JP3817982B2 - ハイブリッド車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、駆動力源のトルクが変速機を経由して車輪に伝達されるように構成されている車両に関し、特に、駆動力源と車輪との間のトルク伝達経路に対して、他の駆動力源のトルクを入力することの可能なハイブリッド車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように内燃機関は、空気と燃料とを混合して燃焼させることにより、機械エネルギーを出力するものである。このため内燃機関では不可避的に排ガスを生じる。その排ガスの成分や量は、内燃機関の運転状態に依存し、一般的な傾向としてスロットル開度を増大した高負荷運転時には排ガスの清浄度が低下しやすく、また燃費も低下しやすい。これに対して最近では、内燃機関を搭載した車両の排ガスに対する清浄度の要求が高くなってきており、このような要望に応えるべく、エンジンおよび電動機ならびに変速機を搭載したハイブリッド車が開発されている。このようなハイブリッド車においては、アクセル開度および車速などに基づいて走行状態が判断され、その判断結果に応じてエンジンおよび電動機の駆動・停止あるいは変速機の変速比などが制御される。
【０００３】
このように、エンジンおよび電動機ならびに変速機を搭載したハイブリッド車の一例が、特開平９−３７４１１号公報に記載されている。この公報に記載された車両においては、エンジンのトルクが遊星歯車機構を経由して無段変速機に入力されるように構成されている。また、無段変速機の出力側と車輪とがトルク伝達可能に接続されている。無段変速機は、入力回転部材および出力回転部材ならびに円板を有している。入力回転部材および出力回転部材には、円弧形状面が形成されている。そして、入力用回転部材の円弧形状面と、出力回転部材の円弧形状面とに対して、円板が接触している。この無段変速機は、いわゆるトロイダル式の無段変速機である。また、出力回転部材と車輪とがトルク伝達可能に接続されている。
【０００４】
前記遊星歯車機構は、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛み合うピニオンギヤを保持するキャリヤとを有する。そして、エンジンとリングギヤとがトルク伝達可能に接続され、キャリヤと入力回転部材とがトルク伝達可能に接続されている。また、サンギヤと電動機とがトルク伝達可能に接続されている。そして、遊星歯車機構の回転要素のうち、エンジンのトルクが入力されるリングギヤが入力要素となる。このリングギヤが回転する際には、電動機のトルクが入力されるサンギヤが反力要素となり、そのトルクがキャリヤから出力される。キャリヤから出力されたトルクは、無段変速機に入力される。無段変速機においては、円板と入力回転部材との接触点と半径と、円板と出力回転部材との接触点との半径との比に基づく変速比が設定される。したがって、無段変速機に入力されたトルクは、この変速比に応じて減速ないしは増速されて車輪に伝達される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載されたハイブリッド車においては、遊星歯車機構により減速あるいは合成された大きなトルクが無段変速機に入力されるように構成されている。このため、無段変速機の入力側と出力側との間でトルク伝達をおこなうトルク伝達部材同士、具体的には、入力回転部材および出力回転部材と円板との間で滑りが発生する可能性があり、動力の伝達効率が低下する可能性があった。また、この滑りを防止するには、より大きな力で入出力部材と円板とを接触させる必要がある。そして、この接触圧力の上昇により、動力の伝達効率が低下する可能性があった。
【０００６】
この発明は、上記の事情を背景としてなされたものであり、変速機の動力伝達効率を向上させることが可能であり、かつ、コンパクト化を図ることのできるハイブリッド車を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、第１駆動力源のトルクが変速機を経由して車輪に伝達されるように構成されているとともに、前記変速機の出力側と前記車輪との間のトルク伝達経路に対して第２駆動力源のトルクを入力することが可能に構成されているハイブリッド車において、前記トルク伝達経路に遊星歯車機構が設けられており、この遊星歯車機構の入力要素が前記変速機の出力側にトルク伝達可能に接続され、前記遊星歯車機構の出力要素が前記車輪にトルク伝達可能に接続されており、前記遊星歯車機構の反力要素が前記第２の駆動力源にトルク伝達可能に接続されているとともに、前記第１駆動力源のトルクが前記入力要素に伝達された場合に、前記反力要素で反力を受け持たせる走行パターンと、前記第１駆動力源のトルクが前記入力要素に伝達された場合に、前記入力要素および前記反力要素および前記出力要素を一体回転させる走行パターンとを選択可能であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、変速機から出力されるトルクが、第２駆動力源および遊星歯車機構の機能により増幅または増加される。したがって、第１駆動力源から変速機に入力されるトルクを可及的に小さくすることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記遊星歯車機構が、同一軸線上に配置された複数のプラネタリギヤユニットを有していることを特徴とするものである。請求項２の発明においては、変速機から出力されるトルクが、第２駆動力源および複数の遊星歯車機構の機能により増幅または増加され、請求項１の発明と同様の作用が生じる。
【００１１】
請求項３の発明は請求項１の構成に加えて、前記遊星歯車機構が、第１プラネタリギヤユニットおよび第２プラネタリギヤユニットを有し、第１プラネタリギヤユニットが、第１サンギヤおよびリングギヤと、前記第１サンギヤに噛合した第１ピニオンギヤと、この第１ピニオンギヤおよび前記リングギヤに噛合された第２ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤを保持したキャリヤとを有し、前記第２プラネタリギヤユニットが第２サンギヤを有し、この第２サンギヤが前記第２ピニオンギヤに噛合されているとともに、前記変速機の出力側と前記第１サンギヤとがトルク伝達可能に接続され、前記第２サンギヤと前記第２駆動力源の出力側とがトルク伝達可能に接続され、前記キャリヤと前記車輪側とがトルク伝達可能に接続されているとともに、前記第１サンギヤが前記入力要素であり、前記リングギヤが前記出力要素であり、前記第２サンギヤが前記反力要素であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の発明によれば、変速機から出力されるトルクが第１サンギヤを経由してキャリヤに伝達される。そして、第２サンギヤに第２駆動力源のトルクが伝達されると、第２サンギヤが反力要素として機能するため、第１サンギヤの回転速度がキャリヤに対して減速伝達される。したがって、請求項１の発明と同様の作用が生じる。
【００１３】
請求項４の発明は請求項１の構成に加えて、前記遊星歯車機構が、相互に同心状に配置された第１プラネタリギヤユニットおよび第２プラネタリギヤユニットを有し、前記第１プラネタリギヤユニットが、第１サンギヤおよび第１リングギヤと、この第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛合する第１ピニオンギヤを保持する第１キャリヤとを備え、前記第２プラネタリギヤユニットが、第２サンギヤおよび第２リングギヤと、この第２サンギヤおよび第２リングギヤに噛合する第２ピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを備えているとともに、前記変速機の出力側と前記第１サンギヤおよび第２サンギヤとがトルク伝達可能に接続され、前記第２駆動力源の出力側と第２リングギヤとがトルク伝達可能に接続され、前記第１リングギヤおよび前記第２キャリヤと前記車輪側とがトルク伝達可能に接続されているとともに、前記第１サンギヤおよび前記第２サンギヤが前記入力要素であり、前記第１リングギヤおよび前記第２リングギヤが前記出力要素であり、前記第２リングギヤが前記反力要素であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の発明によれば、変速機から出力されるトルクが第２サンギヤに伝達される。そして、第２駆動力源のトルクが第２リングギヤに伝達されると、第２リングギヤが反力要素として機能し、第２サンギヤのトルクが第２キャリヤに対して減速伝達される。したがって、請求項１の発明と同様の作用が生じる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、請求項１ないし請求項３の発明に対応するハイブリッド車の実施形態を示すスケルトン図である。車両にはエンジン１が搭載されており、このエンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジンが用いられる。ここでは、便宜上、エンジン１としてガソリンエンジンが搭載されている場合について説明するものであり、このエンジン１は、吸排気装置、潤滑装置、冷却装置、燃料噴射装置、点火装置、始動装置などを備えた公知のものを用いることができる。
