JP2017197107A - 自動車用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンと２つのＭＧと遊星歯車を用いた電気式ＣＶＴの自動車用駆動装置において、動力伝達効率の高い副変速機を得る。【解決手段】自動車用駆動装置は、クランク軸２から入力する動力を分割可能で、歯車駆動軸３０、４４と連結可能な第１回転要素２８と、中間軸３４と連結した第２回転要素２４と、第１モーター・ジェネレーター３６と連結した第３回転要素２２と、を有する遊星歯車２０と、中間軸３４と出力軸４０との間にあって、第１ドッグクラッチ５４、４８ｃ、５０ｃの切替えで複数の変速比を得る第１変速機構と、歯車駆動軸３０と出力軸４０との間にあって、第２ドッグクラッチ４６、４２ｃを備え、少なくとも１段の変速比を得る第２変速機構と、出力軸４０と連結した第２モーター・ジェネレーターと５６を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）および変速機に２つのモーター・ジェネレーター（以下、ＭＧと記す）を備えた、いわゆるハイブリッド自動車用駆動装置に関するものである。

従来、この種の自動車用駆動装置としては、エンジンの動力を第１遊星歯車装置で分割して、動力の一方は伝達部材を、他方は第１電動機（ＭＧ）をそれぞれ駆動して、該第１電動機が発電した電力で第２電動機（ＭＧ）が伝達部材を駆動するように構成した、いわゆる電気式ＣＶＴ（無段変速機）に、有段の副変速機を追加した例が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許４３０６６４６号公報

しかしながら、上記従来の自動車用駆動装置にあっては、副変速機として有段式自動変速機と同様の、第２、第３遊星歯車と油圧で作用する複数のブレーキやクラッチなどの湿式多板型の係合要素を用いているため、油圧ポンプを駆動するのに要する動力と、非作動状態のブレーキやクラッチの引きずり抵抗との両方がロスになって、一般的な手動変速機のような変速機構と較べて動力伝達効率が低いという問題があった。

解決しようとする問題点は、副変速機として、油圧で作用する複数のブレーキやクラッチなどの湿式多板型の係合要素を用いているため、動力伝達効率が低いという点である。
本発明の目的は、エネルギーロスの少ない副変速機構を得て、自動車が社会から求められる環境性能や燃費の向上を可能にすることにある。

本発明の自動車用駆動装置は、エンジンのクランク軸から入力する動力を分割可能で、該クランク軸と入力軸を介して連結するとともに歯車駆動軸と連結可能な第１回転要素と、中間軸と連結した第２回転要素と、第１モーター・ジェネレーターと連結した第３回転要素と、を有する遊星歯車と、中間軸と出力軸との間にあって、第１ドッグクラッチの切替えで複数の変速比を得る第１変速機構と、歯車駆動軸と出力軸との間にあって、摩擦クラッチおよび第２ドッグクラッチのうちの少なくとも一方を備え、少なくとも１段の変速比を得る第２変速機構と、出力軸と連結した第２モーター・ジェネレーターと、を備えたことを特徴とする。

本発明の自動車用駆動装置は、動力伝達効率が高く変速制御が容易な副変速機構を得られるので、これと併せて電気式ＣＶＴとしての特性を生かして、自動車の排気などの環境性能や、燃費を向上させることができる。

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。 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。 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。 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。

以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、実施例に基づき図とともに説明する。なお、図中の各スケルトンで軸上の○で示すものは、符号を付して説明しないが、それぞれ軸受を示す。

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のクランク軸２からダンパー３を介して動力を受け入れる入力軸１０を備え、入力軸１０は遊星歯車２０と連結している。
すなわち、遊星歯車２０は、一般的にシングルピニオン型と呼ばれるもので、サンギヤ２２と、リングギヤ２４と、サンギヤ２２およびリングギヤ２４に噛み合った複数のピニオン２６を回転自在に軸支するキャリア２８と、の３つの回転要素で構成されている。

ここで、キャリア２８は本発明の第1回転要素を構成し入力軸１０と連結するとともに、入力軸１０は歯車駆動軸３０とワンウエイクラッチ（以下、ＯＷＣという）３２を介して連結可能である。なお、実施例１においては後述の２速ハブ４４が歯車駆動軸３０を兼ねている。
また、ＯＷＣ３２は、本発明のワンウエイクラッチを構成し、エンジン１がその動力で２速ハブ４４を駆動する場合に動力を伝達（入力軸１０と２速ハブ４４を連結）するようになっており、その逆に２速ハブ４４の回転速度が入力軸１０より高い場合は、前記両者間を解放して２速ハブ４４が入力軸１０に対して自由に回転できるように機能する。

