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２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２を駆動する動力伝達経路に第２ワンウエイクラッチ７４と、該第２ワンウエイクラッチ７４と並行して機械的連結・解除手段５２ａを設けた。
【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２Ｍ／Ｇ５８が出力軸１２を駆動する動力伝達経路に第２ワンウエイクラッチ７４と、該第２ワンウエイクラッチ７４と並行して機械的連結・解除手段５２ａを設けた。
【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リングギヤと連結するか、または連結可能であり、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２モーター・ジェネレーターが出力軸を駆動する動力連結・解除経路に第２ワンウエイクラッチと、該第２ワンウエイクラッチと並列に機械的伝達手段を設け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】図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した拡大断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。
【図５】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６】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７】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８】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９】図８のＧ部の拡大断面図である。
【図１０】図９のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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。
【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、第１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と連結可能である。
第３リングギヤ４４は第２ワンウエイクラッチ７４を介して一方の回転方向にのみにおいてケース５２に固定可能であるとともに、回転方向に関わらず固定装置５２ａにより機械的に固定可能である。固定装置５２ａは本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
すなわち、第３リングギヤ４４の外周に形成したドッグ歯溝４４ａに固定装置５２ａを係合することにより、第３リングギヤ４４をケース５２に固定することができる。
また、第２ワンウエイクラッチ７４は、第３リングギヤ４４のエンジン１の回転方向と逆方向の回転を阻止するようになっている。
【００１３】
ここで、前述の第１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。また、第１ワンウエイクラッチ５４およびブレーキ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。
【００１４】
なお、第１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。
【００１５】
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との間で第１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、第１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。
ここで、固定装置５２ａを解除する場合の作動を、図２乃至図４とともに説明する。
なお、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。
【００１６】
一般にワンウエイクラッチと並行して機械的な噛み合いを設けると、機械的な噛み合いを解除するのに大きな力が必要になるとともに、噛み合いが外れる瞬間に衝撃が生じることがある。
すなわち、対象物（この場合は第３リングギヤ４４）に作用するトルクを、一方の回転方向はでワンウエイクラッチで受け、他方の回転方向では機械的な噛み合いで受けると、機械的な噛み合いで受けた後に対象物に作用するトルクがなくなっても、ワンウエイクラッチと機械的な噛み合いの両者間でトルクが残留することになる。
【００１７】
このため、機械的な噛み合いを解除する際に、その残留トルクに抗して外す必要があるからである。以下の説明はその解除を容易にするための構成と作用である。
図２は図１のＡ部の断面を示す拡大図であり、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面を示す拡大図である。また、図４は図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面を示す図である。
【００１８】
図２において、第３リングギヤ４４の外周には固定装置５２ａが係合するドッグ歯溝４４ａと第２ワンウエイクラッチ７４のスプラグ７４ａが接する外周面４４ｂ、が形成されている。なお、図２は、図４のように固定装置５２ａの歯５２ｅがドッグ歯溝４４ａに係合している状態を示す。
図４において、第３リングギヤ４４の外周に形成されたドッグ歯溝４４ａに、固定装置５２ａの内側に形成された歯５２ｅが噛み合っている。固定装置５２ａは、ケース５２にピン５２ｄによって係止されており、ピン５２ｄを中心に揺動可能である。したがって、図４の状態から固定装置５２ａが時計回り方向に揺動するとドッグ歯溝４４ａとの噛み合いが外れる。
【００１９】
第２ワンウエイクラッチ７４は、第３リングギヤ４４とアウターリング７４ｂとの間に楔作用をするスプラグ７４ａがあり、第３リングギヤ４４が正回転するのは自由であるが、逆回転するのをスプラグ７４ａの楔作用で阻止する。
図２、図３に見るように、アウターリング７４ｂの外側に形成されたスプライン歯７４ｃがケース５２に形成されたスプライン溝５２ｃに係合している。スプライン歯７４ｃとスプライン溝５２ｃとの間にはスプリング７２が挿入されているとともに、回転方向に「Ｄ」で示す回転量の遊びがある。
【００２０】
スプリング７２は板バネであり、本発明の弾性体を構成する。スプリング７２は、図２に示すリング部７２ａがアウターリング７４ｂに対応したリング状になっている。リング部７２ａの半径方向最外部分からスプライン溝５２ｃとスプライン歯７４ｃの径方向の隙間に外周部分７２ｂが入り込み、図３に見るように外周部分７２ｂの一端側部分から半径方向内側方向に曲げられた舌部７２ｃが、スプライン歯７４ｃを回転方向に押圧するように形成されている。
【００２１】
そのため、舌部７２ｃの弾性でスプライン歯７４ｃがスプライン溝５２ｃの左側（反時計回り方向）へ寄せられている。そして、第２ワンウエイクラッチ７４が第３リングギヤ４４の逆回転を阻止する際には、舌部７２ｃをたわませて遊びＤを詰めるようになっている。
【００２２】
図４のように、固定装置５２ａの互いに噛み合っているドッグ歯溝４４ａと歯５２ｅの間にも回転方向に若干の遊び（隙間）が存在するとともに、ドッグ歯溝４４ａと歯５２ｅの歯面形状や、ドッグ歯溝４４ａの先端の面取りＥや歯５２ｅの先端の面取りＦなどの影響で、両者が噛み合う際や、これを解除する際に第３リングギヤ４４が僅かに回転する。この回転量を上述の回転量Ｄに相当する値として「Ｇ」と定義する。
この両者が噛み合った状態で第３リングギヤ４４にトルクが作用して、それが正回転方向であれば固定装置５２ａによって回転を阻止され、逆回転方向であった場合に第２ワンウエイクラッチ７４がこれを阻止する。
【００２３】
このため、正回転方向のトルクが作用して固定装置５２ａによって回転を阻止された後に、固定装置５２ａの噛み合いを解除するには第３リングギヤ４４が逆回転方向に最大、回転量Ｇだけ回転すれば、噛み合いがスムーズに外れることができる。
したがって、回転量Ｄを回転量Ｇより大きく設定しておくことにより、固定装置５２ａを揺動させて歯５２ｅがドッグ歯溝４４ａから外れる際に、舌部７２ｃの弾性力に打ち勝つだけの力があればよく、衝撃も起きない。
【００２４】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図５に示した作動表を参考にしながら説明する。
図５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」、ブレーキを「Ｂ」、固定装置５２ａを「Ｌ」、第１ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ１」、第２ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ２」、第１Ｍ／Ｇ５６を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ５８を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００２５】
表中の○印はクラッチ６０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。また、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８における−印は停止可能であることを表す。
【００２６】
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。
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。
【００２７】
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、前進の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２Ｍ／Ｇ５８のみを使った駆動である。つまり、第３リングギヤ４４が第２ワンウエイクラッチ７４により逆回転方向の回転を阻止されているので、第２Ｍ／Ｇ５８が第３サンギヤ４２を正回転方向に駆動することで出力軸１２と連結した第３キャリア４８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。
【００２８】
次に、Ｅ−２モードは、本発明の第２締結要素であるブレーキ５０の締結と、本発明の第１締結要素である第１ワンウエイクラッチ５４の締結により行う。これにより、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２ワンウエイクラッチ７４の係合は自動的に解除されるので、第３リングギヤ４４は正回転可能であり、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
【００２９】
次に、Ｅ−３モードは、ブレーキ５０を締結し第２ワンウエイクラッチ７４が係合することで駆動する。この場合、第１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。
【００３０】
次に、Ｅ−４モードは、ブレーキ５０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、Ｅ−１モード乃至Ｅ−３モードは、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の容量を異なるものとした場合、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で減速駆動できるので、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。
【００３１】
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、固定装置５２ａを係合することで第３リングギヤ４４をケース５２に固定するとともに、クラッチ６０を締結する。
これにより、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による後進駆動が可能である。
Ｅ−Ｒモードの出力軸トルクは、−（Ｔ１／α１＋Ｔ２）｛（１＋α３）／α３｝＋Ｔ１（１＋α１）／α１である。
【００３２】
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。
【００３３】
ＥＢ走行は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。
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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に電力を供給して逆回転させる。これにより第１遊星歯車組２０の作用で第１リングギヤ２４と第２リングギヤ３４が正回転し、第２遊星歯車組３０の作用で第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の始動中に、第１Ｍ／Ｇ５６による駆動で第１キャリア２８に逆回転方向のトルクが作用するので、これによる自動車の後進を防ぐために第２Ｍ／Ｇ５８に正回転方向のトルクを出させる。
むろん、第２Ｍ／Ｇ５８の駆動によるＥ−１モードで前進駆動中に、第１Ｍ／Ｇ５６による駆動でエンジン１を始動することができる。
【００３６】