【００１８】
そして、エンジン１の出力側には無段変速機（ＣＶＴ）２が設けられている。この無段変速機２は中空のケーシングＫ１の内部に設けられている。無段変速機２は、相互に平行に配置されたインプットシャフト３およびインターミディエイトシャフト４を有している。また、前記エンジン１はクランクシャフト５を有し、クランクシャフト５とインプットシャフト３とが同一軸線上に配置されている。そして、クランクシャフト５とインプットシャフト３との間のトルク伝達経路には、発進クラッチＣ１が設けられている。この発進クラッチＣ１は、複数のクラッチプレート（図示せず）および複数のクラッチディスク（図示せず）と、リターンスプリング（図示せず）および油圧サーボ機構（図示せず）とを有する油圧式の湿式多板クラッチである。
【００１９】
前記無段変速機２は、駆動側プーリ６および従動側プーリ７を有している。駆動側プーリ６はインプットシャフト３側に設けられており、従動側プーリ７はインターミディエイトシャフト４側に設けられている。駆動側プーリ６は、固定シーブ８および可動シーブ９を有している、固定シーブ８はインプットシャフト３に固定されており、可動シーブ９はインプットシャフト３の軸線方向に移動できるように構成されている。また、この可動シーブ９をインプットシャフト３の軸線方向に動作させる油圧アクチュエータ１０が設けられている。この油圧アクチュエータ１０は、インプットシャフト３の軸線方向に動作するピストン（図示せず）およびリターンスプリング（図示せず）などを備えた公知のものである。
【００２０】
一方、従動側プーリ７は、固定シーブ１１および可動シーブ１２を有している。固定シーブ１１はインターミディエイトシャフト４に固定されており、可動シーブ１２はインターミディエイトシャフト４の軸線方向に移動できるように構成されている。また、この可動シーブ１２をインターミディエイトシャフト４の軸線方向に動作させる油圧アクチュエータ１３が設けられている。この油圧アクチュエータ１３は、インターミディエイトシャフト４の軸線方向に動作するピストン（図示せず）およびリターンスプリング（図示せず）などを備えた公知のものである。さらに、駆動側プーリ６および従動側プーリ７に対してベルト１４が巻き掛けられている。つまり、駆動側プーリ６と従動側プーリ７との間では、ベルト１４を介して、摩擦力によりトルクの伝達がおこなわれる。
【００２１】
また、ケーシングＫ１の内部には、モータ・ジェネレータ１５およびトルク付加経路１６が設けられている。モータ・ジェネレータ１５は、機械エネルギと電気エネルギとを相互に変換する機能を備えている。具体的には、供給される電力の電流値に応じたトルクを出力する電動機としての機能（力行機能）と、外部から入力される動力により電気エネルギを発生する発電機としての機能（回生機能）とを兼備している。
【００２２】
前記トルク付加経路１６は、モータ・ジェネレータ１５のトルクを無段変速機２の出力側に伝達するためのものであり、トルク付加経路１６は遊星歯車機構１７を有している。この遊星歯車機構１７は、２つのプラネタリギヤユニットを組み合わせて構成された、いわゆるラビニヨ型遊星歯車機構である。この遊星歯車機構１７は、第１サンギヤ１８および第１中空シャフト１９を有している。この第１サンギヤ１８はインターミディエイトシャフト４に設けられている。第１中空シャフト１９は、インターミディエイトシャフト４の外周に対して、このインターミディエイトシャフト４と相対回転可能な状態で取り付けられている。この第１中空シャフト１９には第２サンギヤ２０が設けられている。また、インターミディエイトシャフト４と第１中空シャフト１９との間のトルク伝達状態を制御するクラッチＣ２が設けられている。さらに、ケーシングＫ１側には、第１中空シャフト１９の回転・停止を制御する第１のブレーキＢ１が設けられている。
【００２３】
一方、第１サンギヤ１８の外側にはリングギヤ２１が配置されており、このリングギヤ２１および第２サンギヤ２０に噛み合う第２ピニオンギヤ２２が設けられている。また、この第２ピニオンギヤ２２および第１サンギヤ１８に噛み合う第１ピニオンギヤ２３が設けられている。さらに、インターミディエイトシャフト４の外周には、このインターミディエイトシャフト４と相対回転可能に構成された第２中空シャフト２４が設けられている。また、第２ピニオンギヤ２２および第１ピニオンギヤ２３を保持するキャリヤ２５が設けられており、キャリヤ２５と第２中空シャフト２４とがトルク伝達可能に連結されている。さらに、ケーシングＫ１側には、リングギヤ２１の回転・固定を制御するリバースブレーキＢＲが設けられている。さらにまた、第２中空シャフト２４にはギヤ２６が形成されている。
【００２４】
ところで、前記第１中空シャフト１９の外周にはギヤ２７が設けられており、モータ・ジェネレータ１５の出力軸１５Ａにはギヤ２８が設けられている。また、インターミディエイトシャフト４と相互に平行なシャフト２９Ａが設けられており、シャフト２９Ａにはギヤ２９が形成されている。そして、ギヤ２７およびギヤ２８とギヤ２９とが噛み合わされている。
【００２５】
一方、インターミディエイトシャフト４と相互に平行なアウトプットシャフト３０が設けられている。このアウトプットシャフト３０も、ケーシングＫ１の内部に設けられている。アウトプットシャフト３０にはギヤ３１およびギヤ３２が設けられている。そして、ギヤ３１とギヤ２６とが噛合され、ギヤ３２と車輪３３とが、差動装置（図示せず）により、トルク伝達可能に接続されている。
【００２６】
つぎに図１に示すシステムを有する車両の制御系統を、図２のブロック図に基づいて説明する。まず、電子制御装置（ＥＣＵ）３４が設けられている。この電子制御装置３４は、エンジン１および無段変速機２ならびに摩擦係合装置（前述した各種のブレーキやクラッチなど）を制御するためのものである。
【００２７】
この電子制御装置３４は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置３４に対して、エンジン回転数センサ３５の信号、アクセル開度センサ３６の信号、スロットル開度センサ３７の信号、ブレーキスイッチ３８の信号、シフトレバー（図示せず）の操作状態を検出するシフトポジションセンサ３９の信号、駆動側プーリ６の回転数を検出する入力回転数センサ４０の信号、従動側プーリ７の回転数を検出する出力回転数センサ４１の信号、アウトプットシャフト３０の回転数を検出するアウトプットシャフト回転数センサ４２の信号などが入力されている。このアウトプットシャフト回転数センサ４２の信号に基づいて、車速が演算される。
【００２８】
さらに電子制御装置３４に対しては、燃料噴射装置４３および点火時期制御装置４４ならびに油圧制御装置４５が信号通信可能に接続されている。この油圧制御装置４５は、各種のソレノイドバルブ４６およびソレノイドバルブ４７を有している。各種のソレノイドバルブ４６は、シフトレバーの操作状態、またはその他の条件に基づいて、発進クラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、リバースブレーキＢＲに作用する油圧を制御するためのものである。また、ソレノイドバルブ４７は、油圧アクチュエータ１０，１３に作用する油圧を制御するためのものである。
【００２９】
また、電子制御装置３４には前記モータ・ジェネレータ用電子制御装置（コントローラ）４８が信号通信可能に接続されている。一方、前記モータ・ジェネレータ１５には、インバータ４９を介してバッテリ５０が電気的に接続されている。さらに、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４８と、モータ・ジェネレータ１５およびインバータ４９ならびにバッテリ５０とが信号通信可能に接続されている。そして、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４８は、バッテリ５０からモータ・ジェネレータ１５に供給される電力の電流値を検出、かつ、制御する機能と、モータ・ジェネレータ１５により発電される電気エネルギの電流値を検出する機能とを備えている。また、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４８は、モータ・ジェネレータ１５の回転数を制御する機能と、バッテリ５０の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）を検出および制御する機能とを備えている。