また、リングギヤ２４は本発明の第２回転要素を構成し中間軸３４と連結している。中間軸３４は中空軸であり、この中を入力軸１０が貫通する。
さらにサンギヤ２２は本発明の第３回転要素を構成し、遊星歯車２０の径方向外側に配置した第1モーター・ジェネレーター（以降、第1ＭＧという）３６の回転子３６ａと連結している。
第1ＭＧ３６は、サンギヤ２２と連結した回転子３６ａと、ケース３８に固定された固定子３６ｂからなっている。
入力軸１０と平行に配置された出力軸４０は出力歯車４０ａが一体になっており、出力歯車４０ａは図示しない相手歯車を介して自動車の車輪を駆動可能である。

はじめに、第１変速機構について説明する。
中間軸３４と出力軸４０との間には、中間軸３４と一体の１速駆動歯車４８ａと、これに噛み合い出力軸４０上に回転自在の１速被動歯車４８ｂと、中間軸３４と一体の３速駆動歯車５０ａと、これに噛み合い出力軸４０上に回転自在の３速被動歯車５０ｂ等を有する、第１変速機構が配置されている。

出力軸４０には、出力軸４０と連結した１−３ハブ５２と、該１−３ハブ５２と回転方向が一体で軸方向に移動可能な１−３スリーブ５４とが設けられ、１−３スリーブ５４は図１で描いた中立位置から左側へ移動することでその内歯が１速被動歯車４８ｂのドッグ歯４８ｃと噛み合って１速被動歯車４８ｂと出力軸４０を連結し、右側へ移動することでその内歯が３速被動歯車５０ｂのドッグ歯５０ｃと噛み合って３速被動歯車５０ｂと出力軸４０を連結する。
１−３スリーブ５４とドッグ歯５０ｃおよびドッグ歯５２ｃとは、本発明の第１ドッグクラッチを構成する。
したがって、１−３スリーブ５４は軸方向左右にそれぞれ移動することにより、１速および３速の変速比で、中間軸３４と出力軸４０との間で動力伝達可能である。

つぎに、第２変速機構について説明する。
入力軸１０と出力軸４０との間には、出力軸４０と一体の２速被動歯車４２ｂと、これに噛み合い入力軸１０上に回転自在の２速駆動歯車４２ａ等を有する、第２変速機構が配置されている。

入力軸１０には、前述のＯＷＣ３２を介して連結した２速ハブ４４と、該２速ハブ４４と回転方向が一体で軸方向に移動可能な２速スリーブ４６とが設けられ、２速スリーブ４６は図１で描いた中立位置から左側へ移動することでその内歯が２速駆動歯車４２ａのドッグ歯４２ｃと噛み合って、入力軸１０と２速駆動歯車４２ａを連結する。
２速スリーブ４６とドッグ歯４２ｃとは、本発明の第２ドッグクラッチを構成する。
したがって、２速スリーブ４６は軸方向左側に移動することにより、２速の変速比で歯車駆動軸３０と出力軸４０との間で動力伝達可能である。

これら２速スリーブ４６、１−３スリーブ５４は、図示を省略したシフトフォークにより、それぞれ軸方向の移動が可能なようになっている。
また、図示を省略したが、各２速スリーブ４６、１−３スリーブ５４と、それぞれが連結する相手歯車との間に、同期装置を設けることができる。
上記した第１変速機構と第２変速機構は機械的駆動を行うものであって、一般的な手動変速機と基本的に同様の構成・作用を有していて、これらは周知であるので以下の説明において作動の詳細を省略する場合がある。

入力軸１０および出力軸４０と平行に配置した第２モーター・ジェネレーター（以下、第２ＭＧという）５６は、出力軸４０を駆動可能である。
すなわち、第２ＭＧ５６は、駆動歯車５８と連結した回転子５６ａと、ケース３８に固定された固定子５６ｂからなっており、駆動歯車５８は中間歯車６０を介して出力軸４０と一体の２速被動歯車４２ａを駆動可能になっている。

次に、図１に示した実施例１の自動車用駆動装置の作用を説明する。
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。
なお、以下の説明において「正転」とはエンジン１と同じ回転方向か、または車両を前進させる方向の回転を意味し、「逆転」はその逆である。

図１に示した自動車用駆動装置は、以下のようにＥＶモード、ＨＶモード、歯車変速モードの、３種類の駆動モードで自動車を駆動することができる。
はじめにＥＶモードは、バッテリーから供給される電力により第２ＭＧ５６で出力軸４０を駆動する。第２ＭＧ５６を正転または逆転させることで、前進または後進の走行が可能である。