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走行にして、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。
【００３７】
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１ワンウエイクラッチ５４と第２ワンウエイクラッチ７４の係合で駆動する。すなわち、エンジン１により入力軸１０が正回転すると、第１ワンウエイクラッチ５４の係合で第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。
【００３８】
そして、第１Ｍ／Ｇ５６が発電した電力を第２Ｍ／Ｇ５８に供給してＥ−１モードと同様に第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。
【００３９】
Ｈ−２モードは、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。
【００４０】
続いてＨ−３モードは、ブレーキ５０の締結を解除してクラッチ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、第１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。
【００４１】
なお、エンジン１のトルクＴｅのうち、分割されて第１リングギヤ２４を駆動するトルクは、第１Ｍ／Ｇ５６が第１サンギヤ２２を駆動するトルクの反力として第１リングギヤ２４に作用するトルク、Ｔ１／α１である。
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。
【００４２】
Ｈ−４モードは、クラッチ６０とともにブレーキ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、固定装置５２ａにより第３リングギヤ４４をケース５２に固定して駆動する。
そして、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、作動は実質的に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５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。
【００４５】
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。
なお、上記のＨＶ走行は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８のいずれか一方が発電した電力を他方に供給して駆動する前提で説明したが、これに限ることなく発電した電力の一部をバッテリーの充電にあててもいいし、発電した電力にバッテリーから追加して供給して駆動することもできる。
【００４６】
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、ブレーキ５０と第１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。
【００４７】
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Ｍ／Ｇでしか駆動できなかった従来例に比べてＭ／Ｇ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。
【００４８】
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。
【００４９】
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、ブレーキ５０とクラッチ６０の２個だけであることが、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に固定装置５２ａを設けたことによるものである。
そして、第３遊星歯車組４０が存在して、第２Ｍ／Ｇ５８が大きな減速比で出力軸１２を駆動可能であるため、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。
【００５０】
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。
【００５１】
上記したように、ＥＢ走行ではクラッチ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の両方を停止させておくことも可能である。
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、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。
【００５２】
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】
【００５３】
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６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。
【００５４】
実施例２における実施例１との違いは、実施例１における第２遊星歯車組３０がないことである。また、第１遊星歯車組２０と第３遊星歯車組４０の軸方向の位置関係が入れ替わっている。そして、第１遊星歯車組２０と第３遊星歯車組４０のキャリア同士は第１キャリア２８として一体になっている。
各回転メンバーの連結関係は次のようになっている。
入力軸１０は第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４と連結可能であり、第２Ｍ／Ｇ５８は第３リングギヤ４４と連結するとともに、第２クラッチ６８により第１リングギヤ２４と連結可能である。第１キャリア２８は出力軸１２と連結している。
【００５５】
第３サンギヤ４２は第２ワンウエイクラッチ７４を介して一方の回転方向にのみにおいてケース５２に固定可能であるとともに、回転方向に関わらず固定装置５２ａにより機械的に固定可能である。固定装置５２ａは本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
第２ワンウエイクラッチ７４と固定装置５２ａの詳細は実施例１で説明したのと同様である。その他の構成と連結関係は、実施例１と同様であり、説明を省略する。
なお、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を第３遊星歯車組４０の歯数比α３と同じか、それよりも大きな値に設定することが望ましい。
【００５６】
続いて実施例２の作動を、図７に示した作動表を参考にしながら説明する。
図７は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、固定装置５２ａを「Ｌ」、第２ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ」とした以外は実施例１の図５と書き方は同様である。
始めに、ＥＶ走行のＥ−１モードは実施例１と同様であり、Ｅ−２モードは第２クラッチ６８の締結で行うが、実施例１のＥ−４モードと実質的に同様である。Ｅ−１モードは低速走行に、Ｅ−２モードは中速から高速走行に適している。
【００５７】
Ｅ−Ｒモードは第２クラッチ６８の締結で行うが、実施例１と実質的に同様である。
なお、ＥＶ走行の後進は、Ｅ−２モードと同じ締結にした上で、両Ｍ／Ｇ５６、５８を逆回転駆動させて行うこともできる。
ＥＢ走行も第２クラッチ６８の締結で行うが、実施例１と実質的に同様であり、高速から低速まで幅広い制動力を得ることができる。
【００５８】
次にＨＶ走行のＨ−１モードは第１クラッチ６０の締結で駆動するが、実質的に実施例１と同様である。
Ｈ−２モードは第１クラッチ６０、第２クラッチ６８の締結に加えて第２ワンウエイクラッチ７４による第３リングギヤ４４の固定により、入力軸１０と出力軸１２とは機械的に連結される。その変速比（入力軸１０の回転速度／出力軸１２の回転速度）は１＋α３である。
前述のように、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を第３遊星歯車組４０の歯数比α３よりも大きな値に設定した場合、Ｈ−１モードでは第１Ｍ／Ｇ５６は逆回転して発電していたが、Ｈ−２モードにおいては正回転するので第１Ｍ／Ｇ５６に電力を供給して駆動させてもよい。むろん、その電力は第２Ｍ／Ｇ５８の発電により得てもいいし、バッテリーから供給してもよい。また、両Ｍ／Ｇ５６、５８は発電・駆動のいずれもしないでも駆動可能である。
【００５９】
続くＨ−３モードは、第１クラッチ６０、第２クラッチ６８の締結は維持して、第２ワンウエイクラッチ７４による第３リングギヤ４４の固定を解除して駆動する。
すなわち、Ｈ−２モードの状態から第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上昇すれば、第２ワンウエイクラッチ７４による固定は自動的に解除されＨ−３モードに移行する。
Ｈ−３モードは実施例１のＨ−４モードと実質的に同様である。
Ｈ−１モードは低速走行に、Ｈ−２モードは中継的に用い、Ｈ−３モードは中速から高速走行に適している。
Ｈ−Ｒモードは第１クラッチ６０と固定装置５２ａを締結して行う。出力軸１２のトルクはＴｅ（１＋α１）−Ｔ２（１＋α３）／α３である。
【００６０】
実施例２の自動車用駆動装置もＥＶ走行において、入力歯車群はないが、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方による同時駆動ができることが特徴である点は実施例１と同様である。
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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行速度に応じて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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけであることが、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に第１固定装置５２ａを設けたことによるものである。
【００６１】
また、ＥＢ走行で第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、図６で分かるように、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、歯車やワンウエイクラッチのような潤滑を必要とする構成要素と隔離した場所に配置することが可能である。したがって、乾式クラッチにすることが容易である。
この場合、さらに、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８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。
【００６２】
これらにより、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。
また、第１遊星歯車組２０と第３遊星歯車組４０のキャリア同士を第１キャリア２８として一体にしたため、コストを安くすることができる。
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】
【００６３】
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８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。
【００６４】
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の違いは本発明の入力変速歯車群と減速歯車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を介して第１リングギヤ２４を駆動可能である。
【００６５】
そして、第２Ｍ／Ｇ５８が駆動軸５８ｅと第２ワンウエイクラッチ７４および第１減速歯車５８ａ、伝達歯車１２ａを介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０は本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
【００６６】
すなわち、スリーブ７０は第１減速歯車５８ｂに形成したスプライン５８ｄと常時噛み合って軸方向に移動可能であり、スリーブ７０を左側へ移動してドッグクラッチ５８ｃと噛み合わせると駆動軸５８ｅと第１減速歯車５８ｂとが機械的に連結される。
第１減速歯車５８ａと伝達歯車１２ａは、本発明の減速歯車を構成する。
さらに、第２Ｍ／Ｇ５８は第２クラッチ６８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、第２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。
【００６７】
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。
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は第１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第１ワンウエイクラッチ５４が係合する。なお、第１クラッチ６０および第１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。