【００３０】
ここで、上記実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係を説明する。すなわち、エンジン１がこの発明の第１駆動力源に相当し、クランクシャフト５とインプットシャフト３とインターミディエイト４とアウトプットシャフト３０とにより、この発明のトルク伝達経路が構成されている。また、モータ・ジェネレータ１５がこの発明の第２駆動力源に相当し、ギヤ２７，２８，２９および第１中空シャフト１９により、この発明のトルク付加経路が構成されている。また、第１サンギヤ１８、第１ピニオンギヤ２２、第２ピニオンギヤ２３、リングギヤ２１、キャリヤ２５により、この発明の第１プラネタリギヤユニットが構成されている。さらに、第２サンギヤ２０、第１ピニオンギヤ２２、リングギヤ２１、キャリヤ２５により、この発明の第２プラネタリギヤユニットが構成されている。
【００３１】
つぎに、上記構成を有するハイブリッド車の動作および制御について説明する。まず、シフトレバーの操作により、エンジン１またはモータ・ジェネレータ１５の少なくとも一方のトルク（言い換えれば動力）を車輪３３に伝達させるための状態を設定する走行ポジションと、エンジン１およびモータ・ジェネレータ１５のトルクがいずれも車輪３３に伝達されない状態を設定する非走行ポジションとを選択することができる。走行ポジションとしては、例えば、ドライブポジション、リバースポジションなどがあり、非走行ポジションとしては、例えばニュートラルポジション、パーキングポジションなどがある。このドライブポジションは車両を前進させるためのポジションであり、リバースポジションは車両を後退させるためのポジションである。
【００３２】
そして、走行ポジションが選択された場合は、車両の状態、例えば、車速およびアクセル開度もしくはスロットル開度あるいはシフトポジションに基づいて、、各種の走行パターンが選択され、その走行パターンに対応する制御がおこなわれる。この走行パターンには、図３に示すように、クリープ走行、通常発進、通常走行、回生ブレーキ、後退の各パターンがある。そして、シフトレバーによりドライブポジションが選択されている場合は、クリープ走行、通常発進、通常走行、回生ブレーキの各パターンのいずれかを選択することができる。また、リバースポジションが選択されている場合は、後退パターンが選択される。
【００３３】
以下、各走行パターンに対応する制御を、図３および図４を参照しながら説明する。この図３には、各走行パターンと、クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置の状態との対応関係が示されている。また、図３には、各走行パターンにおける駆動手段（車両の駆動力源）が併記されている。図３において、「○」印は摩擦係合装置が係合されることを意味し、空欄は摩擦係合装置が解放されることを意味し、「（△）」印は、車両が急発進する場合（例えば、アクセル開度大の時）に摩擦係合装置が係合されることを意味している。これに対して、図４は、各走行パターンにおいて、第１サンギヤ１８と第２サンギヤ２０とキャリヤ２５とリングギヤ２１との状態を示す共線図である。なお、図４において、「矢印」は回転方向を意味している。
【００３４】
まず、クリープ走行パターンは、イグニッションキー（図示せず）の操作以外の所定条件に基づいて、エンジン１の運転・停止を制御することのできる、いわゆるエコランシステムの起動中に選択される。具体的には、エンジン停止条件が成立してエンジン１が自動停止している際に、このエンジン１を運転状態に復帰させる復帰条件が成立した場合に、クリープ走行パターンが選択される。より具体的には、エンジン１の停止中に復帰条件が成立してからエンジン１が始動されるまでの間、車輪３３の駆動力を確保する目的で、クリープ走行パターンが選択される。ここで、エンジン停止条件は、例えば、アクセル開度が全閉であり、かつ、車速が零であり、かつ、ブレーキスイッチ３８がオンされた場合に成立する。また、復帰条件は、エンジン停止条件のうちの少なくとも１つが欠落した場合に成立する。
【００３５】
このクリープ走行制御では、クラッチＣ２が係合され、他のクラッチおよびブレーキが解放される。つまり、第２サンギヤ２０と第１サンギヤ１８とが直結状態になる。このため、モータ・ジェネレータ１５から出力されたトルクが、ギヤ２８，２９，２７を経由して第１サンギヤ１８および第２サンギヤ２０に伝達されるとともに、図４に示すように、第１サンギヤ１８および第２サンギヤ２０とキャリヤ２５とが一体回転する。このキャリヤ２５のトルクが第２中空シャフト２４およびギヤ２６を経由してアウトプットシャフト３０に伝達される。そして、アウトプットシャフト３０のトルクが車輪３３に伝達され、駆動力が発生する。このように、クリープ走行パターンが選択された場合は、モータ・ジェネレータ１５を駆動手段として車両が走行する。
【００３６】
つぎに、通常発進パターンについて説明する。この実施形態では、車両が停止し、かつ、エンジン１の運転中において、発進要求が生じた場合に、通常発進パターンが選択される。発進要求の有無は、アクセル開度センサ３６の信号およびブレーキスイッチ３８の信号などに基づいて判断される。この通常発進パターンが選択されると、発進クラッチＣ１が係合され、その他のクラッチおよびブレーキが解放される。すると、エンジン１のクランクシャフト５から出力されたトルクが、無段変速機２のインプットシャフト３に伝達される。インプットシャフト３のトルクは、駆動側プーリ６およびベルト１４ならびに従動側プーリ７を経由してインターミディエイトシャフト４に伝達される。
【００３７】
上記のようにしてインターミディエイトシャフト４に伝達されたトルクは、第１サンギヤ１８および第１ピニオンギヤ２３を経由してキャリヤ２５に伝達される。一方、モータ・ジェネレータ１５のトルクが、ギヤ２８，２９，２７を経由して第２サンギヤ２０に伝達されている。このため、第２サンギヤ２０が反力要素となり、第１サンギヤ１８の回転速度が減速されてキャリヤ２５から出力される。キャリヤ２５のトルクは、第２中空シャフト２４およびギヤ２６を経由してアウトプットシャフト３０に伝達される。
【００３８】
図５は、車速と車両の駆動力との関係を示す駆動力線図である。この線図においては、車両の走行抵抗と、エンジントルクに変速比を乗算した値に相当する駆動力（基本駆動力）と、この基本駆動力をモータ・ジェネレータ１５によりアシストした領域（斜線で示す領域）とが示されている。この図５の駆動力線図に示すように、基本駆動力は、車速の上昇にともなって増加するとともに、所定車速を越えた時点から減少する特性を備えている。
【００３９】
そこで、通常発進パターンを選択することにより、所定車速未満における車両の駆動力を、アシスト領域の範囲で増加することができる。このように増加した状態の駆動力は、エンジンと無段変速機との間のトルク伝達経路に、いわゆるトルクコンバータが設けられているハイブリッド車とほぼ同様な状態になる。言い換えれば、モータ・ジェネレータ１５および遊星歯車機構１７により、トルクコンバータによるトルク増幅機能と同等のトルク増幅機能が得られる。
【００４０】
つまり、通常発進パターンが選択された場合は、エンジン１の回転速度がモータ・ジェネレータ１５のトルクにより減速され、その増幅されたトルクが車輪３３に伝達されて駆動力が発生する。言い換えれば、通常発進パターンが選択された場合は、エンジン１およびモータ・ジェネレータ１５が、車両の駆動手段になる。
【００４１】
また、発生した発進要求が、急発進要求である場合は、発進クラッチＣ１のほかにブレーキＢ１が係合される。この急発進要求の有無は、単位時間あたりのアクセル開度の変化率（言い換えれば、変化割合）が、所定値以上であるか否かなどに基づいて判断される。このようにブレーキＢ１が係合された場合は、図４に示すように、第２サンギヤ２０が固定される。このため、インターミディエイトシャフト４に伝達されるトルクが急激に増大した場合でも、反力要素である第２サンギヤ２０の回転を確実に防止することができ、車輪３３の駆動力を確保することができる。また、ブレーキＢ１は、その解放・係合の他にスリップ状態に制御することができる。このブレーキＢ１のスリップ状態で反力を受けることにより、モータ・ジェネレータ１５と協働して無段変速機２を変速させることができる。
【００４２】