つぎに停車中におけるエンジン１の始動からＨＶモードの１速の駆動について説明する。
停車中のエンジン１の始動は、２速スリーブ４６を中立として、１−３スリーブ５４を左側へ移動した１速駆動状態にしておいて、第１ＭＧ３６を正転させるとキャリア２８と入力軸１０等を介して連結したクランク軸２が回転し、エンジン１への燃料供給と点火操作で始動することができる。

エンジン１が始動すると、その動力は遊星歯車２０で２つに分割されて、その一方はサンギヤ２２から第１ＭＧ３６を駆動して発電し、残りの動力はリングギヤ２４から１速駆動歯車４８ａ、１速被動歯車４８ｂを介して出力軸４０を駆動する。
そして、第１ＭＧ３６が発電した電力はコントローラーを通して第２ＭＧ５６に供給され、第２ＭＧ５６は駆動歯車５８、中間歯車６０、２速被動歯車４２ｂを介して出力軸４０を駆動する。
したがって出力軸４０は、１速被動歯車４８ｂと２速被動歯車４２ｂとから駆動されて自動車を前進させる。

エンジン１のトルクと回転速度を一定とした場合、出力軸４０および第２ＭＧ５６の回転速度が低い場合はこれらの回転数よりもサンギヤ２２および第１ＭＧ３６の回転速度が高く、したがって第１ＭＧ３６の発電電力が大きく、その電力の供給を受けて出力軸４０を駆動する第２ＭＧ５６の発するトルクが大きい。
そして、出力軸４０および第２ＭＧ５６の回転速度が徐々に高くなるとともに、第１ＭＧ３６の回転速度と発電電力が低下していき、第２ＭＧ５６の発するトルクも低下していくという、いわゆる電気式ＣＶＴとしての作用で、出力軸４０を駆動する。
この状態がＨＶモードにおける１速の走行である。

つづいて、１速から歯車変速モードの２速への変速について説明する。
上記の１速における走行でさらに車速が高くなると、やがて第１ＭＧ３６の回転速度が０（ゼロ）になり、さらには逆回転するようになる。
この、第１ＭＧ３６の回転速度が０になる電気式ＣＶＴとしての速度比（入力軸１０の回転速度／出力軸４０の回転速度）の近辺に、２速の変速比（２速被動歯車４２ｂの歯数／２速駆動歯車４２ａの歯数）を設定しておく。
すなわち、電気式ＣＶＴの速度比が２速の変速比より僅かに小さい値になると、ＯＷＣ３２が解放され、２速ハブ４４と２速スリーブ４６は自由に回転できる。ここで、２速スリーブ４６を左方へ移動して歯車駆動軸３０と２速駆動歯車４２ａを連結する。

２速スリーブ４６の移動が終わり、ただちに第１ＭＧ３６の発電と第２ＭＧ５６による駆動をやめると入力軸１０のトルクは２速駆動歯車４２ａに作用するので、自動的に２速の駆動に切り替わる。すなわち、ＯＷＣ３２の作用もあって、１速から歯車変速モードの２速走行へシームレスに変化する。
むろん、ＯＷＣ３２を介した駆動であるので、エンジン１から駆動する場合のみ２速での走行が可能である。

つぎに、２速から３速への変速について説明する。
２速での駆動中は、第１ＭＧ３６にはトルクがほとんど作用しないので、ここで１−３スリーブ５４を中立位置に移動する。そして、コントローラーの制御により第１ＭＧ３６の回転速度を変化させ、３速被動歯車５０ｂが出力軸４０の回転速度と同じになるように制御する。つづいて１−３スリーブ５４を右方へ移動して３速被動歯車５０ｂと出力軸４０とを連結すると、３速として駆動可能な状態に切り替わる。ここで、再び第１ＭＧ３６に発電させ、その電力を第２ＭＧ５６に供給して出力軸４０を駆動させると、ＨＶモードの３速に切り替わる。

ＨＶモードの３速は、中間軸３４と出力軸４０との間の変速比が前述の１速と異なるのみで、１速で説明したのと同様に、いわゆる電気式ＣＶＴとしての作用で出力軸４０を駆動する。
すなわち、２速スリーブ４６が２速駆動歯車４２ａと連結した２速の状態のままで、２速の変速比よりも電気式ＣＶＴの速度比が小さいＨＶモードの３速にはシームレスに切り替わる。
したがって、歯車変速モードの２速と、それよりも速度比が小さいＨＶモードの３速との間は、２速から３速への切替えも、３速から２速への切替えも、第１ＭＧ３６による発電の制御でシームレスに変化させることができる。