【００６８】
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。
【００６９】
ここで、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けた機械的な連結手段であるドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０について説明する。
すなわち、実施例１でも説明したように、ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を噛み合わせてトルクを伝達した後に、これを解除する際に大きな力が必要になり、衝撃が生ずることがある。
したがって、ここでも第２ワンウエイクラッチ７４に実施例１で説明したような遊びと弾性体が設けてあるが図示は省略する。なお、遊びと弾性体を設ける部位は、第２ワンウエイクラッチ７４と第１減速歯車５８ａの間、および第２ワンウエイクラッチ７４と駆動軸５８ｅとの間のいずれでもよい。
【００７０】
一方、実施例１における固定装置５２ａに相当するのが、ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０であり、これを図９および図１０で説明する。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
図９は図８におけるＧ部の断面を表し、図１０は図９のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面を表す。
前述のように、スリーブ７０のスプライン７０ａは第１減速歯車５８ａに形成したスプライン５８ｄと常時噛み合っている。スリーブ７０が左側へ移動するとドッグクラッチ５８ｃの外周に形成したスプライン５８ｆとスプライン７０ａが噛み合ってトルクを伝達する。
【００７１】
実施例３でも説明したように、スプライン５８ｅとスプライン７０ａの両者が噛み合い始めてから係合が終わるまでの駆動軸５８ｅとスリーブ７０との相対回転が、第２ワンウエイクラッチ７４に付随して設けた遊びを詰める回転方向側に小さいことが重要である。そのために、図１０に示すように、スプライン５８ｅとスプライン７０ａの先端同士５８ｇと７０ｂは互いに一方向の面取りになっている。
【００７２】
続いて実施例３の作動を、図１１に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１１は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、スリーブ７０を「Ｓ」とした以外は実施例１の図５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２クラッチ６８「Ｃ２」が、ブレーキ５０の機能を第１クラッチ６０「Ｃ１」が、固定装置「Ｌ」の機能をスリーブ「Ｓ」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第２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、入力変速歯車群と減速歯車に遊星歯車を用いていないので、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、第１、第２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、実質的に実施例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と第１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。
【００７８】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけであることが、本発明の大きな効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ５８ｃを設けたことによるものである。
【００７９】
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。
さらに、伝達歯車２８ａ、１２ａ、入力歯車６４ａ、６４ｂ、駆動歯車６６ａ、６６ｂ、第１減速歯車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。
【００８０】
そして、図８で分かるように、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、歯車やワンウエイクラッチのような潤滑を必須とする構成要素と隔離した位置に配置することが可能である。したがって、乾式クラッチにすることと、これに伴って油圧ポンプを用いないことが容易である。
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】
【００８１】
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１２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および実施例３と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
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であり、実施例２と同様に入力変速歯車群がない構成である点が実施例３と異なる。
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。
【００８３】
出力軸１２と平行に設けた第２Ｍ／Ｇ５８は、実施例３と同様に第２ワンウエイクラッチ７４と第１減速歯車５８ａ、１２ａを介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。むろん、第２ワンウエイクラッチ７４には実施例１および実施例３で説明したように回転方向の遊びが設けられている。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
【００８４】
第２Ｍ／Ｇ５８はまた、第２減速歯車５８ｂと、カウンタ軸６２と入力軸１０間に設けられた駆動歯車６６ａ、６６ｂと、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。
図１２において第２減速歯車５８ｂと駆動歯車６６ａは離れて描いてあるが、実際は両者が噛み合う位置関係になっている。
その他は、実施例１および実施例３と同様である。
【００８５】
続いて実施例４の作動を、図１３に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１３は、実施例３の第１ワンウエイクラッチ５４がなくなって、第２ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ」としてある。
各締結要素の組み合わせと作動は、固定装置５２ａの「Ｌ」がスリーブ７０の「Ｓ」に置き換わっているが、実質的に実施例２と同様である。
また、出力軸１２のトルクも、上記した第１減速歯車５８ａ、１２ａ、第２減速歯車５８ｂ、駆動歯車６６ａ、６６ｂの各歯数比分が影響するものの、実質的に実施例２と同様であるので詳しい説明を省略する。
【００８６】
実施例４の自動車用駆動装置も、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方による同時駆動ができることが特徴である点は実施例１と同様である。
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。
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。
【００８７】
また、ＥＢ走行で第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】
【００８８】
次に、本発明の実施例５の自動車用駆動装置につき説明する。
図１４は、本発明の実施例５に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００８９】
実施例５における実施例１との違いは、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は第１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および第１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。
【００９０】
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、実施例２と同様に第１減速歯車５８ａ、５８ｂと第２ワンウエイクラッチ７４を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。むろん、第２ワンウエイクラッチ７４には実施例１および実施例２で説明したように回転方向の遊びが設けられている。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
第２Ｍ／Ｇ５８はまた、第２クラッチ６８と駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４と連結可能である。
【００９１】
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。
【００９２】
続いて実施例５の作動であるが、上記した入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂ、第１減速歯車５６ａ、２２ａ、第１減速歯車５８ａ、２８ａ、の動力伝達経路は若干異なるが、図１１の作動表も含めて実質的に実施例３と同様である。
出力軸１２のトルクについても同様であるので、詳細の説明は省略する。
【００９３】
また、動力取り出し軸７８は、第２クラッチ６８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。
【００９４】
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と第１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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ５８ｃを設けたことによるものである。
【００９７】
また、ＥＢ走行で第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３と同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、乾式クラッチにすることが容易である。
実施例５は、動力取り出し軸７８を設けるのに適しており、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】
【００９８】
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１５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。
【００９９】
実施例６における実施例５との違いは、入力変速歯車群がないことである。
以下、実施例６の構成と連結関係を説明する。
入力軸１０は第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４と連結可能であり、第２Ｍ／Ｇ５８は駆動歯車６６ａ、６６ｂと第２クラッチ６８を介して第１リングギヤ２４と連結可能であるとともに、減速歯車５８ａ、５８ｂと第２ワンウエイクラッチ７４を介して出力軸１２を一方の回転方向に減速駆動可能である。また、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。むろん、第２ワンウエイクラッチ７４には実施例１および実施例２で説明したように回転方向の遊びが設けられている。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
その他の構成は実施例５と同様である。
【０１００】
次に実施例６の作動であるが、図１３の作動表を含めて実施例４と実質的に同様である。出力軸１２のトルクは、駆動歯車６６ａ、６６ｂと減速歯車５８ａ、５８ｂの各歯数比分は実施例４と異なるが、実質的に同様であるので説明を省略する。
【０１０１】
実施例６の自動車用駆動装置も、エンジン１が停止した状態において、第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａ、５８ｂ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。
【０１０２】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ５８ｃを設けたことによるものである。
【０１０３】
また、ＥＢ走行で第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３と同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、乾式クラッチにすることが容易である。
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】
【０１０４】
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１６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。
【０１０５】