さらに、車両が発進し、かつ、所定車速以上になった場合は、通常走行パターンが選択される。この通常走行パターンが選択されると、発進クラッチＣ１およびクラッチＣ２が係合され、他のクラッチおよびブレーキが解放される。このため、エンジントルクが前述と同様にしてインターミディエイトシャフト４に伝達されると、第１サンギヤ１８および第２サンギヤ２０ならびにキャリヤ２５が、図４に示すように一体回転する。そして、このキャリヤ２５のトルクが、前述と同様にして車輪３３に伝達される。したがって、この通常走行パターン選択された場合は、無段変速機２の変速比を制御することにより、図４の領域Ａ１の範囲で、アウトプットシャフト３０の回転数を制御することができる。
【００４３】
ここで、無段変速機２の変速比の制御について説明する。無段変速機２は、油圧アクチュエータ１０に作用する油圧を制御することにより、固定シーブ８と可動シーブ９との間の距離、すなわち溝幅が調整される。その結果、駆動側プーリ６におけるベルト１４の巻き掛け半径が変化し、無段変速機２の変速比（つまり、インプットシャフト３の回転数をインターミディエイトシャフト４の回転数で除した値）が、無段階（連続的）に制御される。また、これにともない油圧アクチュエータ１３に作用する油圧を制御することにより、固定シーブ１１と可動シーブ１２との間の溝幅が調整され、ベルト１４の張力（言い換えれば、無段変速機２のトルク容量）が制御される。
【００４４】
一方、前記電子制御装置３４には、各種のセンサから信号が入力されており、電子制御装置３４は入力信号およびその他のデータに基づいて、エンジン１および無段変速機２ならびに各種の摩擦係合装置を制御する。このため、電子制御装置３４には、各種のデータが予め記憶されている。例えば、無段変速機用変速マップおよびエンジン用最適燃費線などが記憶されている。無段変速機用変速マップは、無段変速機２の変速比を制御するためのもので、車両状態、例えばアクセル開度（またはスロットル開度）および車速などに対応する無段変速機２の変速比が設定されている。
【００４５】
また、エンジン最適燃費曲線は、エンジントルクおよびエンジン回転数などの条件をパラメータとして、燃費の良否を判断するためのものである。そして、車速およびアクセル開度などに基づいて加速要求を判断し、その判断結果に基づいて目標エンジン出力を求める。この演算結果および最適燃費曲線に基づいて、目標エンジン回転数を求め、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるように、無段変速機２の変速比が制御される。このような無段変速機２の変速制御およびエンジン回転数の制御は、通常発進パターンまたは通常走行パターンに適用される。
【００４６】
前記後退パターンが選択された場合は、発進クラッチＣ１およびリバースブレーキＢＲが係合され、その他のブレーキおよびクラッチが解放される。つまり、リングギヤ２１が固定された状態になる。このため、インターミディエイトシャフト４のトルクが第１ピニオンギヤ２３に伝達されると、リングギヤ２１が反力要素になるとともに、キャリヤ２５が、ほかの走行パターンの場合とは逆方向に回転する。なお、モータ・ジェネレータ１５からトルクは伝達されていない。このように、後退パターンが選択された場合は、エンジン１が車両の駆動手段になる。
【００４７】
つぎに回生ブレーキパターンの制御を説明する。この回生ブレーキパターンは、車両の減速時、具体的には車両が惰力走行する場合に選択される。この回生ブレーキパターンが選択された場合は、クラッチＣ２が係合され、そのほかのクラッチおよびブレーキが解放される。そして、惰力走行にともなって車輪３３の動力（言い換えれば運動エネルギ）がギヤ３２およびアウトプットシャフト３０ならびにギヤ３１を経由してギヤ２６に伝達される。また、ギヤ２６の動力がキャリヤ２５を経由して第１サンギヤ１８および第２サンギヤ２０に伝達される。
【００４８】
ここで、クラッチＣ２の係合により、第１サンギヤ１８および第２サンギヤ２０が直結状態になっているため、第１サンギヤ１８および第２サンギヤ２０の動力が、共にギヤ２７，２９，２８を経由してモータ・ジェネレータ１５に伝達される。そして、モータ・ジェネレータ１５が発電機として機能し、発生した電気エネルギがインバータ４９を経由してバッテリ５０に充電される。
【００４９】
以上のように、図１ないし図５の実施形態によれば、無段変速機２から出力されるトルクを、モータ・ジェネレータ１５および遊星歯車機構１７により増幅してから車輪３３に伝達することができる。言い換えれば、無段変速機２の変速比の制御幅が見かけ上拡大されていることになる。このため、加速要求に応じて車輪３３に伝達するべきトルクに対して、エンジン１から無段変速機２に入力されるトルクを可及的に小さくすることができる。したがって、無段変速機２の駆動側プーリ６および従動側プーリ７とベルト１４との接触部分の滑りが抑制され、無段変速機２における動力の伝達効率が向上し、かつ、無段変速機２の耐久性が向上する。さらに別の見方をすれば、無段変速機２により伝達するべきトルクが小さくなることにより、駆動側プーリ６および従動側プーリ７ならびにベルト１４のコンパクト化を図ることができる。
【００５０】
また、車両の発進時における駆動力を、モータ・ジェネレータ１５および遊星歯車機構１７の機能により増加（言い換えれば、アシスト）することができ、車両の発進性能が向上する。このモータ・ジェネレータ１５によるアシスト領域は、加速要求、例えばアクセル開度および車速などに基づいて決定される。さらに、回生ブレーキパターンが選択された場合は、車輪３３の動力によりモータ・ジェネレータ１５を発電機として機能させ、発生した電気エネルギを回収することができる。さらにまた、車輪３３に対して、モータ・ジェネレータ１５と無段変速機２とが並列的に配置されており、かつ、回生ブレーキ制御時には、発進クラッチＣ１が解放される。
【００５１】
このため、車輪３３の動力がエンジン１に伝達さなくなり、車輪３３の動力がエンジン１の引きずりに浪費されることがない。したがって、モータ・ジェネレータ１５による発電効率、すなわち電気エネルギ回収効率を向上させることができる。また、クラッチＣ２が係合された場合は、第１サンギヤ１８と第２サンギヤ２０とが一体回転するため、減速時のアウトプットシャフト３０の回転数に応じた回転数で、モータ・ジェネレータ１５を発電機として機能させることができる。
【００５２】
また、モータ・ジェネレータ１５が、遊星歯車機構１７の第２サンギヤ２０に対してトルクを伝達することができるように、遊星歯車機構１７とは別にギヤ２７，２８，２９が設けられている。このため、無段変速機２および遊星歯車機構１７を有する既存のシステムに対して、モータ・ジェネレータ１５およびギヤ２７，２８，２９を新規に追加するだけで、図１のシステムを構成することができる。つまり、既存のシステムと、その構成部品を共通化することができ、既存のシステムの一部を変更するだけで済む。さらには、モータ・ジェネレータ１５が無段変速機２および遊星歯車機構１７の外部に別対で取り付けられるように構成されている。したがって、量産性のよいモータ・ジェネレータを用いることができる。このような理由により、ハイブリッド車の製造コストを抑制することができる。
【００５３】
また、通常発進パターンまたは通常走行パターンのように、ブレーキＢ１またはクラッチＣ２のいずれかを係合させることにより、遊星歯車機構１７の変速比を２段階に制御することができる。
【００５４】
図６は、請求項１および４の発明に対応するハイブリッド車の実施形態を示すスケルトン図である。図６の構成のうち、図１の構成と同様の構成については、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。無段変速機２の出力側には中空シャフト５１が設けられており、中空シャフト５１の内部には、中空シャフト５１と相互に相対回転可能なシャフト５２が設けられている。また、シャフト５２と相互に平行なシャフト５３が設けられている。
【００５５】
前記従動側プーリ７の固定シーブ１１は、中空シャフト５１に固定されており、可動シーブ１２は中空シャフト５１の軸線方向に移動可能に設けられている。また、可動シーブ１２を中空シャフト５１の軸線方向に動作させる油圧アクチュエータ１３が設けられている。
【００５６】
一方、前記中空シャフト５１とシャフト５３との間のトルク伝達状態を制御する遊星歯車機構５４が設けられている。無段変速機２および遊星歯車機構５４は、ケーシングＫ２の内部に設けられている。この遊星歯車機構５４は、同一軸線上に配置された第１プラネタリギヤユニット５５および第２プラネタリギヤユニット５６を有している。第１プラネタリギヤユニット５５は、第２プラネタリギヤユニット５６よりも無段変速機２に近い位置に配置されている。第１プラネタリギヤユニット５５は、第１サンギヤ５７と、第１サンギヤ５７の外側に設けられた第１リングギヤ５８と、第１サンギヤ５７および第２リングギヤ５８に噛合された第１ピニオンギヤ５９を保持する第１キャリヤ６０とを有している。