つづいて、運転条件の急激な変化で、エンジン１が高出力を出している状態での、ＨＶモードの３速から１速へ切り替える場合について説明する。
この場合は、エンジン１の出力を維持したままでコントローラーの制御により第１ＭＧ３６による発電を減らしていくと、入力軸１０の回転速度が上昇して自動的にしかもシームレスに歯車変速モードの２速に切り替わる。この歯車変速モードの２速では第１ＭＧ３６による発電をやめる。

この２速において第１ＭＧ３６による発電をやめると、第１ＭＧ３６および１−３スリーブ５４に作用するトルクがなくなるので、１−３スリーブ５４を左方へ移動して中立にして、ただちにコントローラーの制御により第１ＭＧ３６の回転速度を、ＨＶモードの１速において２速の変速比と等しい電気式ＣＶＴの速度比に変化させて、１−３スリーブ５４を左方へ移動して１速の連結状態にする。

そして、再び第１ＭＧ３６に発電させ、その電力を第２ＭＧ５６に供給して出力軸４０を駆動させ、２速の変速比よりやや低い電気式ＣＶＴの速度比に変化させ、ＯＷＣ３２に作用するトルクがなくなったところで２速スリーブ４６を中立にすると、ＨＶモードの１速に切り替わる。
むろん、変速中に、一時的に歯車変速モードの２速を通過するので、エンジン１からの駆動トルクは途切れずにＨＶモードの３速から１速へ切り替えることができるし、歯車変速モードの２速からＨＶモードの１速への切替えもＯＷＣ３２の作用でシームレスに行うことができる。

つぎに、ＨＶモードの３速で走行中に制動する場合と、制動中に３速から１速へ切り替える場合について説明する。
ＨＶモードの３速で走行中に制動する場合は、ただちにエンジン１を停止して第２ＭＧ５６に発電させ、発電した電力はバッテリーの充電に振り向け、バッテリーに蓄えた電力は次にＥＶモードなどで自動車を加速する際に使用する、いわゆるエネルギー回生を行う。

このエネルギー回生による制動中は、第１ＭＧ３６および１−３スリーブ５４にトルクは作用しないので中立にし、前記と同様に第１ＭＧ３６の回転速度を調整して、１−３スリーブ５４を左方へ移動して１速の連結状態にする。この場合は、状況に応じて２速スリーブ４６を中立にする。
むろん、１速に切り替えた後も、エネルギー回生による制動を続けることも、エンジン１を始動して１速で加速することも可能である。

ここで、走行中のエンジン１の始動について説明する。
エンジン１が停止した走行中において、１−３スリーブ５４が１速または３速の状態のいずれであっても第１ＭＧ３６に発電させることで、キャリア２８を介してクランク軸２を正回転させてエンジン１を始動することができる。

つぎに、第２ＭＧ５６を逆転させる後進走行において、エンジン１を回転させて第１ＭＧ３６に発電させる場合は、リングギヤ２４に正転方向の反力トルクが発生して、これが出力軸４０にも正転方向のトルクが作用して第２ＭＧ５６が出す逆転方向のトルクを減殺する。そこで、この減殺効果を少なくするため、１−３スリーブ５４を右方へ移動して３速と同じ連結にすることで、出力軸４０に作用する正転方向のトルクを減らすことができる。

なお、歯車変速モードの２速は、ＨＶモードの１速と３速間の切替えを行うためのポジションではあるが、動力伝達効率の高い固定変速比の機械的駆動として、燃費に有利な運転条件において定常的な駆動に用いられることは言うまでもない。

以上が実施例１の作用の概要であるが、実施例１では以下のような効果を得ることができる。
ＨＶモードの電気式ＣＶＴに、１速、３速という副変速機としての機能を付加していながら、摩擦クラッチを一切用いていないので、従来例のような油圧ポンプの駆動に伴うロスや、非作動の多板クラッチまたはブレーキでの引きずり抵抗というロスがないため、動力伝達効率が向上し、自動車の燃費が向上する。

また、摩擦クラッチの代わりにＯＷＣ３２を用いたこととも関連して、上記したように駆動モードのシームレスな切替えができるので、変速ショックのような違和感がなく、変速制御が容易というメリットもある。
そして、副変速機としての第１変速機構は、構造が簡単で重量も軽いので、この面でも燃費に有利であるとともに、製造コストも低く抑えることもできる。
さらに、第２ＭＧ５６を、１速、３速という第１変速機構を経由しないで出力軸４０と連結させたため、第１変速機構に大きな強度を要しないので小型軽量にできることと、制動時に第２ＭＧ５６の発電による制動トルクを維持したまま３速から１速への変速を行うことができるなど、急な運転条件の変化への対応に関する変速制御が容易というメリットもある。