実施例７における実施例６との違いは、実施例６における駆動歯車６６ａ、６６ｂと第１減速歯車５８ａ５８ｂとが共通の歯車になっていることである。
すなわち、実施例７においては第１減速歯車５８ａ、５８ｂが実施例６の駆動歯車６６ａ、６６ｂを兼ねている。
したがって、第１減速歯車５８ｂが、第２ワンウエイクラッチ７４を介して一方の回転方向にのみ第１キャリア２８を経て出力軸１２と連結可能であり、スリーブ７０を介して回転方向に関係なくドッグクラッチ２８ｃ経由で出力軸１２と連結可能である。第１減速歯車５８ｂはまた、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。
ドッグクラッチ２８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
【０１０６】
また、入力軸１０をケース５２に固定するドッグ歯１０ａが設けてあり、固定装置５２ａを噛み合わせることで固定可能である。これは後述のようにＥＶ走行において特に大きな駆動力を要する場合に固定する。
固定装置５２ａは実施例１で示したの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が一般的に備えるフライホイールの外周に形成してもよい。
その他の連結関係は実施例６と同様である。
【０１０７】
続いて実施例７の作動を、図１７に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１７の締結要素は、固定装置５２ａの「Ｌ」が新たに設けられたのみで、他は実施例４の図１３と同様である。
また、各駆動モードについてもＥ−Ｌモード、Ｅ−ＲＬ１モード、Ｅ−ＲＬ２モードが、新たに加わったのみで他は実施例６と同様であるので、新たな駆動モードのみ説明する。
【０１０８】
Ｅ−Ｌモードは特に大きな駆動力を要する場合に用いる。すなわち、前述の固定装置５２ａを噛み合わせて入力軸１０を固定するとともに、第１クラッチ６０の締結で第１リングギヤ２４をケース５２に固定する。これにより、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８の両者で減速駆動できるようになる。すなわち、減速歯車５８ａ、５８ｂの歯数比（５８ｂの歯数／５８ａの歯数）をｉとした場合、出力軸トルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２・ｉである。
【０１０９】
むろん、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの減速駆動も可能であり、その場合は第２ワンウエイクラッチ７４の締結が解除され、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
Ｅ−１モード、Ｅ−２モードは、実施例６と実質的に同じである。
次に後進のＥ−ＲＬ１モードとＥ−ＲＬ２モードとは、Ｅ−Ｌモードと同様に特に大きな駆動力を要する場合に用いる。
【０１１０】
Ｅ−ＲＬ１モードは、Ｅ−Ｌモードと同じ締結に加えてスリーブ７０を締結して第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８の両者で減速駆動する。出力軸１２のトルクは回転方向が異なるのみで、Ｅ−Ｌモードと同じである。
Ｅ−ＲＬ２モードは、スリーブ７０の噛み合いをしない場合で、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動である。出力軸トルクは−Ｔ１（１＋α１）／α１である。
Ｅ−Ｒモードは実施例６と実質的に同じである。
その他の駆動モードも実施例６と実質的に同様であるので、説明を省略する。
なお、実施例６と実質的に同様とした駆動モードの出力軸トルクは、第１減速歯車５８ａ、５８ｂが実施例６の駆動歯車６６ａ、６６ｂを兼ねている分のみ異なるが、実質的に同様である。
【０１１１】
実施例７の自動車用駆動装置も、エンジン１が停止した状態において、第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａ、５８ｂ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。
【０１１２】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ２８ｃを設けたことによるものである。
【０１１３】
また、ＥＢ走行で第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３と同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、乾式クラッチにすることが容易である。
上記したように、第１減速歯車５８ａ、５８ｂが実施例６の駆動歯車６６ａ、６６ｂを兼ねているので、実施例６に比べて歯車が２個少ないのが本実施例の特徴である。
実施例７は、入力軸１０の固定装置５２ａを設けたため、必要に応じてＥＶ走行で大きな駆動力を得ることができるので、商用車のハイブリッド自動車の駆動装置として用いるのに適する。
【実施例８】
【０１１４】
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１８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２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。
【０１１５】
実施例８における実施例１および実施例２との違いは、本発明の入力歯車群を構成する第２遊星歯車組３０は実施例１と同様であり、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と本発明の減速歯車を構成する第３遊星歯車組４０とは実施例２と同様であり、クラッチ６０の連結関係のみが異なる。
すなわち、クラッチ６０は第１サンギヤ２２と第３サンギヤ４２とを連結可能になっている。一方、実施例２と同様に第１キャリア２８と第３遊星歯車組４０のキャリアが一体になっているので、クラッチ６０により第１サンギヤ２２と第３サンギヤ４２とを連結すると、サンギヤ同士２２、４２も一体になるので、結果としてリングギヤ同士２４と４４も実質的に一体になったのと同様になる。
【０１１６】
したがって、クラッチ６０の連結関係は実施例１と異なるが、実質的には入力軸１０と第２リングギヤ３４および第３リングギヤ４４が連結可能であるのと同じことになる。
続いて実施例８の作動であるが、上記したように実質的に実施例１と実施例２とを組み合わせたようになる。作動表も図５の実施例１と同様であるので、詳細の説明は省略する。
【０１１７】
実施例８の自動車用駆動装置も、エンジン１が停止した状態において、第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａ、５８ｂ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。
【０１１８】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、ブレーキ５０とクラッチ６０の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に固定装置５２ａを設けたことによるものである。
【０１１９】
また、ＥＢ走行でクラッチ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。
そして、実施例３と同様に、ブレーキ５０とクラッチ６０とは、乾式にすることが容易である。
実施例８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。
【０１２０】
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、いずれもエンジン１が停止したＥＶ走行で第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者で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。
【０１２１】
そして、ＥＶ走行では無駄な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。
【０１２２】
また、各実施例は以上の特徴を有しながら摩擦要素の数がいずれも２個と少ないことが特徴である。したがって、制御装置も含めてコストが安くなる。
なお、実施例７で説明した、入力軸１０の固定装置５２ａを設けることによるＥＶ走行の駆動力増大の手段は、他の実施例４、実施例６などにも応用可能である。
【０１２３】
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、入力変速歯車群を備えた上記各実施例は、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、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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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】
【０１２６】
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】
【０１２７】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
１０ 入力軸
１２ 出力軸
２０ 第１遊星歯車組（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、機械的連結・解除手段）
５４ 第１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
５８ａ 第１減速歯車（減速歯車）
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 スリーブ（機械的連結・解除手段）
７２ スプリング
７４ 第２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リングギヤと連結するか、または連結可能であり、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２モーター・ジェネレーターが出力軸を駆動する動力連結・解除経路に第２ワンウエイクラッチと、該第２ワンウエイクラッチと並列に機械的伝達手段を設け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】図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した拡大断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。
【図５】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６】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７】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８】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９】図８のＧ部の拡大断面図である。
【図１０】図９のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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。
【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、第１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と連結可能である。
第３リングギヤ４４は第２ワンウエイクラッチ７４を介して一方の回転方向にのみにおいてケース５２に固定可能であるとともに、回転方向に関わらず固定装置５２ａにより機械的に固定可能である。固定装置５２ａは本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
すなわち、第３リングギヤ４４の外周に形成したドッグ歯溝４４ａに固定装置５２ａを係合することにより、第３リングギヤ４４をケース５２に固定することができる。
また、第２ワンウエイクラッチ７４は、第３リングギヤ４４のエンジン１の回転方向と逆方向の回転を阻止するようになっている。
【００１３】
ここで、前述の第１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。また、第１ワンウエイクラッチ５４およびブレーキ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。
【００１４】
なお、第１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。
【００１５】
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との間で第１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、第１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。
ここで、固定装置５２ａを解除する場合の作動を、図２乃至図４とともに説明する。
なお、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。
【００１６】