【００５７】
また、第２プラネタリギヤユニット５６は、第２サンギヤ６１と、第２サンギヤ６１の外側に設けられた第２リングギヤ６２と、第２サンギヤ６１および第２リングギヤ６２に噛合された第２ピニオンギヤ６３を保持する第２キャリヤ６４とを有している。さらに、第１リングギヤ５８および第２リングギヤ６２の外側にはコネクティングドラム６５が設けられており、このコネクティングドラム６５と第１リングギヤ５８および第２キャリヤ６４とが一体的に連結されている。また、シャフト５２の一端がコネクティングドラム６５の内部に配置されている。このシャフト５２におけるコネクティングドラム６５の内部側の端部と第２リングギヤ６２とが一体的に連結されている。また、第１キャリヤ６０と中空シャフト５１との間のトルク伝達状態を制御するクラッチＣ２が設けられている。さらに、ケーシングＫ２側には、第１キャリヤ６０の回転・固定を制御するリバースブレーキＢＲが設けられている。
【００５８】
コネクティングドラム６５の外端部には、シャフト５２と同一軸線上に設けられたシャフト６６が取り付けられている。このシャフト６６にはギヤ６７が形成されている。前記シャフト５３にはギヤ６８およびギヤ６９が形成されており、ギヤ６８とギヤ６７とが噛合されている。そして、ギヤ６９が、差動装置（図示せず）を介して車輪３３側にトルク伝達可能に接続されている。
【００５９】
一方、ケーシングＫ２の他端、つまり駆動側プーリ６の配置位置とは反対側の位置には、モータ・ジェネレータ１５が設けられており、モータ・ジェネレータ１５の出力軸７０とシャフト５３とが相互に平行に配置されている。出力軸７０にはギヤ７１が形成されている。またケーシングＫ２側には、出力軸７０の回転・停止を制御するブレーキＢ１が設けられている。前記シャフト５２にはギヤ７２が形成されており、シャフト５２および出力軸７０と相互に平行なシャフト７３が設けられている。シャフト７３にはギヤ７４が形成され、ギヤ７４とギヤ７２およびギヤ７１とが噛合されている。この図６のシステムの制御系統としては、図２の制御系統を用いることができる。
【００６０】
ここで、図６の実施形態とこの発明との対応関係を説明する。すなわち、インプットシャフト３、中空シャフト５１、シャフト６６、アウトプットシャフト５３、ギヤ６７，６８，６９により、この発明のトルク伝達経路が構成されている。また、出力軸７０およびギヤ７１，７４，７２ならびにシャフト５２，７３などの構成により、この発明のトルク付加経路が形成されている。
【００６１】
図６のシステムで選択される走行パターンは、図３の各走行パターンと同じである。そこで、図６のシステムの制御内容を、図７を参照しながら説明する。図７は、各走行パターンにおいて、第１サンギヤ５７と第２サンギヤ６１と第１キャリヤ６０と第１リングギヤ５８および第２キャリヤ６４と第２リングギヤ６２との状態を示す共線図である。なお、図７において、「矢印」は回転方向を意味している。
【００６２】
まず、クリープ走行パターンが選択された場合は、クラッチＣ２が係合され、他のブレーキおよびクラッチが解放されるとともに、モータ・ジェネレータ１５のトルクが、ギヤ７１，７４，７２を経由してシャフト５２に伝達される。すると、図７に示すように、第２サンギヤ６１および第２キャリヤ６４ならびに第２リングギヤ６２が一体回転し、そのトルクがコネクティングドラム６５を経由してシャフト６６に伝達される。シャフト６６のトルクは、ギヤ６７，６８を経由してアウトプットシャフト５３に伝達され、アウトプットシャフト５３のトルクが車輪３３に伝達されて駆動力を発生する。なお、このクリープ走行パターンにおいては、未だエンジン１のトルクはインプットシャフト３には伝達されていない。したがって、図６の実施形態においても、クリープ走行パターンが選択された場合は、モータ・ジェネレータ１５が車両の駆動手段になる。
【００６３】
つぎに、通常発進パターンが選択された場合は、発進クラッチＣ１が係合され、その他のクラッチおよびブレーキが解放される。すると、エンジン１のクランクシャフト５から出力されたトルクが、無段変速機２を経由して中空シャフト５１および第２サンギヤ６１に伝達される。また、モータ・ジェネレータ１５のトルクが、シャフト５２を経由して第２サンギヤ６３に伝達される。すると、図７に示すように、第２リングギヤ６２が固定されて反力要素となる。このため、車両が発進する瞬間に第２リングギヤ６２が固定されて反力要素となり、第２サンギヤ６１の回転速度が減速されて第２キャリヤ６４から出力される。
【００６４】
このように、モータ・ジェネレータ１５のトルクにより、アウトプットシャフト５３の回転数（出力回転数）を領域Ｄ１の範囲で制御することができる。なお、急発進時などのように、無段変速機２を経由して中空シャフト５１に伝達されるトルクが急激に増大する場合は、ブレーキＢ１を係合することにより、第２リングギヤ６２を確実に固定することができる。
【００６５】
さらに、通常走行パターンが選択された場合は、発進クラッチＣ１およびクラッチＣ２が係合され、他のクラッチおよびブレーキが解放される。このため、エンジントルクが前述と同様にして中空シャフト５１に伝達されると、図７のように、第１サンギヤ５７および第１キャリヤ６１ならびに第１リングギヤ５８が一体回転する。したがって、この通常走行パターンが選択された場合は、無段変速機２の変速比を制御することにより、領域Ｅ１の範囲で出力回転数を制御することができる。
【００６６】
また、通常走行パターンが選択された場合は、加速要求の程度に応じて、モータ・ジェネレータ１５のトルクを第２リングギヤ６２を経由して第２キャリヤ６４に伝達することにより、無段変速機２の出力トルクに対して、モータ・ジェネレータ１５のトルクを加算することができる。このように、通常走行パターンが選択された場合は、車両の駆動手段として、少なくともエンジン１が用いられる。
【００６７】
さらにまた、後退パターンが選択された場合は、発進クラッチＣ１およびリバースブレーキＢＲが係合され、その他のブレーキおよびクラッチが解放される。つまり、第１キャリヤ６０が固定された状態になる。このため、無段変速機２の出力トルクが第１サンギヤ５７に伝達されると、図７に示すように、第１サンギヤ５７の回転速度が逆転減速されて第１サンギヤ５８に伝達される。このため、アウトプットシャフト５３の回転方向は、他の走行パターンの場合とは逆方向になり、車両が後退する。なお、後退パターンが選択された場合は、モータ・ジェネレータ１５からトルクが出力されない。このように、後退パターンが選択された場合は、車両の駆動手段がエンジン１になる。
【００６８】
つぎに、車両が惰力走行状態になり、回生ブレーキパターンが選択された場合は、クラッチＣ２が係合され、そのほかのクラッチおよびブレーキが解放される。そして、車輪３３の動力がギヤ６９およびアウトプットシャフト５３ならびにギヤ６８，６７を経由してシャフト６６に伝達される。そして、シャフト６６のトルクがコネクティングドラム６５に伝達されると、第２キャリヤ６４および第２リングギヤ６２ならびに第２サンギヤ６１が一体回転する。そして、シャフト５１のトルクがギヤ７２，７４，７１を経由してモータ・ジェネレータ１５に伝達される。すると、モータ・ジェネレータ１５が発電機として機能する。発生した電気エネルギがインバータ４９を経由してバッテリ５０に充電される。
【００６９】
以上のように、図６の実施形態においても、無段変速機２から出力されるトルクを、モータ・ジェネレータ１５および遊星歯車機構５４の機能により増幅してから車輪３３に伝達することができる。したがって、図６の実施形態においても、図１ないし図５の実施形態と同様の効果を得られる。また、その他に図６の実施形態で得られる効果は、図１ないし図５の実施形態と同様である。なお、図１ないし図７の実施形態は、ＦＦ車（エンジン前置き前輪駆動車）またはＦＲ（エンジン前置き後輪駆動車）のいずれにも適用することができる。
【００７０】
ところで、従来、車両の走行時に、エンジンの出力を、電動機の機能により補助（アシスト）することのできるハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、エンジンの出力側に電動機が配置され、電動機と車輪との間のトルク伝達経路に変速機が設けられている。また、このハイブリッド車においては、車両の減速時に、車輪から入力される動力を電動機に伝達して、電動機を発電機として機能させることにより、発生した電気エネルギを回収することも可能である。
【００７１】