図１は、いわゆるエンジン横置きの前輪駆動車に適した構成で説明したが、むろん、エンジンを車両後方に搭載した後輪駆動車にも適用可能であるし、また、出力軸４０が前輪を駆動して、第２ＭＧ５６を駆動装置から切り離して後輪側に設けて後輪を駆動するようにすれば、全体として４輪駆動の構成にすることも可能である。

また、２速スリーブ４６とＯＷＣ３２とに代えて、解放可能なワンウエイクラッチを用いることも可能である。これは、一般的なワンウエイクラッチと同様に一方の回転をロックするモードと、両方向の回転が自由にできる解放モードとに切り替えることができるもので、これを使用した場合は、２速スリーブ４６の移動に代えて、ワンウエイクラッチの解放とロックとを切り替えることで同様の機能を果たすことができる。

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２は、本発明の実施例２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。
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。

実施例２における実施例１との違いは、第１に、ＨＶモードにおいて１速、３速に加えて５速と後進を、歯車変速モードにおいて２速に加えて４速を、それぞれ追加したことである。
第２の違いは、独立した歯車駆動軸３０（実施例１の２速ハブ４４とは構成が異なる）を設け、これを中間軸３４から離して平行配置したことである。
そして、入力軸１０と歯車駆動軸３０との間を、第２駆動歯車６２と第２中間歯車６４および第２被動歯車６６とで連結している。図２では第２中間歯車６４と第２被動歯車６６が便宜上離して描いてあるが、実際には鎖線で示すように両者は噛み合っている。

第３の違いは、遊星歯車２０と第１ＭＧ３６およびＯＷＣ３２の配置が異なり、ＯＷＣ３２を第２被動歯車６６と歯車駆動軸３０との間に設けているが、それぞれ連結関係に特段の相違はない。
なお、第２ＭＧ５６を駆動歯車５８の右側に配置して装置全体のコンパクト化を図っているが連結関係は実施例１と同じである。
以下、詳細に説明する。なお、各ハブおよびスリーブの名称が実施例１とやや異なっているが、符号は実施例１に準じて同じにしている。

各軸の配置は以下のようになっている。
新たに設けた歯車駆動軸３０と後進軸６８は、入力軸１０および出力軸４０と平行に配置し、中間軸３４は入力軸１０と同じ軸中心でその左隣に配置してある。
個別の各歯車などの配置および連結関係は以下のようにしている。
１速駆動歯車４８ａ、１速被動歯車４８ｂは軸方向左側端部に配置され、１速ハブ５２と１速スリーブ５４が１速専用であるが、それぞれの連結関係は実施例１と同様である。

中間軸３４上に回転自在に設けられた３速駆動歯車５０ａは、２速被動歯車４２ｂと噛み合っている。新たに中間軸３４上に回転自在に設けた５速駆動歯車７２ａは４速被動歯車７０ｂと噛み合っている。ドッグ歯５０ｃは３速駆動歯車５０ａと、ドッグ歯７２ｃは５速駆動歯車７２ａと、それぞれ一体になっている。
３−５ハブ７４と３−５スリーブ７６は、中間軸３４側に設けられている。
上記したように、２速と４速、３速と５速は、それぞれの被動歯車４２ｂ、７０ｂが共通である。
また、３−５速スリーブ７６が軸方向に、右側へ移動することで３速の、左側へ移動することで５速の、それぞれ駆動を可能にする。
ここで、２速被動歯車４２ｂ、３速駆動歯車５０ａ、１速駆動歯車４８ａ、１速被駆動歯車４８ｂ、４速被動歯車７０ｂ、５速駆動歯車７２ａ等は本発明の第１変速機構を構成し、ドッグ歯４８ｃ、ドッグ歯７２ｃ、ドッグ歯５０ｃ、１速スリーブ５４、３−５スリーブスリーブ７６は本発明の第１ドッグクラッチを構成する。

歯車駆動軸３０と出力軸４０との間には、複数の変速段を有する第２変速機構が設けられており、該第２変速機構では、２速駆動歯車４２ａと２速被動歯車４２ｂに加えて、新たに歯車駆動軸３０上に回転自在に設けた４速駆動歯車７０ａと出力軸４０と一体の４速被動歯車７０ｂが配置され、ドッグ歯７０ｃは４速駆動歯車７０ａと一体とされている。
歯車駆動軸３０には２−４速ハブ４４と２−４速スリーブ４６が配置してあり、２−４速スリーブ４６が軸方向に、右側移動することで２速の、左側へ移動することで４速の、それぞれ駆動を可能にする。
２−４速スリーブ４６とドッグ歯４２ｃ、ドッグ歯７０ｃは本発明の第２ドッグクラッチを構成する。