一般にワンウエイクラッチと並行して機械的な噛み合いを設けると、機械的な噛み合いを解除するのに大きな力が必要になるとともに、噛み合いが外れる瞬間に衝撃が生じることがある。
すなわち、対象物（この場合は第３リングギヤ４４）に作用するトルクを、一方の回転方向はでワンウエイクラッチで受け、他方の回転方向では機械的な噛み合いで受けると、機械的な噛み合いで受けた後に対象物に作用するトルクがなくなっても、ワンウエイクラッチと機械的な噛み合いの両者間でトルクが残留することになる。
【００１７】
このため、機械的な噛み合いを解除する際に、その残留トルクに抗して外す必要があるからである。以下の説明はその解除を容易にするための構成と作用である。
図２は図１のＡ部の断面を示す拡大図であり、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面を示す拡大図である。また、図４は図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面を示す図である。
【００１８】
図２において、第３リングギヤ４４の外周には固定装置５２ａが係合するドッグ歯溝４４ａと第２ワンウエイクラッチ７４のスプラグ７４ａが接する外周面４４ｂ、が形成されている。なお、図２は、図４のように固定装置５２ａの歯５２ｅがドッグ歯溝４４ａに係合している状態を示す。
図４において、第３リングギヤ４４の外周に形成されたドッグ歯溝４４ａに、固定装置５２ａの内側に形成された歯５２ｅが噛み合っている。固定装置５２ａは、ケース５２にピン５２ｄによって係止されており、ピン５２ｄを中心に揺動可能である。したがって、図４の状態から固定装置５２ａが時計回り方向に揺動するとドッグ歯溝４４ａとの噛み合いが外れる。
【００１９】
第２ワンウエイクラッチ７４は、第３リングギヤ４４とアウターリング７４ｂとの間に楔作用をするスプラグ７４ａがあり、第３リングギヤ４４が正回転するのは自由であるが、逆回転するのをスプラグ７４ａの楔作用で阻止する。
図２、図３に見るように、アウターリング７４ｂの外側に形成されたスプライン歯７４ｃがケース５２に形成されたスプライン溝５２ｃに係合している。スプライン歯７４ｃとスプライン溝５２ｃとの間にはスプリング７２が挿入されているとともに、回転方向に「Ｄ」で示す回転量の遊びがある。
【００２０】
スプリング７２は板バネであり、本発明の弾性体を構成する。スプリング７２は、図２に示すリング部７２ａがアウターリング７４ｂに対応したリング状になっている。リング部７２ａの半径方向最外部分からスプライン溝５２ｃとスプライン歯７４ｃの径方向の隙間に外周部分７２ｂが入り込み、図３に見るように外周部分７２ｂの一端側部分から半径方向内側方向に曲げられた舌部７２ｃが、スプライン歯７４ｃを回転方向に押圧するように形成されている。
【００２１】
そのため、舌部７２ｃの弾性でスプライン歯７４ｃがスプライン溝５２ｃの左側（反時計回り方向）へ寄せられている。そして、第２ワンウエイクラッチ７４が第３リングギヤ４４の逆回転を阻止する際には、舌部７２ｃをたわませて遊びＤを詰めるようになっている。
【００２２】
図４のように、固定装置５２ａの互いに噛み合っているドッグ歯溝４４ａと歯５２ｅの間にも回転方向に若干の遊び（隙間）が存在するとともに、ドッグ歯溝４４ａと歯５２ｅの歯面形状や、ドッグ歯溝４４ａの先端の面取りＥや歯５２ｅの先端の面取りＦなどの影響で、両者が噛み合う際や、これを解除する際に第３リングギヤ４４が僅かに回転する。この回転量を上述の回転量Ｄに相当する値として「Ｇ」と定義する。
この両者が噛み合った状態で第３リングギヤ４４にトルクが作用して、それが正回転方向であれば固定装置５２ａによって回転を阻止され、逆回転方向であった場合に第２ワンウエイクラッチ７４がこれを阻止する。
【００２３】
このため、正回転方向のトルクが作用して固定装置５２ａによって回転を阻止された後に、固定装置５２ａの噛み合いを解除するには第３リングギヤ４４が逆回転方向に最大、回転量Ｇだけ回転すれば、噛み合いがスムーズに外れることができる。
したがって、回転量Ｄを回転量Ｇより大きく設定しておくことにより、固定装置５２ａを揺動させて歯５２ｅがドッグ歯溝４４ａから外れる際に、舌部７２ｃの弾性力に打ち勝つだけの力があればよく、衝撃も起きない。
【００２４】
次に、図１に示した自動車用駆動装置の作動を、図５に示した作動表を参考にしながら説明する。
図５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」、ブレーキを「Ｂ」、固定装置５２ａを「Ｌ」、第１ワンウエイクラッチ５４を「ＯＷＣ１」、第２ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ２」、第１Ｍ／Ｇ５６を「Ｍ／Ｇ１」、第２Ｍ／Ｇ５８を「Ｍ／Ｇ２」とした。
【００２５】
表中の○印はクラッチ６０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。また、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８における−印は停止可能であることを表す。
【００２６】
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。
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。
【００２７】
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、前進の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２Ｍ／Ｇ５８のみを使った駆動である。つまり、第３リングギヤ４４が第２ワンウエイクラッチ７４により逆回転方向の回転を阻止されているので、第２Ｍ／Ｇ５８が第３サンギヤ４２を正回転方向に駆動することで出力軸１２と連結した第３キャリア４８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。
【００２８】
次に、Ｅ−２モードは、本発明の第２締結要素であるブレーキ５０の締結と、本発明の第１締結要素である第１ワンウエイクラッチ５４の締結により行う。これにより、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２ワンウエイクラッチ７４の係合は自動的に解除されるので、第３リングギヤ４４は正回転可能であり、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
【００２９】
次に、Ｅ−３モードは、ブレーキ５０を締結し第２ワンウエイクラッチ７４が係合することで駆動する。この場合、第１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。
【００３０】
次に、Ｅ−４モードは、ブレーキ５０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、Ｅ−１モード乃至Ｅ−３モードは、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の容量を異なるものとした場合、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で減速駆動できるので、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。
【００３１】
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、固定装置５２ａを係合することで第３リングギヤ４４をケース５２に固定するとともに、クラッチ６０を締結する。
これにより、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者による後進駆動が可能である。
Ｅ−Ｒモードの出力軸トルクは、−（Ｔ１／α１＋Ｔ２）｛（１＋α３）／α３｝＋Ｔ１（１＋α１）／α１である。
【００３２】
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。
【００３３】
ＥＢ走行は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。
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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に電力を供給して逆回転させる。これにより第１遊星歯車組２０の作用で第１リングギヤ２４と第２リングギヤ３４が正回転し、第２遊星歯車組３０の作用で第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の始動中に、第１Ｍ／Ｇ５６による駆動で第１キャリア２８に逆回転方向のトルクが作用するので、これによる自動車の後進を防ぐために第２Ｍ／Ｇ５８に正回転方向のトルクを出させる。
むろん、第２Ｍ／Ｇ５８の駆動によるＥ−１モードで前進駆動中に、第１Ｍ／Ｇ５６による駆動でエンジン１を始動することができる。
【００３６】
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走行にして、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。
【００３７】
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１ワンウエイクラッチ５４と第２ワンウエイクラッチ７４の係合で駆動する。すなわち、エンジン１により入力軸１０が正回転すると、第１ワンウエイクラッチ５４の係合で第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。
【００３８】
そして、第１Ｍ／Ｇ５６が発電した電力を第２Ｍ／Ｇ５８に供給してＥ−１モードと同様に第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。
【００３９】
Ｈ−２モードは、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。
【００４０】
続いてＨ−３モードは、ブレーキ５０の締結を解除してクラッチ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、第１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。
【００４１】
なお、エンジン１のトルクＴｅのうち、分割されて第１リングギヤ２４を駆動するトルクは、第１Ｍ／Ｇ５６が第１サンギヤ２２を駆動するトルクの反力として第１リングギヤ２４に作用するトルク、Ｔ１／α１である。
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。
【００４２】
Ｈ−４モードは、クラッチ６０とともにブレーキ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、固定装置５２ａにより第３リングギヤ４４をケース５２に固定して駆動する。
そして、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、作動は実質的に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５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。
【００４５】
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。
なお、上記のＨＶ走行は第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８のいずれか一方が発電した電力を他方に供給して駆動する前提で説明したが、これに限ることなく発電した電力の一部をバッテリーの充電にあててもいいし、発電した電力にバッテリーから追加して供給して駆動することもできる。
【００４６】
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、ブレーキ５０と第１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。
【００４７】
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Ｍ／Ｇでしか駆動できなかった従来例に比べてＭ／Ｇ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。
【００４８】
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。
【００４９】
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、ブレーキ５０とクラッチ６０の２個だけであることが、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に固定装置５２ａを設けたことによるものである。
そして、第３遊星歯車組４０が存在して、第２Ｍ／Ｇ５８が大きな減速比で出力軸１２を駆動可能であるため、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。
【００５０】
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。
【００５１】
上記したように、ＥＢ走行ではクラッチ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の両方を停止させておくことも可能である。