このようなハイブリッド車において、電動機を可及的に小型化する一方、大きなアシストトルクを得ようとすると、変速機の減速比を大きく設定する必要がある。しかしながら、変速機の減速比を大きく設定した場合は、変速機の変速比が大きい状態で高速走行すると、電動機の回転数が許容回転数を超えて、電動機が過熱するなどの問題が生じる。
【００７２】
また、変速機には、湿式多板クラッチやバンドブレーキなどのように、油圧制御により動作する摩擦係合装置が設けられている。このため、前述のように、変速機の変速比を大きく設定するためには、これらの摩擦係合装置を含むシステムの構造が、複雑化および大重量化する問題がある。また、摩擦係合装置の係合・解放の切り換えタイミングや油圧制御などが複雑になる。したがって、これらの摩擦係合装置の係合・解放および油圧を制御するために設けられている電子制御装置の制御回路が必要になる。これらの理由により製造コストが上昇する可能性がある。そこで、これらの課題を解決することのできるハイブリッド車の実施形態を図８に基づいて説明する。
【００７３】
図８は、請求項１および５の発明に対応する実施形態であり、図８に示すハイブリッド車は、ＦＦ形式（エンジン前置き前輪駆動）の車両である。そして、エンジン１のクランクシャフト５にはフライホイール７５が設けられている。そして、図８においては、クランクシャフト５を車両の幅方向に配置した、いわゆるエンジン横置き形式が採用されている。また、クランクシャフト５と同一軸線上にはインプットシャフト７６が設けられている。このインプットシャフト７６とフライホイール７５との間のトルク伝達経路には、ダンパ７７が設けられている。
【００７４】
このインプットシャフト７６に対応する第１遊星歯車機構７８が設けられている。第１遊星歯車機構７８はケーシングＫ３の内部に設けられている。第１遊星歯車機構７８は、インプットシャフト７６に形成されたサンギヤ７９と、サンギヤ７９の外側に設けられたリングギヤ８０と、サンギヤ７９に噛み合わされた第１ピニオンギヤ８１と、第１ピニオンギヤ８１およびリングギヤ８０に噛み合わされた第２ピニオンギヤ８２と、第１ピニオンギヤ８１および第２ピニオンギヤ８２を保持したキャリヤ８３とを有している。つまり、第１遊星歯車機構７８は、いわゆるダブルピニオン式の遊星歯車機構である。
【００７５】
また、第１遊星歯車機構７８に対応して、ケーシングＫ３側には、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が設けられている。クラッチＣ０は、キャリヤ８３とインプットシャフト７６との間のトルク伝達状態を制御するものであり、ブレーキＢ０は、リングギヤ８０の回転・固定を制御するものである。このように、第１遊星歯車機構７８は、第１ピニオンギヤ８１および第２ピニオンギヤ８２を有する、いわゆるダブルピニオン形式の遊星歯車機構である。
【００７６】
さらに、キャリヤ８３には中空シャフト８４が連結されており、中空シャフト８４はインプットシャフト７６の外側に取り付けられている。この中空シャフト８４とインプットシャフト７６とは相対回転可能である。一方、インプットシャフト７６と相互に平行なインターミディエイトシャフト８５が設けられている。そして、ケーシングＫ３の内部には、インプットシャフト７６とインターミディエイトシャフト８５との間で相互にトルク伝達をおこなうための無段変速機２が設けられている。図８の無段変速機２の構成のうち、図１の無段変速機２の構成と同じ部分については、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
駆動側プーリ６の固定シーブ８は、中空シャフト８４に固定されている。また、駆動側プーリ６の可動シーブ９は、中空シャフト８４の軸線方向に移動可能である。一方、従動側プーリ７の固定シーブ１１は、インターミディエイトシャフト８５に固定されている。また、従動側プーリ７の可動シーブ１２は、インターミディエイトシャフト８５の軸線方向に移動可能である。
【００７８】
さらに、ケーシングＫ３の内部には、インターミディエイトシャフト８５と同一軸線上にモータ・ジェネレータ１５が設けられている。また、インターミディエイトシャフト８５とモータ・ジェネレータ１５との間のトルク伝達経路には第２遊星歯車機構８６が設けられている。この第２遊星歯車機構８６は、モータ・ジェネレータ１５の出力軸８７に形成されたサンギヤ８８と、サンギヤ８８の外側に配置されたリングギヤ８９と、サンギヤ８８およびリングギヤ８９に噛合されたピニオンギヤ９０を保持したキャリヤ９１とを有している。このキャリヤ９１が、インターミディエイトシャフト８５の一方の軸端に連結されている。
【００７９】
また、リングギヤ８９はコネクティングドラム９２の内周に形成されている。そして、第１一方向クラッチＦ１の内輪がインターミディエイトシャフト８５に取り付けられ、第１一方向クラッチＦ１の外輪がコネクティングドラム９２に取り付けられている。さらに、第２一方向クラッチＦ２の内輪がコネクティングドラム９２に取り付けられている。ケーシングＫ３側には、第２一方向クラッチＦ２の外輪の回転・固定を制御するブレーキＢ１が設けられている。
【００８０】
前記インターミディエイトシャフト８５におけるエンジン１側の端部にはギヤ９３が形成されている。さらにケーシングＫ３の内部には、インターミディエイトシャフト８５と相互に平行なアウトプットシャフト９４が設けられている。このアウトプットシャフト９４にはギヤ９５およびギヤ９６が形成されている。そして、ギヤ９３とギヤ９５とが噛合されている。
【００８１】
一方、ケーシングＫ３の内部には、デファレンシャル９７が設けられており、このデファレンシャル９７のリングギヤ９８とギヤ９６とが噛合されている。デファレンシャル９７は、デフケース、ピニオンギヤ、サイドギヤなどを有する公知のものである。このデファレンシャル９７の出力側には、左右のフロントドライブシャフト９９が連結されている。各フロントドライブシャフト９９は、ケーシングＫ３の外部に露出している。この各フロントドライブシャフト９９には左右の車輪（つまり前輪）３３が別個に連結されている。図８のシステムに対しても、図２の制御系統を適用することができる。この場合は、図２に示す油圧制御装置４５により、クラッチＣ０、ブレーキＢ０，Ｂ１に作用する油圧が制御される。
【００８２】
ここで、図８の実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係を説明する。第２遊星歯車機構８６がこの発明の遊星歯車機構に相当する。また、インプットシャフト７６、インターミディエイトシャフト８５、シャフト９４、デファレンシャル９７、フロントドライブシャフト９９により、この発明のトルク伝達経路が形成されている。さらに、出力軸８７およびコネクティングドラム９２ならびにインターミディエイトシャフト８５などの構成により、この発明のトルク付加経路が形成されている。
【００８３】
つぎに、図８の実施形態に対応する制御を、図９の図表に基づいて説明する。図９は、各種の走行パターンと、摩擦係合装置の状態および駆動・被駆動手段との関係を示す図表である。図８の実施形態においても、車両の走行状態に基づいて、クリープ走行、通常発進走行、通常走行、回生ブレーキ、後退などの各走行パターンに対応する制御をおこなうことができる。これらの各走行パターンと車両の走行状態との関係は、図３の場合と同様である。この図９において、「○」印は摩擦係合装置が係合されることを意味し、「△」印は急発進時に摩擦係合装置が係合されることを意味し、空欄は摩擦係合装置が解放されることを意味している。
【００８４】
まず、クリープ走行パターンが選択された場合は、ブレーキＢ１および第２一方向クラッチＦ２が係合され、その他のクラッチおよびブレーキが解放される。つまり、リングギヤ８９が固定された状態になる。また、クラッチＣ０およびブレーキＢ０が解放されており、エンジン１と無段変速機２との間のトルク伝達経路が遮断される。この状態において、モータ・ジェネレータ１５のトルクがサンギヤ８８に伝達されると、リングギヤ８９が反力要素として機能するため、サンギヤ８８の回転速度がキャリヤ９１に対して減速伝達されるとともに、ついで、このトルクがインターミディエイトシャフト８５に伝達される。つまり、第２遊星歯車機構８６は、モータ・ジェネレータ１５の回転速度を減速する、いわゆる変速機としての機能を有している。
【００８５】
このインターミディエイトシャフト８５のトルクは、ギヤ９３，９５およびアウトプットシャフト９４ならびにギヤ９６を経由してデファレンシャル９７に伝達される。そして、デファレンシャル９７に伝達されたトルクがフロントドライブシャフト９９により左右の車輪３３に伝達され、駆動力が発生する。このように、クリープ走行時にはモータ・ジェネレータ１５が車両の駆動手段となる。
【００８６】
