がワンウエイクラッチ５４を介して第１キャリア２８を駆動するのは、実施例１と基本的に同様である。
Ｈ−２モードは、入力軸１０はクラッチ６０の締結によって、入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１キャリア２８を増速駆動するが、これも実施例１と基本的に同様である。
Ｈ−Ｒモードも、Ｈ−２モードと同じ締結関係であり、実施例１と基本的に同様である。
【００６２】
これらの作動で出力軸１２のトルクの説明を省略したが、入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂ、伝達歯車１２ａ、２４ａの各歯数比が関係してくる点が異なるだけであり、実施例１と基本的に同様である。
また、油圧ポンプ２に関する説明を省略したが、駆動するのがカウンタ軸６２であることのみが異なるだけであって、作用は実施例３で説明したのと同様である。
【００６３】
実施例４も、実施例１と同様にＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方をフルに活用できることが特徴であり、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。
【００６４】
むろん、入力変速歯車群で増速駆動することにより、高速走行における動力伝達効率を向上させて燃費をよくすることや、高速走行中にエンジン１を停止させて惰行する場合のロスを低減することなど、燃費を向上することが可能であり、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】
【００６５】
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７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。
【００６６】
実施例５における実施例１との違いは、本発明の動力分割遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組２０と他の回転メンバーの連結関係と、第２Ｍ／Ｇ５８の連結方法が異なるとともに、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の配置が実施例１と入れ替わっていることである。
すなわち、第１リングギヤ２４は入力変速歯車群を構成する第２遊星歯車組３０の第２リングギヤ３４と連結しており、第１キャリア２８が出力軸１２と連結している。また、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および第２リングギヤ３４と連結可能である。
【００６７】
続いて実施例５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、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」と記した他は図２と同様の書き方をしている。
はじめに、ＥＶ走行のＥ−１モードは第１Ｍ／Ｇ５６のみによる駆動である。すなわち、実施例１におけるＥ−２モードと同様に、ブレーキ５０の締結とワンウエイクラッチ５４の自動的な係合で入力軸１０および第１リングギヤ２４がケース５２に固定されるので、第１遊星歯車組２０により、第１Ｍ／Ｇ５６が出力軸１２を減速駆動する。
Ｅ−１モードの出力軸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。このとき、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
【００６８】
次にＥ−２モードは第２Ｍ／Ｇ５８のみによる駆動である。すなわち、第１クラッチ６０により第２Ｍ／Ｇ５８と出力軸１２とが直接連結して駆動する。したがって、出力軸１２のトルクは第２Ｍ／Ｇ５８のトルクＴ２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。すなわち、ワンウエイクラッチ５４がフリーになるので、第１Ｍ／Ｇ５６が停止して第１リングギヤ２４、第２リングギヤ３４は回転することができる。
【００６９】
次にＥ−３モードは第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による駆動である。すなわち、第１クラッチ６０の締結により第２Ｍ／Ｇ５８はＥ−２モードと同様に出力軸１２を駆動し、第１サンギヤ２２はＥ−１モードと同様に出力軸１２を減速駆動する。
したがって、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２である。
【００７０】
次にＥ−４モードも第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による駆動であるが、第１クラッチ６０に代わって第２クラッチ６８が締結され、第２Ｍ／Ｇ５８が第１リングギヤ２４を駆動する点がＥ−３モードと異なる。
したがって、出力軸１２のトルクは第１Ｍ／Ｇ５６のトルクＴ１と第２Ｍ／Ｇ５８のトルクＴ２との和になる。
【００７１】
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。
以上のＥＶ走行において、Ｅ−１モード乃至Ｅ−４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。
【００７２】
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８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８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。
【００７３】
続いて、前進走行中においてエンジン１が停止した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。
【００７４】
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で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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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が発電した電力は、図示しないコントローラーを経由して第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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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８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モードは直結駆動なので、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。
【００８１】
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。
Ｈ−４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−５モードへ切り替える。
【００８２】
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。
なお、図８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。
【００８３】
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に発電させるため、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。
【００８４】
実施例５も、実施例１と同様に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り、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。
【００８５】
また、実施例１と比べて摩擦要素が２個増えている分、駆動モードが多様になり、自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに、上記したように、ＥＢ走行のＢ−１モードでは第２クラッチ６８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、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。
上記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。
実施例５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６】
【００８６】
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９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および実施例５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。