後進軸６８と一体の第１後進歯車７８は１速被動歯車４８ｂと、後進軸６６上に回転自在に設けられた第２後進歯車８０は５速駆動歯車７２ａと、それぞれ噛み合っている。図２では第１後進歯車７８と１速被動歯車４８ｂが離れて描いてあるが、図中鎖線で示すように両者は噛み合っている。

後進軸６８と一体の後進ハブ８２には、該後進ハブ８２と回転方向が一体で軸方向に移動可能な後進スリーブ８４が設けられ、図２では中立位置で描いてあるが後進スリーブ８４を左側へ移動することで、第２後進歯車８０と一体のドッグ歯８０ｃと噛み合って、第１後進歯車７８と第２後進歯車８０とを連結する。
また、図２では第２ＭＧ５６の動力を伝える中間歯車６０と２速被動歯車４２ｂが離れて描いてあるが、図中鎖線で示すように両者は噛み合っている。

次に、図２に示した本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の作用を説明する。
ここでも、実施例１と異なる点を中心に説明する。
ＨＶモードの１速は、１速スリーブ５４を右方へ移動して、１速被動歯車４８ｂと出力軸４０とを連結することで、実施例１と同様に駆動する。
この１速から歯車変速モードの２速への切替えも、２速からＨＶモードの３速への切替えも、実施例１における切替えと同様である。

３速から歯車変速モードの４速への切替えは、実施例１で説明したＨＶモードの１速から歯車変速モードの２速への切替えと同様に、ＯＷＣ３２の特性を生かして行う。
４速からＨＶモードの５速への切替えも、実施例１で説明した歯車変速モードの２速からＨＶモードの３速への切替えと同様に、ＯＷＣ３２の特性を生かして行う。
それらと逆に、５速から４速への切替えは、実施例１で説明したＨＶモードの３速から歯車変速モードの２速への切替えと同様に行い、３速から２速への切替えも、実施例１で説明したＨＶモードの３速から歯車変速モードの２速への切替えと同様に行う。
４速から３速への切替えと２速から１速への切替えも、実施例１で説明した歯車変速モードの２速からＨＶ変速モードの１速への切替えと同様に行う。

次に、後進の駆動は、１速スリーブ５４、２−４スリーブ４６、３−５スリーブ７６を中立にした上で、後進スリーブ８４を右方へ移動して第１後進歯車７８と第２後進歯車８０とを連結して行う。中間軸３４が正転した場合に出力軸４０が逆転する関係になるが、その他の作動は１速と同様である。
以上の２速、４速の各歯車などが本発明の第２変速機構を構成し、１速、３速、５速および後進の各歯車などが本発明の第１変速機構を構成するが、上記したように一部の歯車は第２変速機構と第１変速機構とで共通である。

実施例２では、実施例１で説明した効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、ＨＶモードの１速、３速、５速と、歯車変速モードの２速、４速の各変速特性を生かして、走行条件に応じて燃費に優れる変速段を選択して走行することで、加速性能と環境性能を満たした走行が可能である。
また、多様な駆動モードを有していながら、歯車駆動軸３０と中間軸３４とを平行に配置したため、駆動装置全体の軸方向長さを小さく構成することができるので、エンジン横置きの前輪駆動車などへの搭載性が高い。

そして、ＨＶモードを１速、３速、５速の３段としたため、第２ＭＧ５６の容量を実施例１より小さくしても、実施例１と同等以上の駆動力を確保することができる。これにより重量や製造コストのメリットを有するとともに、第２ＭＧ５６の容量を減らすことにより高速走行における燃費の向上に貢献するという効果が期待できる。
なお、第２後進歯車８０が５速駆動歯車７２ａと噛み合う構成で説明したが、第２後進歯車８０が、２速駆動歯車４２ｂ、３速駆動歯車５０ａ、４速駆動歯車７０ａのいずれかと噛み合う構成にしてもよい。

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３は、本発明の実施例３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。
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。

実施例３における実施例１との違いは、第１に歯車変速モードを２段としたことである。つまり、ＨＶモードの１速、歯車変速モードの２速、ＨＶモードの３速、歯車変速モードの４速という構成になる。
第２の違いは、入力軸１０、歯車駆動軸３０、中間軸３４、出力軸４０、第２ＭＧ５６の全てが同じ軸中心であり、エンジン１を車両前部に配置した後輪駆動車に適した構成にしたことである。
これに関連して、入力軸１０、歯車駆動軸３０、中間軸３４、出力軸４０と平行な副軸８６を設けて、該副軸８６と中間軸３４および歯車駆動軸３０との間に、第１変速機構および第２変速機構をそれぞれ設けている。