また、通常発進パターンが選択された場合は、ブレーキＢ１および第２一方向クラッチＦ２ならびにクラッチＣ０が係合され、その他のクラッチおよびブレーキが解放される。この状態でエンジン１のトルクがインプットシャフト７６に伝達されると、サンギヤ７９およびキャリヤ８３が一体的に回転することにより、そのトルクが中空シャフト８４を経由して無段変速機２に伝達される。無段変速機２に入力されたトルクは、駆動側プーリ６およびベルト１４ならびに従動側プーリ７を経由してインターミディエイトシャフト８５に伝達される。ここで、無段変速機２の制御内容は、図１の実施形態と同様である。
【００８７】
一方、第２一方向クラッチＦ２およびブレーキＢ１が係合されているため、クリープ走行制御時と同様にして、モータ・ジェネレータ１５の回転速度がインターミディエイトシャフト８５に対して減速伝達される。このため、無段変速機２の出力トルクに対して、モータ・ジェネレータ１５のトルクを付加したトルクが加算され、この加算されたトルクがアウトプットシャフト９４に伝達される。このように、通常発進時においては、エンジン１およびモータ・ジェネレータ１５が車両の駆動手段になっている。
【００８８】
さらに通常走行パターンが選択された場合は、ブレーキＢ１およびクラッチＣ０が係合され、その他のクラッチおよびブレーキが解放される。そして、エンジン１のトルクが、通常発進パターン時と同様にして無段変速機２に入力されるとともに、無段変速機２から出力されたトルクがアウトプットシャフト９４に伝達される。この場合には、モータ・ジェネレータ１５からトルクは出力されず、車両の駆動手段がエンジン１のみになる。これに対して、加速要求が所定値以上になった場合は、モータ・ジェネレータ１５が駆動され、そのトルクがリングギヤ８９に伝達されて第２一方向クラッチＦ２が係合される。その結果、リングギヤ８９が反力要素として機能し、モータ・ジェネレータ１５の回転速度が、インターミディエイトシャフト８５に対して減速伝達される。つまり、通常走行パターンが選択された場合も、通常発進パターンが選択された場合と同様に、エンジン１およびモータ・ジェネレータ１５が車両の駆動手段になる。
【００８９】
また、後退パターンが選択された場合は、ブレーキＢ０が係合され、その他のブレーキおよびクラッチが解放される。このためエンジン１のトルクがインプットシャフト７６に伝達されると、リングギヤ８２が反力要素として機能し、キャリヤ８３が前進時とは逆方向に回転する。以下、キャリヤ８３から出力されたトルクの伝達経路は、通常発進時と同様であり、車輪３３にトルクが伝達されて車両を後退させる駆動力が発生する。なお、この後退時には、インターミディエイトシャフト８５の回転が第２遊星歯車機構８６を経由してモータ・ジェネレータ１５にも伝達される。しかし、ブレーキＢ１が解放されているために、モータ・ジェネレータ１５を停止することができる。ただし、モータ・ジェネレータ１５の駆動力が必要な場合は、モータ・ジェネレータ１５を前述とは逆方向に回転させることにより、第２遊星歯車機構８６の第１一方向クラッチＦ１が係合され、モータ・ジェネレータ１５とインターミディエイトシャフト８５とが直結状態になる。
【００９０】
さらに回生ブレーキパターンが選択された場合は、また、油圧制御装置４５によりブレーキＢ１が継続して係合されるが、その他のブレーキおよびクラッチが解放され、モータ・ジェネレータ１５が発電機として起動される。一方、車輪３３の動力がデファレンシャル９７を経由してインターミディエイトシャフト８５に伝達される。
【００９１】
すると、第１一方向クラッチＦ１が係合されて、インターミディエイトシャフト８５のトルクにより、リングギヤ８９およびキャリヤ９１ならびにサンギヤ８８が一体回転し、インターミディエイトシャフト８５と出力軸８７とが直結状態になる。このようにして、インターミディエイトシャフト８５からモータ・ジェネレータ１５に動力が入力されて、モータ・ジェネレータ１５により得られた電気エネルギがバッテリ５０に充電される。このように、回生ブレーキパターンが選択された場合は、モータ・ジェネレータ１５が被駆動手段になる。上記のように、一方向クラッチＦ１，Ｆ２は、一方の回転要素が所定方向に回転した場合のみ係合されて他方の回転要素にトルクを伝達する役割と、所定の回転要素が回転する場合に他の回転要素を反力要素として機能させる役割とを果たしている。
【００９２】
以上のように、図８および図９の実施形態によれば、モータ・ジェネレータ１５のトルクが、第２遊星歯車機構８６により増幅されてから無段変速機２の出力側に伝達される。このため、無段変速機２のトルクとモータ・ジェネレータ１５のトルクとが加算されて車輪３３に伝達される。このため、車輪３３に伝達するべきトルクに対して、エンジン１から無段変速機２に入力されるトルクが可及的に小さなる。したがって、図８および図９の実施形態においても、図１ないし図３の実施形態と同様の理由により、無段変速機２の動力伝達効率および耐久性を向上させることができる。
【００９３】
また、無段変速機２から出力されたトルクに対して、モータ・ジェネレータ１５のトルクが付加されるように構成されている。このため、モータ・ジェネレータ１５をコンパクトにするために、無段変速機２の減速比を大きく設定した場合でも、高速走行時にモータ・ジェネレータ１５の回転数が上昇しすぎて許容回転数を超えることもない。したがって、モータ・ジェネレータ１５の過熱を防止し、その耐久性を向上することができる。
【００９４】
さらに、図８および図９の実施形態によれば、モータ・ジェネレータ１５の制御状態を、電動機（力行）と発電機（回生）とで相互に切り換えることにより、第１一方向クラッチＦ１が係合・解放される。そして、力行時と回生時とで、第２遊星歯車機構８６の入力側と出力側との変速比を異ならせる（つまり複数の変速段を設定する）ことができる。このため、アウトプットシャフト３０にトルク伝達可能に連結され、かつ、モータ・ジェネレータ１５のトルクを減速するための第２遊星歯車機構８６を、格別の制御システムによる制御なしに、減速状態と直結状態とを相互に切り換えることができるとともに、その切り換えタイミングや油圧を制御する必要もない。したがって、システムの簡略化および製造コストの抑制を図ることができる。
【００９５】
また、上記実施形態において、ベルト式の無段変速機以外の無段変速機を用いることもできる。たとえば、円弧形状の摩擦面を備えたディスクと、このディスクに液体を介して接触するパワーローラとを有するトロイダル形式の無段変速機に用いることができる。このトロイダル形式の無段変速機においては、いわゆるトラクション伝動によりトルクが伝達される。さらに、図１，図６，図８の実施形態において、発進クラッチＣ１または発進クラッチ７５に代えて、トルクコンバータを用いることもできる。
【００９６】
ここで、上記の具体例に基づいて開示した、この発明の特徴的な構成を列挙すれば以下のとおりである。すなわち、第１の手段は、駆動力源のトルクが変速機を経由して車輪に伝達されるように構成されているとともに、前記駆動力源と前記車輪との間のトルク伝達経路に対して電動機のトルクを入力することが可能であるとともに、変速機が、入力されたトルクを摩擦力などにより出力側に伝達する複数のトルク伝達部材を備えているハイブリッド車において、前記変速機から出力されたトルクに対して、前記電動機のトルクを遊星歯車機構を経由して付加するトルク付加経路が設けられていることを特徴とするハイブリッド車。
【００９７】
この第１手段において、無段変速機がベルト式無段変速機である場合は、駆動側プーリおよび従動側プーリならびにベルトが、複数のトルク伝達部材に相当する。また、無段変速機がトロイダル形式の無段変速機である場合は、パワーローラおよびディスクが複数のトルク伝達部材に相当する。また無段変速機が、油圧ポンプモータおよび油圧駆動モータにより動力の伝達をおこなう形式の油圧式変速機である場合は、油圧ポンプモータおよび油圧駆動モータが複数の伝達部材に相当する。この場合は、油圧式変速機の入力トルクが大きいと、油圧回路のオイル漏れなどにより動力の伝達効率が低下する可能性がある。
【００９８】
第２の手段は、駆動力源のトルクが第１変速機（無段変速機２に相当）を経由して車輪に伝達されるように構成されているとともに、前記駆動力源と前記車輪との間のトルク伝達経路に対して、発電機としての機能と電動機としての機能を有するモータ・ジェネレータがトルク伝達可能に接続されているとともに、駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、モータ・ジェネレータのトルクを第１変速機の出力側に伝達する制御と、車両の減速時に、車輪の動力をモータ・ジェネレータに入力してモータ・ジェネレータを発電機として機能させる制御とをおこなうことのできるハイブリッド車において、前記第１変速機から出力されたトルクに対して、前記モータ・ジェネレータのトルクを第２変速機（第２遊星歯車機構８６に相当）を経由して付加するトルク付加経路が設けられていることを特徴とするハイブリッド車。