【００８７】
実施例６における実施例５との違いは、実施例１と同様に本発明の減速歯車を構成する第３遊星歯車組４０が設けられ、この周辺の連結関係が異なることである。
すなわち、第２Ｍ／Ｇ５８は、第３サンギヤ４２と連結されるとともに、クラッチ６０により一体になった第１リングギヤ２４および第２リングギヤ３４と連結可能であり、第３キャリア４８は出力軸１２と連結され、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。
なお、ブレーキが２個あるので、第２サンギヤ３２を固定する側を第１ブレーキ５０とした。
【００８８】
続いて実施例６の作動を、図１０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および実施例５と基本的に同じ部分は詳細の説明を省略する。
図１０は、クラッチ６０を「Ｃ」、第１ブレーキ５０を「Ｂ１」、第２ブレーキ７０を「Ｂ２」と記した他は図８と同様の書き方をしている。
上記したように、実施例６の第１ブレーキ５０は実施例５のブレーキ５０に相当し、実施例６のクラッチ６０は実施例５の第２クラッチ６８に相当し、実施例６の第２ブレーキ７０は実施例５の第１クラッチ６０に相当するが、図１０に示した作動表では図８と一部の用い方に違いがある。
【００８９】
はじめに、ＥＶ走行のＥ−１モードは実施例５と同様であるので、説明を省略する。
Ｅ−２モードは、第３遊星歯車組４０で減速作用する分、出力軸１２のトルクが実施例５と異なり、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。
【００９０】
次にＥ−３モードは、基本的に実施例５と同様の締結関係であるが、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３である。
続いてＥ−４モードは、基本的に実施例５と同様であり、出力軸１２のトルクも同じである。また、Ｅ−３モードとＥ−４モードの切り替え途中に、クラッチ６０と第２ブレーキ７０が同時に締結することがあっても差し支えないが、詳細の説明は省略する。
以上のＥＶ走行において、Ｅ−１モード乃至Ｅ−４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。
【００９１】
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、第２ブレーキ７０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。
【００９２】
続いて、前進走行中においてエンジン１が停止したＥＢ走行におけるＢ−１モードは、実施例５と同様である。
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で説明したのと同様に、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。
Ｂ−３モードは、第２ブレーキ７０が締結することで、第２Ｍ／Ｇ５８が第３遊星歯車組４０に増速されて発電する。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。
【００９３】
次に、ＨＶ走行について説明する。
エンジン１の始動は、実施例５と同様であるので説明を省略する。
エンジン１が始動した後のＨ−１モードも実施例５と同様であるが、第３遊星歯車組４０の減速比分だけ出力軸１２のトルクが異なる。すなわち、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方、Ｔｅ（１＋α１）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
【００９４】
Ｈ−２モードは第２ブレーキ７０に加えてブレーキ５０を締結することで駆動する。第１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を増速駆動する点は実施例１と同様である。このとき、出力軸１２のトルクは、Ｔ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２（１＋α３）／α３であり、他方、Ｔｅ（１＋α１）／（１＋α２）＋Ｔ２（１＋α３）／α３でもある。
【００９５】
続いて、Ｈ−３モードは実施例５のＨ−４モードと、Ｈ−４モードは実施例５のＨ−５モードとそれぞれ同様であるので説明を省略する。
Ｈ−１モードからＨ−２モードは低・中速走行に、Ｈ−３モードからＨ−４モードは中・高速走行に適する。
【００９６】
続いて、ＨＶ走行の後進はＨ−Ｒモードで行う。Ｈ−Ｒモードは、実施例５と同様にＨ−２モードと同じ締結で駆動する。ただし、第３遊星歯車組４０の減速比分だけ出力軸１２のトルクが異なる。すなわち、出力軸１２のトルクはＴ１（１＋α１）／α１−Ｔ２（１＋α３）／α３である。
【００９７】
実施例６も、実施例１と同様に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り、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。
【００９８】
また、実施例１と比べて摩擦要素が２個増えている分、駆動モードが多様になるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに実施例５との比較では、減速歯車である第３遊星歯車組４０を備えたので、特に低速段と後進の駆動モードにおける駆動力の確保が容易になり、第２Ｍ／Ｇ５８をより小トルク・高速型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】
【００９９】
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１１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および実施例４ならびに実施例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。
【０１００】
実施例７における実施例６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。
【０１０１】
そして、実施例４と同様に伝達歯車２８ａ、１２ａが第１キャリア２８と出力軸１２とを連結するとともに、第２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２を第２クラッチ６８と第１減速ギヤ５８ａを介して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を経て第１リングギヤ２４を減速駆動することができる。
図１１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。
【０１０２】
各回転メンバーの連結関係は以下のようになっている。
入力変速歯車群については、上記した減速歯車５８ｂとの噛み合いと、駆動歯車６６ｂが第１リングギヤ２４と連結していることと、入力軸１０がワンウエイクラッチ５４を介して第１リングギヤ２４と連結していることが実施例４と異なるのみである。
また、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が係合することは実施例４と同様である。
【０１０３】
続いて実施例７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。
図１２は、図１０におけるそれぞれ実施例６の第１ブレーキ５０に代わって第１クラッチ６０を「Ｃ１」とし、第２ブレーキ７０に代わって第２クラッチ６８を「Ｃ２」として、クラッチ６０に代わって第３クラッチ７２を「Ｃ３」としてあるのみで、締結の組み合わせは実施例６と同じである。
【０１０４】
上記したように、実施例６における入力変速歯車群であった第２遊星歯車組３０に代わって入力歯車６４ａ、６４ｂと駆動歯車６６ａ、６６ｂがあるのと、減速歯車の第３遊星歯車組４０に代わって減速歯車５８ａ、５８ｂがそれぞれの相手歯車１２ａ、６４ｂと噛み合って同じ機能を果たしている。
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２Ｍ／Ｇ５８が第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。
【０１０５】
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６と同様であるので、詳細の説明を省略する。
【０１０６】
実施例７も、実施例１と同様に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り、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。
【０１０７】
また、実施例６と同様に駆動モードが多様であるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに実施例６との比較では、第２Ｍ／Ｇ５８が、減速歯車５８ａと伝達歯車１２ａでの減速駆動に加えて、減速歯車５８ｂとそれぞれの入力歯車６４ｂから第１リングギヤ２４にかけても減速駆動するので、特に低速段の駆動モードにおける駆動力の確保が容易になり、第２Ｍ／Ｇ５８をより小トルク・高速型にすることができる。
【０１０８】