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、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。
【００５２】
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】
【００５３】
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６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。
【００５４】
実施例２における実施例１との違いは、実施例１における第２遊星歯車組３０がないことである。また、第１遊星歯車組２０と第３遊星歯車組４０の軸方向の位置関係が入れ替わっている。そして、第１遊星歯車組２０と第３遊星歯車組４０のキャリア同士は第１キャリア２８として一体になっている。
各回転メンバーの連結関係は次のようになっている。
入力軸１０は第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４と連結可能であり、第２Ｍ／Ｇ５８は第３リングギヤ４４と連結するとともに、第２クラッチ６８により第１リングギヤ２４と連結可能である。第１キャリア２８は出力軸１２と連結している。
【００５５】
第３サンギヤ４２は第２ワンウエイクラッチ７４を介して一方の回転方向にのみにおいてケース５２に固定可能であるとともに、回転方向に関わらず固定装置５２ａにより機械的に固定可能である。固定装置５２ａは本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
第２ワンウエイクラッチ７４と固定装置５２ａの詳細は実施例１で説明したのと同様である。その他の構成と連結関係は、実施例１と同様であり、説明を省略する。
なお、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を第３遊星歯車組４０の歯数比α３と同じか、それよりも大きな値に設定することが望ましい。
【００５６】
続いて実施例２の作動を、図７に示した作動表を参考にしながら説明する。
図７は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、固定装置５２ａを「Ｌ」、第２ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ」とした以外は実施例１の図５と書き方は同様である。
始めに、ＥＶ走行のＥ−１モードは実施例１と同様であり、Ｅ−２モードは第２クラッチ６８の締結で行うが、実施例１のＥ−４モードと実質的に同様である。Ｅ−１モードは低速走行に、Ｅ−２モードは中速から高速走行に適している。
【００５７】
Ｅ−Ｒモードは第２クラッチ６８の締結で行うが、実施例１と実質的に同様である。
なお、ＥＶ走行の後進は、Ｅ−２モードと同じ締結にした上で、両Ｍ／Ｇ５６、５８を逆回転駆動させて行うこともできる。
ＥＢ走行も第２クラッチ６８の締結で行うが、実施例１と実質的に同様であり、高速から低速まで幅広い制動力を得ることができる。
【００５８】
次にＨＶ走行のＨ−１モードは第１クラッチ６０の締結で駆動するが、実質的に実施例１と同様である。
Ｈ−２モードは第１クラッチ６０、第２クラッチ６８の締結に加えて第２ワンウエイクラッチ７４による第３リングギヤ４４の固定により、入力軸１０と出力軸１２とは機械的に連結される。その変速比（入力軸１０の回転速度／出力軸１２の回転速度）は１＋α３である。
前述のように、第１遊星歯車組２０の歯数比α１を第３遊星歯車組４０の歯数比α３よりも大きな値に設定した場合、Ｈ−１モードでは第１Ｍ／Ｇ５６は逆回転して発電していたが、Ｈ−２モードにおいては正回転するので第１Ｍ／Ｇ５６に電力を供給して駆動させてもよい。むろん、その電力は第２Ｍ／Ｇ５８の発電により得てもいいし、バッテリーから供給してもよい。また、両Ｍ／Ｇ５６、５８は発電・駆動のいずれもしないでも駆動可能である。
【００５９】
続くＨ−３モードは、第１クラッチ６０、第２クラッチ６８の締結は維持して、第２ワンウエイクラッチ７４による第３リングギヤ４４の固定を解除して駆動する。
すなわち、Ｈ−２モードの状態から第１Ｍ／Ｇ５６の回転速度が上昇すれば、第２ワンウエイクラッチ７４による固定は自動的に解除されＨ−３モードに移行する。
Ｈ−３モードは実施例１のＨ−４モードと実質的に同様である。
Ｈ−１モードは低速走行に、Ｈ−２モードは中継的に用い、Ｈ−３モードは中速から高速走行に適している。
Ｈ−Ｒモードは第１クラッチ６０と固定装置５２ａを締結して行う。出力軸１２のトルクはＴｅ（１＋α１）−Ｔ２（１＋α３）／α３である。
【００６０】
実施例２の自動車用駆動装置もＥＶ走行において、入力歯車群はないが、第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方による同時駆動ができることが特徴である点は実施例１と同様である。
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。
そして、ＥＶ走行では自動車の走行速度に応じて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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけであることが、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に第１固定装置５２ａを設けたことによるものである。
【００６１】
また、ＥＢ走行で第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、図６で分かるように、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、歯車やワンウエイクラッチのような潤滑を必要とする構成要素と隔離した場所に配置することが可能である。したがって、乾式クラッチにすることが容易である。
この場合、さらに、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８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。
【００６２】
これらにより、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。
また、第１遊星歯車組２０と第３遊星歯車組４０のキャリア同士を第１キャリア２８として一体にしたため、コストを安くすることができる。
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】
【００６３】
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８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。
【００６４】
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の違いは本発明の入力変速歯車群と減速歯車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を介して第１リングギヤ２４を駆動可能である。
【００６５】
そして、第２Ｍ／Ｇ５８が駆動軸５８ｅと第２ワンウエイクラッチ７４および第１減速歯車５８ａ、伝達歯車１２ａを介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０は本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
【００６６】
すなわち、スリーブ７０は第１減速歯車５８ｂに形成したスプライン５８ｄと常時噛み合って軸方向に移動可能であり、スリーブ７０を左側へ移動してドッグクラッチ５８ｃと噛み合わせると駆動軸５８ｅと第１減速歯車５８ｂとが機械的に連結される。
第１減速歯車５８ａと伝達歯車１２ａは、本発明の減速歯車を構成する。
さらに、第２Ｍ／Ｇ５８は第２クラッチ６８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、第２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。
【００６７】
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。
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は第１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第１ワンウエイクラッチ５４が係合する。なお、第１クラッチ６０および第１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。
【００６８】
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。
【００６９】
ここで、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けた機械的な連結手段であるドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０について説明する。
すなわち、実施例１でも説明したように、ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を噛み合わせてトルクを伝達した後に、これを解除する際に大きな力が必要になり、衝撃が生ずることがある。
したがって、ここでも第２ワンウエイクラッチ７４に実施例１で説明したような遊びと弾性体が設けてあるが図示は省略する。なお、遊びと弾性体を設ける部位は、第２ワンウエイクラッチ７４と第１減速歯車５８ａの間、および第２ワンウエイクラッチ７４と駆動軸５８ｅとの間のいずれでもよい。
【００７０】
一方、実施例１における固定装置５２ａに相当するのが、ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０であり、これを図９および図１０で説明する。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
図９は図８におけるＧ部の断面を表し、図１０は図９のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面を表す。
前述のように、スリーブ７０のスプライン７０ａは第１減速歯車５８ａに形成したスプライン５８ｄと常時噛み合っている。スリーブ７０が左側へ移動するとドッグクラッチ５８ｃの外周に形成したスプライン５８ｆとスプライン７０ａが噛み合ってトルクを伝達する。
【００７１】
実施例３でも説明したように、スプライン５８ｅとスプライン７０ａの両者が噛み合い始めてから係合が終わるまでの駆動軸５８ｅとスリーブ７０との相対回転が、第２ワンウエイクラッチ７４に付随して設けた遊びを詰める回転方向側に小さいことが重要である。そのために、図１０に示すように、スプライン５８ｅとスプライン７０ａの先端同士５８ｇと７０ｂは互いに一方向の面取りになっている。
【００７２】
続いて実施例３の作動を、図１１に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１１は、第１クラッチ６０を「Ｃ１」、第２クラッチ６８を「Ｃ２」、スリーブ７０を「Ｓ」とした以外は実施例１の図５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２クラッチ６８「Ｃ２」が、ブレーキ５０の機能を第１クラッチ６０「Ｃ１」が、固定装置「Ｌ」の機能をスリーブ「Ｓ」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第２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、入力変速歯車群と減速歯車に遊星歯車を用いていないので、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、第１、第２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、実質的に実施例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と第１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。
【００７８】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけであることが、本発明の大きな効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ５８ｃを設けたことによるものである。
【００７９】
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。
さらに、伝達歯車２８ａ、１２ａ、入力歯車６４ａ、６４ｂ、駆動歯車６６ａ、６６ｂ、第１減速歯車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。
【００８０】
そして、図８で分かるように、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、歯車やワンウエイクラッチのような潤滑を必須とする構成要素と隔離した位置に配置することが可能である。したがって、乾式クラッチにすることと、これに伴って油圧ポンプを用いないことが容易である。
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】
【００８１】