【００９９】
前記第２の手段において、第２変速機のトルク伝達経路を切り換える切換手段としての複数の摩擦係合装置（第１一方向クラッチＦ１および第２一方向クラッチＦ２に相当）が設けられており、各摩擦係合装置の係合・解放状態を切り換えることにより、第２変速機の変速比が複数段階に制御されるように構成されているハイブリッド車。
【０１００】
前記第２の手段において、モータ・ジェネレータを発電機として機能させる場合と電動機として機能させる場合とでは、第２変速機の変速比が異なることを特徴とするハイブリッド車。前記第２の手段において、第２変速機が、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛み合うピニオンギヤを保持するキャリヤとを有する遊星歯車機構を備えており、キャリヤが第１変速機の出力側に一方向クラッチを介してトルク伝達可能に接続されていることを特徴とするハイブリッド車。前記第２の手段において、前記遊星歯車機構が、モータ・ジェネレータのトルクを第１変速機の出力側に伝達する場合は、トルクが減速伝達されるように制御され、前記遊星歯車機構が、車輪の動力をモータ・ジェネレータに入力する場合は直結状態に制御されることを特徴とするハイブリッド車。前記第２の手段において、前記遊星歯車機構の減速状態と直結状態とが、２つの回転要素を連結する一方向クラッチの係合・解放により、相互に切り換えられることを特徴とするハイブリッド車。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、車両の駆動力要求に応じたトルクを車輪に対して伝達する際に、変速機の出力側から車輪に伝達されるトルクを、第２駆動力源および遊星歯車機構の機能により、増加または増幅することができる。このため、第１駆動力源から変速機に入力されるトルクを可及的に小さくすることができる。したがって、変速機の入力側と出力側との間でトルクを伝達する部材同士の滑りが抑制され、この変速機の動力伝達効率が向上し、かつ、その耐久性が向上する。
【０１０２】
請求項２の発明によれば、変速機の出力側から車輪に伝達されるトルクを、第２駆動力源および複数のプラネタリギヤユニットの機能により、増加または増幅することができる。したがって、請求項１の発明と同様の効果を得られる。
【０１０３】
請求項３の発明によれば、変速機から出力されるトルクが第１サンギヤを経由してキャリヤに伝達される。そして、第２サンギヤに電動機のトルクが伝達されると、第２サンギヤが反力要素として機能するため、第１サンギヤの回転速度がキャリヤに対して減速伝達される。したがって、車両の駆動力要求の変化に対して、第１駆動力源から変速機に入力されるトルクを可及的に小さくすることができ、請求項１の発明と同様の効果を得られる。
【０１０４】
請求項４の発明によれば、変速機から出力されるトルクが第２サンギヤに伝達される。そして、第２駆動力源のトルクが第２リングギヤに伝達されると、第２リングギヤが反力要素として機能し、第２サンギヤのトルクが第２キャリヤに対して減速伝達される。したがって、車両の駆動力要求の変化に対して、第１駆動力源から変速機に入力されるトルクを可及的に小さくすることができ、請求項１の発明と同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るハイブリッド車の一実施形態を示すスケルトン図である。
【図２】 図１のシステムに対応する制御系統を示すブロック図である。
【図３】 図１に示された摩擦係合装置と、各走行パターンとの対応関係を示す図表である。
【図４】 図１の実施形態における遊星歯車機構の回転要素の状態を示す共線図である。
【図５】 この発明の制御例において、車速と駆動力との関係を示す線図である。
【図６】 この発明に係るハイブリッド車の他の実施形態を示すスケルトン図である。
【図７】 図６の実施形態における遊星歯車機構の回転要素の状態を示す共線図である。
【図８】 この発明に係るハイブリッド車の他の実施形態を示すスケルトン図である。
【図９】 図８に示されたシステムの摩擦係合装置と、各制御との対応関係を示す図表である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ２…無段変速機、 ３，７６…インプットシャフト、 ４，８５…インターミディエイトシャフト、 １５…モータ・ジェネレータ、 １６…トルク付加経路、 １７，５４…遊星歯車機構、 １８…第１サンギヤ、 １９…第１中空シャフト、 ２０…第２サンギヤ、 ２１…リングギヤ、 ２２…第１ピニオンギヤ、 ２３…第２ピニオンギヤ、 ２５…キャリヤ、 ２７，２８，２９…ギヤ、 ３０…アウトプットシャフト、 ３３…車輪、 ５２，５３，９４…シャフト、 ５５…第１プラネタリギヤユニット、 ５６…第２プラネタリギヤユニット、 ６７，６８，６９…ギヤ、 ８６…第２遊星歯車機構、 ８７…出力軸、 ９２…コネクティングドラム、 ９７…デファレンシャル、 ９９…フロントドライブシャフト。

Claims (4)

1. 第１駆動力源のトルクが変速機を経由して車輪に伝達されるように構成されているとともに、前記変速機の出力側と前記車輪との間のトルク伝達経路に対して第２駆動力源のトルクを入力することが可能に構成されているハイブリッド車において、
   前記トルク伝達経路に遊星歯車機構が設けられており、この遊星歯車機構の入力要素が前記変速機の出力側にトルク伝達可能に接続され、前記遊星歯車機構の出力要素が前記車輪にトルク伝達可能に接続されており、前記遊星歯車機構の反力要素が前記第２の駆動力源にトルク伝達可能に接続されているとともに、
   前記第１駆動力源のトルクが前記入力要素に伝達された場合に、前記反力要素で反力を受け持たせる走行パターンと、前記第１駆動力源のトルクが前記入力要素に伝達された場合に、前記入力要素および前記反力要素および前記出力要素を一体回転させる走行パターンとを選択可能であることを特徴とするハイブリッド車。
2. 前記遊星歯車機構が、同一軸線上に配置された複数のプラネタリギヤユニットを有していることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
3. 前記遊星歯車機構が、第１プラネタリギヤユニットおよび第２プラネタリギヤユニットを有し、第１プラネタリギヤユニットが、第１サンギヤおよびリングギヤと、前記第１サンギヤに噛合した第１ピニオンギヤと、この第１ピニオンギヤおよび前記リングギヤに噛合された第２ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤを保持したキャリヤとを有し、前記第２プラネタリギヤユニットが第２サンギヤを有し、この第２サンギヤが前記第２ピニオンギヤに噛合されているとともに、前記変速機の出力側と前記第１サンギヤとがトルク伝達可能に接続され、前記第２サンギヤと前記第２駆動力源の出力側とがトルク伝達可能に接続され、前記キャリヤと前記車輪側とがトルク伝達可能に接続されているとともに、前記第１サンギヤが前記入力要素であり、前記リングギヤが前記出力要素であり、前記第２サンギヤが前記反力要素であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
4. 前記遊星歯車機構が、相互に同心状に配置された第１プラネタリギヤユニットおよび第２プラネタリギヤユニットを有し、前記第１プラネタリギヤユニットが、第１サンギヤおよび第１リングギヤと、この第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛合する第１ピニオンギヤを保持する第１キャリヤとを備え、前記第２プラネタリギヤユニットが、第２サンギヤおよび第２リングギヤと、この第２サンギヤおよび第２リングギヤに噛合する第２ピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを備えているとともに、前記変速機の出力側と前記第１サンギヤおよび第２サンギヤとがトルク伝達可能に接続され、前記第２駆動力源の出力側と第２リングギヤとがトルク伝達可能に接続され、前記第１リングギヤおよび前記第２キャリヤと前記車輪側とがトルク伝達可能に接続されているとともに、前記第１サンギヤおよび前記第２サンギヤが前記入力要素であり、前記第１リングギヤおよび前記第２リングギヤが前記出力要素であり、前記第２リングギヤが前記反力要素であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。

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