また、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７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８】
【０１０９】
次に、本発明の実施例８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８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。
【０１１０】
実施例８における実施例６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６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６と同じにはできない。
【０１１１】
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６と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１２】
続いて実施例８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、実施例６における図１０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６と同様の構成であるが、ブレーキ５０を「Ｂ」、第１ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ１」とした。
【０１１３】
はじめにＥＶ走行のＥ−１モードの作動は実施例６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６と同様である。
次のＥ−４モードは実施例６と同様である。
【０１１４】
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。
【０１１５】
続いてＥＢ走行のＢ−１モードは、実施例６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。
【０１１６】
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６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６と同様である。
また、Ｈ−３モードとＨ−４モードは実施例６と同様である。
【０１１７】
実施例８も、実施例１および実施例６と同様に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り、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。
【０１１８】
また、実施例６と同様に駆動モードが多様であるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに、実施例６に比べて減速ワンウエイクラッチ７４が増えた代わりに、実施例６にあった第２ブレーキ７０がないので、製造コストが安いというメリットがある。
ただ、実施例６との比較では、ＨＶ走行における後進がないので、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。
【実施例９】
【０１１９】
次に、本発明の実施例９の自動車用駆動装置につき説明する。
図１５は、本発明の実施例９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６および実施例７、実施例８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。
【０１２０】
実施例９における実施例８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７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。
【０１２１】
また、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８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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
続いて実施例９の作動を、図１６に示した作動表を参考にして説明する。
図１６は、図１４に示した実施例８の作動表と基本的に同じである。違いは、実施例８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８と同様であるので詳細の説明は省略する。
【０１２４】
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８と異なるが基本的に同様である。
【０１２５】
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。
【０１２６】
実施例９も、実施例１と同様に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り、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。
【０１２７】
また、実施例７と同様に駆動モードが多様であるので自動車の運転条件に応じて最適な駆動モードを選択することで、電力消費や燃料消費の少ない運転をすることができる。
さらに実施例７との比較では、第２Ｍ／Ｇ５８が、第２減速歯車５８ａ、２８ａでの減速駆動に加えて、駆動歯車６６ａ、６６ｂを介した第１リングギヤ２４をも減速駆動するので、特に低速段の駆動モードにおける駆動力の確保が容易になり、第２Ｍ／Ｇ５８をより小トルク・高速型にすることができる。
さらに、第１Ｍ／Ｇ５６も第１減速歯車５６ａ、２２ａを介して第１サンギヤ２２と連結しているので、第１Ｍ／Ｇ５６もより小トルク・高速型にすることができる。
したがって、動力取り出し軸７８からの動力取り出しが可能であることもあいまって、実施例９は大きな駆動力を必要とするハイブリッド商用車に適しているといえる。
【０１２８】
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、入力軸と動力分割遊星歯車組を構成する第１遊星歯車組との間で、低速段と高速段の増速の２段変速が可能な入力変速歯車群を備え、低速段の駆動を可能にするワンウエイクラッチと増速駆動を可能にするブレーキまたはクラッチといった摩擦要素の活用により、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇと第２Ｍ／Ｇの両方をフルに活用できることが特徴であり、入力変速歯車群における増速作用でＨＶ走行の高速において動力伝達効率の向上も果たし、高速走行における惰行時のロス低減などにより、燃料消費や電力消費の低減が可能である。
【０１２９】
このため、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ので、一般的にコントローラーに含まれるインバーターも含めて製造コスト・重量・大きさを小さくできるメリットがある。
これらの特徴は、これから普及が期待されるプラグインハイブリッド車に適したものである。
【０１３０】
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、上記各実施例は入力変速歯車群の変速段数が２段のものであったが、これをさらに多段化することができる。
また、各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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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】
【０１３３】
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】
【０１３４】
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ブレーキ（第２締結要素）
５２ ケース（静止部）
５４ ワンウエイクラッチ（第１締結要素）
５６ 第１Ｍ／Ｇ
５８ 第２Ｍ／Ｇ
６０ クラッチ、第１クラッチ
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遊星歯車組で構成される動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、
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動力分割遊星歯車組へ変速して出力可能な入力変速歯車群と、
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リングギヤと前記第１キャリアとのうちの一方と連結し、
前記入力変速歯車群は第１リングギヤと前記第１キャリアとのうちの他方と連結し、
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、前記出力軸と連結されるか、または連結可能であり、
前記入力変速歯車群は、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、前記第１締結要素と前記第２締結要素とを同時に締結して、前記エンジンが停止した状態で前記第１モーター・ジェネレーターおよび前記第２モーター・ジェネレーターが前記出力軸を同時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】