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１２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および実施例３と異なる部分を中心に説明し、それらと実質的に同じ部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
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であり、実施例２と同様に入力変速歯車群がない構成である点が実施例３と異なる。
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。
【００８３】
出力軸１２と平行に設けた第２Ｍ／Ｇ５８は、実施例３と同様に第２ワンウエイクラッチ７４と第１減速歯車５８ａ、１２ａを介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。むろん、第２ワンウエイクラッチ７４には実施例１および実施例３で説明したように回転方向の遊びが設けられている。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
【００８４】
第２Ｍ／Ｇ５８はまた、第２減速歯車５８ｂと、カウンタ軸６２と入力軸１０間に設けられた駆動歯車６６ａ、６６ｂと、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。
図１２において第２減速歯車５８ｂと駆動歯車６６ａは離れて描いてあるが、実際は両者が噛み合う位置関係になっている。
その他は、実施例１および実施例３と同様である。
【００８５】
続いて実施例４の作動を、図１３に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１３は、実施例３の第１ワンウエイクラッチ５４がなくなって、第２ワンウエイクラッチ７４を「ＯＷＣ」としてある。
各締結要素の組み合わせと作動は、固定装置５２ａの「Ｌ」がスリーブ７０の「Ｓ」に置き換わっているが、実質的に実施例２と同様である。
また、出力軸１２のトルクも、上記した第１減速歯車５８ａ、１２ａ、第２減速歯車５８ｂ、駆動歯車６６ａ、６６ｂの各歯数比分が影響するものの、実質的に実施例２と同様であるので詳しい説明を省略する。
【００８６】
実施例４の自動車用駆動装置も、ＥＶ走行において第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両方による同時駆動ができることが特徴である点は実施例１と同様である。
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。
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。
【００８７】
また、ＥＢ走行で第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】
【００８８】
次に、本発明の実施例５の自動車用駆動装置につき説明する。
図１４は、本発明の実施例５に係る自動車用駆動装置の主要部のスケルトン図である。ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００８９】
実施例５における実施例１との違いは、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は第１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および第１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。
【００９０】
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、実施例２と同様に第１減速歯車５８ａ、５８ｂと第２ワンウエイクラッチ７４を介して出力軸１２を減速駆動可能であるとともに、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。むろん、第２ワンウエイクラッチ７４には実施例１および実施例２で説明したように回転方向の遊びが設けられている。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
第２Ｍ／Ｇ５８はまた、第２クラッチ６８と駆動歯車６６ａ、６６ｂを介して第１リングギヤ２４と連結可能である。
【００９１】
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。
【００９２】
続いて実施例５の作動であるが、上記した入力歯車６４ａ、６４ｂ、および駆動歯車６６ａ、６６ｂ、第１減速歯車５６ａ、２２ａ、第１減速歯車５８ａ、２８ａ、の動力伝達経路は若干異なるが、図１１の作動表も含めて実質的に実施例３と同様である。
出力軸１２のトルクについても同様であるので、詳細の説明は省略する。
【００９３】
また、動力取り出し軸７８は、第２クラッチ６８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。
【００９４】
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と第１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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ５８ｃを設けたことによるものである。
【００９７】
また、ＥＢ走行で第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３と同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、乾式クラッチにすることが容易である。
実施例５は、動力取り出し軸７８を設けるのに適しており、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】
【００９８】
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１５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。
【００９９】
実施例６における実施例５との違いは、入力変速歯車群がないことである。
以下、実施例６の構成と連結関係を説明する。
入力軸１０は第１クラッチ６０を介して第１リングギヤ２４と連結可能であり、第２Ｍ／Ｇ５８は駆動歯車６６ａ、６６ｂと第２クラッチ６８を介して第１リングギヤ２４と連結可能であるとともに、減速歯車５８ａ、５８ｂと第２ワンウエイクラッチ７４を介して出力軸１２を一方の回転方向に減速駆動可能である。また、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に設けたドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０を介して出力軸１２を駆動可能である。むろん、第２ワンウエイクラッチ７４には実施例１および実施例２で説明したように回転方向の遊びが設けられている。
ドッグクラッチ５８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
その他の構成は実施例５と同様である。
【０１００】
次に実施例６の作動であるが、図１３の作動表を含めて実施例４と実質的に同様である。出力軸１２のトルクは、駆動歯車６６ａ、６６ｂと減速歯車５８ａ、５８ｂの各歯数比分は実施例４と異なるが、実質的に同様であるので説明を省略する。
【０１０１】
実施例６の自動車用駆動装置も、エンジン１が停止した状態において、第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａ、５８ｂ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。
【０１０２】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ５８ｃを設けたことによるものである。
【０１０３】
また、ＥＢ走行で第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３と同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、乾式クラッチにすることが容易である。
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】
【０１０４】
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１６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。
【０１０５】
実施例７における実施例６との違いは、実施例６における駆動歯車６６ａ、６６ｂと第１減速歯車５８ａ５８ｂとが共通の歯車になっていることである。
すなわち、実施例７においては第１減速歯車５８ａ、５８ｂが実施例６の駆動歯車６６ａ、６６ｂを兼ねている。
したがって、第１減速歯車５８ｂが、第２ワンウエイクラッチ７４を介して一方の回転方向にのみ第１キャリア２８を経て出力軸１２と連結可能であり、スリーブ７０を介して回転方向に関係なくドッグクラッチ２８ｃ経由で出力軸１２と連結可能である。第１減速歯車５８ｂはまた、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。
ドッグクラッチ２８ｃとスリーブ７０とは、本発明の機械的連結・解除手段を構成する。
【０１０６】
また、入力軸１０をケース５２に固定するドッグ歯１０ａが設けてあり、固定装置５２ａを噛み合わせることで固定可能である。これは後述のようにＥＶ走行において特に大きな駆動力を要する場合に固定する。
固定装置５２ａは実施例１で示したの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が一般的に備えるフライホイールの外周に形成してもよい。
その他の連結関係は実施例６と同様である。
【０１０７】
続いて実施例７の作動を、図１７に示した作動表を参考にしながら説明する。
図１７の締結要素は、固定装置５２ａの「Ｌ」が新たに設けられたのみで、他は実施例４の図１３と同様である。
また、各駆動モードについてもＥ−Ｌモード、Ｅ−ＲＬ１モード、Ｅ−ＲＬ２モードが、新たに加わったのみで他は実施例６と同様であるので、新たな駆動モードのみ説明する。
【０１０８】
Ｅ−Ｌモードは特に大きな駆動力を要する場合に用いる。すなわち、前述の固定装置５２ａを噛み合わせて入力軸１０を固定するとともに、第１クラッチ６０の締結で第１リングギヤ２４をケース５２に固定する。これにより、第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８の両者で減速駆動できるようになる。すなわち、減速歯車５８ａ、５８ｂの歯数比（５８ｂの歯数／５８ａの歯数）をｉとした場合、出力軸トルクはＴ１（１＋α１）／α１＋Ｔ２・ｉである。
【０１０９】
むろん、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの減速駆動も可能であり、その場合は第２ワンウエイクラッチ７４の締結が解除され、第２Ｍ／Ｇ５８は停止していることができる。
Ｅ−１モード、Ｅ−２モードは、実施例６と実質的に同じである。
次に後進のＥ−ＲＬ１モードとＥ−ＲＬ２モードとは、Ｅ−Ｌモードと同様に特に大きな駆動力を要する場合に用いる。
【０１１０】
Ｅ−ＲＬ１モードは、Ｅ−Ｌモードと同じ締結に加えてスリーブ７０を締結して第１Ｍ／Ｇ５６、第２Ｍ／Ｇ５８の両者で減速駆動する。出力軸１２のトルクは回転方向が異なるのみで、Ｅ−Ｌモードと同じである。
Ｅ−ＲＬ２モードは、スリーブ７０の噛み合いをしない場合で、第１Ｍ／Ｇ５６のみでの駆動である。出力軸トルクは−Ｔ１（１＋α１）／α１である。
Ｅ−Ｒモードは実施例６と実質的に同じである。
その他の駆動モードも実施例６と実質的に同様であるので、説明を省略する。
なお、実施例６と実質的に同様とした駆動モードの出力軸トルクは、第１減速歯車５８ａ、５８ｂが実施例６の駆動歯車６６ａ、６６ｂを兼ねている分のみ異なるが、実質的に同様である。
【０１１１】
実施例７の自動車用駆動装置も、エンジン１が停止した状態において、第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａ、５８ｂ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。
【０１１２】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列にスリーブ７０、ドッグクラッチ２８ｃを設けたことによるものである。
【０１１３】
また、ＥＢ走行で第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３と同様に、第１クラッチ６０と第２クラッチ６８とは、乾式クラッチにすることが容易である。
上記したように、第１減速歯車５８ａ、５８ｂが実施例６の駆動歯車６６ａ、６６ｂを兼ねているので、実施例６に比べて歯車が２個少ないのが本実施例の特徴である。
実施例７は、入力軸１０の固定装置５２ａを設けたため、必要に応じてＥＶ走行で大きな駆動力を得ることができるので、商用車のハイブリッド自動車の駆動装置として用いるのに適する。
【実施例８】
【０１１４】
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１８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２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。