第３の違いは、入力軸１０をケース３８に固定可能なロック機構８８を設けていることである。ロック機構８８は一般的な自動変速機等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、入力軸１０側に設けたロック歯１０ａと噛み合って固定することができる。

主要な各歯車などの配置および連結関係は以下のようにしている。
出力軸４０と平行な副軸８６は、副軸８６と一体の第１副軸歯車９０と、出力軸４０と一体の第２副軸歯車９２とで、常時連結されている。
歯車駆動軸３０と副軸８６との間には、副軸８６上で回転自在に設けた２速駆動歯車４２ａと、該２速駆動歯車４２ａと噛み合って副軸８６と一体の２速被動歯車４２ｂと、副軸８６上で回転自在に設けた４速駆動歯車７０ａと、該４速駆動歯車７０ａと噛み合って副軸８６と一体の４速被動歯車７０ｂとが配置され、歯車駆動軸３０には２−４ハブ４４と２−４スリーブ４６が設けてある。

中間軸３４と副軸８６の間には、中間軸３４上で回転自在に設けた１速駆動歯車４８ａと、該１速駆動歯車４８ａと噛み合って副軸８６と一体の１速被動歯車４８ｂとが配置され、中間軸３４にはまた、１−３ハブ５２と１−３スリーブ５４が設けてある。
１−３スリーブ５４は左側へ移動すると１速駆動歯車４８ａと連結して１速の変速比での駆動が可能であり、右側へ移動すると出力軸４０に設けたドッグ歯４０ｃと噛み合って、中間軸３４と出力軸４０とを直結する３速の駆動が可能である。

２−４スリーブ４６は、軸方向に左側へ移動すると２速に、右側へ移動すると４速に、それぞれ切替え可能である。
また、２速駆動歯車４２ａは第２ＭＧ５６の回転子５６ａと一体になっている。したがって、第２ＭＧ５６は２速駆動歯車４２ａ、２速被動歯車４２ｂ、副軸８６、第１副軸歯車９０、第２副軸歯車９２を介して出力軸４０と常時連結している。
ここで、１速駆動歯車４８ａ、１速被動歯車４８ｂ、第１副軸歯車９０、第２副軸歯車９２は本発明の第１変速機構を構成し、ドッグ歯４８ｃ、ドッグ歯９２ｃ、１−３スリーブ５４は本発明の第１ドッグクラッチを構成する。
また、２速駆動歯車４２ａ、２速被動歯車４２ｂ、４速駆動歯車７０ａ、４速被駆動歯車７０ｂ等は本発明の第２変速機構を構成し、２−４スリーブ４６、ドッグ歯４２ｃ、ドッグ歯７０ｃは本発明の第２ドッグクラッチを構成する。

次に、図３に示した本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の作用を説明する。
ここでは、実施例１および実施例２で説明したのと同様の部分は省略する。
上述したように、実施例３の作用面での実施例１との違いは、歯車変速モードの４速を追加したことと、ロック機構８８を設けたことのみであるので、この点を中心に説明する。
歯車変速モードの４速は実施例２で説明したのと基本的に同様であり、４速が最高段であることが実施例２と異なっているだけなので、詳細の説明は省略する。

つぎに、ロック機構８８の作用であるが、ロック機構８８はＥＶモードにおいてエンジン１が停止した状態でロックして、入力軸１０をケース３８に固定する。
これにより、第２ＭＧ５６に加えて第１ＭＧ３６も出力軸４０の駆動に加わることができる。すなわち、入力軸１０とともにキャリア２８がケース３８に固定されるので、第１ＭＧ３６を逆転させるとリングギヤ２４は正転方向に駆動され、１−３スリーブ５４を操作することで、１速または３速の変速比で出力軸４０を駆動することができる。
このＥＶモードは、第１ＭＧ３６と第２ＭＧ５６の回転方向を切り替えるだけで、後進も前進と同様に走行することができる。
その他の作動は、実施例１と同様である。

実施例３では、実施例１で説明した効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、実施例２で説明したのと同様に、ＨＶモードの１速、３速と、歯車変速モードの２速、４速の各変速特性を生かして、走行条件に応じて燃費に優れる変速段を選択して走行することができるので、加速性能と環境性能を満たした走行が可能である。

また、ＥＶモードにおいて第１ＭＧ３６と第２ＭＧ５６の両方で出力軸４０を駆動することができるため、駆動力が増大し、より高速までＥＶモードでの走行が可能である。したがって、バッテリー容量を大きくした、いわゆるプラグイン・ハイブリッド車として用いるのに適している。

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４は、本発明の実施例４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。
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。