前記入力変速歯車群が第１リングギヤと連結するとともに、前記第２モーター・ジェネレーターが、前記第１リングギヤと直接、または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に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記出力軸と前記減速歯車を介して連結されるか、または連結可能であることを特徴とする請求項２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記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な固定装置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１請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記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１乃至５のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記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と前記入力変速歯車群と前記第１モーター・ジェネレーターを前記入力軸と同軸上に配置し、前記第１リングギヤと前記第１キャリアのとのうちの前記他方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９】
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キャリアと前記第１リングギヤとのうちの前記一方と連結し、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リングギヤと前記第２キャリアとのうち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２キャリアと前記第１キャリアとの間のいずれかの間に前記ワンウエイクラッチを設けたことを特徴とする請求項１乃至８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キャリアおよび前記第１リングギヤのうちの一方とを、前記第２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１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１１】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記カウンタ軸上の前記第１歯車対と前記第２歯車対とのうちの一方と噛み合う減速歯車を介して前記第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１０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、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１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に配置したことを特徴とする請求項１０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１３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、前記出力軸と前記カウンタ軸の、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遊星歯車組で構成される動力分割が可能な動力分割遊星歯車組と、
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動力分割遊星歯車組へ変速して出力可能な入力変速歯車群と、
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リングギヤと前記第１キャリアとのうちの一方と連結し、
前記入力変速歯車群は第１リングギヤと前記第１キャリアとのうちの他方と連結し、
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、前記出力軸と連結されるか、または連結可能であり、
前記入力変速歯車群は、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、前記第１締結要素と前記第２締結要素とを同時に締結して、前記エンジンが停止した状態で前記第１モーター・ジェネレーターおよび前記第２モーター・ジェネレーターが前記出力軸を同時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】
前記入力変速歯車群が第１リングギヤと連結するとともに、前記第２モーター・ジェネレーターが、前記第１リングギヤと直接、または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に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記出力軸と前記減速歯車を介して連結されるか、または連結可能であることを特徴とする請求項２に記載の自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記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な固定装置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１請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記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１乃至５のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項７】
前記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と前記入力変速歯車群と前記第１モーター・ジェネレーターを前記入力軸と同軸上に配置し、前記第１リングギヤと前記第１キャリアのとのうちの前記他方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９】
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キャリアと前記第１リングギヤとのうちの前記一方と連結し、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リングギヤと前記第２キャリアとのうち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２キャリアと前記第１キャリアとの間のいずれかの間に前記ワンウエイクラッチを設けたことを特徴とする請求項１乃至８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キャリアおよび前記第１リングギヤのうちの一方とを、前記第２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１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１１】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記カウンタ軸上の前記第１歯車対と前記第２歯車対とのうちの一方と噛み合う減速歯車を介して前記第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１０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、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１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に配置したことを特徴とする請求項１０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１３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、前記出力軸と前記カウンタ軸の、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１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−８３３０６（Ｐ２０１３−８３３０６Ａ）
【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２０１１−２２３５１４（Ｐ２０１１−２２３５１４）
【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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