【０１１５】
実施例８における実施例１および実施例２との違いは、本発明の入力歯車群を構成する第２遊星歯車組３０は実施例１と同様であり、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と本発明の減速歯車を構成する第３遊星歯車組４０とは実施例２と同様であり、クラッチ６０の連結関係のみが異なる。
すなわち、クラッチ６０は第１サンギヤ２２と第３サンギヤ４２とを連結可能になっている。一方、実施例２と同様に第１キャリア２８と第３遊星歯車組４０のキャリアが一体になっているので、クラッチ６０により第１サンギヤ２２と第３サンギヤ４２とを連結すると、サンギヤ同士２２、４２も一体になるので、結果としてリングギヤ同士２４と４４も実質的に一体になったのと同様になる。
【０１１６】
したがって、クラッチ６０の連結関係は実施例１と異なるが、実質的には入力軸１０と第２リングギヤ３４および第３リングギヤ４４が連結可能であるのと同じことになる。
続いて実施例８の作動であるが、上記したように実質的に実施例１と実施例２とを組み合わせたようになる。作動表も図５の実施例１と同様であるので、詳細の説明は省略する。
【０１１７】
実施例８の自動車用駆動装置も、エンジン１が停止した状態において、第２Ｍ／Ｇ５８が減速歯車５８ａ、５８ｂ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。
【０１１８】
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。
また、上記の機能を得るための摩擦要素としては、ブレーキ５０とクラッチ６０の２個だけである点が、本発明の効果である。これは、第２ワンウエイクラッチ７４と並列に固定装置５２ａを設けたことによるものである。
【０１１９】
また、ＥＢ走行でクラッチ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。
そして、実施例３と同様に、ブレーキ５０とクラッチ６０とは、乾式にすることが容易である。
実施例８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。
【０１２０】
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、いずれもエンジン１が停止したＥＶ走行で第１Ｍ／Ｇ５６と第２Ｍ／Ｇ５８の両者で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。
【０１２１】
そして、ＥＶ走行では無駄な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。
【０１２２】
また、各実施例は以上の特徴を有しながら摩擦要素の数がいずれも２個と少ないことが特徴である。したがって、制御装置も含めてコストが安くなる。
なお、実施例７で説明した、入力軸１０の固定装置５２ａを設けることによるＥＶ走行の駆動力増大の手段は、他の実施例４、実施例６などにも応用可能である。
【０１２３】
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、入力変速歯車群を備えた上記各実施例は、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、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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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】
【０１２６】
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】
【０１２７】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
１０ 入力軸
１２ 出力軸
２０ 第１遊星歯車組（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、機械的連結・解除手段）
５４ 第１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
５８ａ 第１減速歯車（減速歯車）
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 スリーブ（機械的連結・解除手段）
７２ スプリング
７４ 第２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リングギヤと連結するか、または連結可能であり、
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２モーター・ジェネレーターが前記出力軸を駆動する動力伝達経路に第２ワンウエイクラッチと、該第２ワンウエイクラッチと並列に機械的連結・解除手段を設けたことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記動力伝達経路の前記第２ワンウエイクラッチの前後いずれかに回転方向の遊びを設け、該遊びが前記第２ワンウエイクラッチの係合する回転方向に形成されるように弾性力で付勢する弾性体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記第２モーター・ジェネレーターと前記出力軸の間の、前記動力伝達経路内に減速歯車を設けた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】
前記減速歯車は、第３サンギヤ、第３リングギヤ、第３キャリアの、３つの回転要素を有する第３遊星歯車組で構成され、前記第３キャリアを前記出力軸と連結し、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの一方と前記入力軸とが連結または連結可能であり、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの他方を前記第２ワンウエイクラッチにより静止部に固定可能である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記第３キャリアと前記第１キャリアとを一体としたことを特徴とする請求項４に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記第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】
前記第１リングギヤを静止部に固定する固定手段を有して、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前記固定手段とす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締結要素で連結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締結要素で連結可能であり、前記入力軸と同軸上に配置した第１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７に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記第１締結要素が第１ワンウエイクラッチであることを特徴とする請求項請求項７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１２】
前記第２モーター・ジェネレーターが前記入力軸を介して前記第１リングギヤと連結可能な第２クラッチを備え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１３】
前記入力軸と同じ軸心上に、前記入力軸と前記第１リングギヤとを連結可能な第１クラッチと前記第２クラッチとを隣り合わせて設け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１４】
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を設け、該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１５】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記出力軸および前記第１リングギヤと、共通の１対の歯車対でそれぞれ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リングギヤと連結するか、または連結可能であり、
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２モーター・ジェネレーターが前記出力軸を駆動する動力伝達経路に第２ワンウエイクラッチと、該第２ワンウエイクラッチと並列に機械的連結・解除手段を設けたことを特徴とする自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記動力伝達経路の前記第２ワンウエイクラッチの前後いずれかに回転方向の遊びを設け、該遊びが前記第２ワンウエイクラッチの係合する回転方向に形成されるように弾性力で付勢する弾性体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
【請求項３】
前記第２モーター・ジェネレーターと前記出力軸の間の、前記動力伝達経路内に減速歯車を設けた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】
前記減速歯車は、第３サンギヤ、第３リングギヤ、第３キャリアの、３つの回転要素を有する第３遊星歯車組で構成され、前記第３キャリアを前記出力軸と連結し、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの一方と前記入力軸とが連結または連結可能であり、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤの他方を前記第２ワンウエイクラッチにより静止部に固定可能である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記第３キャリアと前記第１キャリアとを一体としたことを特徴とする請求項４に記載の自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記第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】
前記第１リングギヤを静止部に固定する固定手段を有して、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前記固定手段とす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締結要素で連結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締結要素で連結可能であり、前記入力軸と同軸上に配置した第１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７に記載の自動車用駆動装置。
【請求項１０】
前記第１締結要素が第１ワンウエイクラッチであることを特徴とする請求項請求項７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１２】
前記第２モーター・ジェネレーターが前記入力軸を介して前記第１リングギヤと連結可能な第２クラッチを備え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１３】
前記入力軸と同じ軸心上に、前記入力軸と前記第１リングギヤとを連結可能な第１クラッチと前記第２クラッチとを隣り合わせて設け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１４】
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を設け、該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１５】
前記第２モーター・ジェネレーターが、前記出力軸および前記第１リングギヤと、共通の１対の歯車対でそれぞれ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。
【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１７】
【図１８】
【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１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−９５３８６（Ｐ２０１３−９５３８６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２７４７（Ｐ２０１１−２４２７４７）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【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２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【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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