実施例３における実施例１との違いは、第２変速機構の連結方法が異なることである。
すなわち、実施例１におけるＯＷＣ３２、２速ハブ４４、２速スリーブ４６およびドッグ歯４２ｃに代えて、クランク軸２と２速駆動歯車４２ａとの間にクラッチ９０を設けたことである。クラッチ９０と２速駆動歯車４２ａとの間は中空の連結軸９２で結んだ。
したがって、クラッチ９０を接続することで歯車変速モードの２速の駆動が可能になる。むろん、ＨＶモードの１速および３速においてはクラッチ９０を解放する必要がある。
なお、クラッチ９０は、一般的に手動変速機などに用いられる乾燥単板型でよく、図示しないスプリングによる圧着で常時接続するものとして、解放する場合は図示しないアクチュエーターによりスプリングの圧着力を解除する。
したがって、解放した状態におけるクラッチ９０の引きずり抵抗は極めて少ない。
その他は、実施例１と同様である。

次に、図４に示した本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の作用を説明する。
前述したように、実施例１とは２速の連結方法のみが異なるので、この点を中心に説明する。
すなわち、歯車変速モードの２速にする場合は、実施例１における２速スリーブ４６の移動によるドッグ歯４２ｃとの連結に代えて、クラッチ９０を接続することで行う。このクラッチ９０の接続は基本的に入力軸１０と２速駆動歯車４２ａとの回転速度がほぼ同じになった状態で行うので、接続に際して滑らせる制御は不要である。
また、歯車モードの２速からＨＶモードの３速または１速へ切り替える場合は、クラッチ９０を解放する。
その他は、実施例１と同様である。

実施例４では、実施例１で説明した効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、２速スリーブ４６などに代えてクラッチ９０を断続する構成としたため、特にエンジン１で駆動中の歯車変速モードの２速からＨＶモードの１速への切替えに際して、電気式ＣＶＴの速度比を制御するのを省いて、単にクラッチ９０を解放するだけで済むので、切替えに際しての制御が容易である。
むろん、実施例１のようにクラッチ９０と２速駆動歯車４２ａとの間にＯＷＣ３２を追加すれば、歯車変速モードの２速からＨＶモードの３速への切替えでの制御も容易になることはいうまでもない。

以上の説明で分かるように、本発明の自動車用駆動装置は、多様な駆動モードを実現しながら、大きな引きずり抵抗を伴う湿式多板クラッチを用いていないので、一般的な自動変速機等で多用されている湿式多板型の油圧クラッチやブレーキを用いるのに較べて、油圧ポンプの駆動ロスや、非作動状態のクラッチやブレーキの引きずり抵抗を少なくして、動力伝達効率が高いことが最大のメリットである。
これにより、燃費が向上するとともに、環境面でも効果が期待できる。

また、実施例２、実施例３において、実施例４に示したような、クランク軸２と第２変速機構の間にクラッチ９０を追加することも可能であることはいうまでもない。

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て駆動を行うことや、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において最適な制御を行うなどの工夫と合わせた態様で実施することができる。

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。

１ エンジン
１０ 入力軸
２０ 遊星歯車
３０ 歯車駆動軸
３２ ワンウエイクラッチ
３４ 中間軸
３６ 第１ＭＧ
４０ 出力軸
４２ａ ２速駆動歯車
４８ａ １速駆動歯車
５０ａ ３速駆動歯車
５６ 第２ＭＧ
７０ａ ４速駆動歯車
７２ａ ５速駆動歯車
７８ 第１後進歯車
８６ 副軸
８８ ロック機構
９０ クラッチ

Claims (3)

1. クランク軸から動力を出力可能なエンジン、第１モーター・ジェネレーター、および第２モーター・ジェネレーターを備え、これらで駆動走行可能な自動車に用いられる自動車用駆動装置において、
   入力軸と、
   歯車駆動軸と、
   中間軸と、
   出力軸と、
   前記クランク軸から入力する動力を分割可能で、該クランク軸と前記入力軸を介して連結するとともに前記歯車駆動軸と連結可能な第１回転要素と、前記中間軸と連結した第２回転要素と、前記第１モーター・ジェネレーターと連結した第３回転要素と、を有する遊星歯車と、
   前記中間軸と前記出力軸との間にあって、第１ドッグクラッチの切替えで複数の変速比を得る第１変速機構と、
   前記歯車駆動軸と前記出力軸との間にあって、摩擦クラッチおよび第２ドッグクラッチのうちの少なくとも一方を備え、少なくとも１段の変速比を得る第２変速機構と、
   前記出力軸と連結した前記第２モーター・ジェネレーターと、を備えたことを特徴とする自動車用駆動装置。
2. 前記入力軸と前記第２変速機構との間に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に記載の自動車用駆動装置。
3. 前記歯車駆動軸と前記中間軸とが平行に配置され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。
   

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