JP3951904B2

JP3951904B2 - ハイブリッド車用駆動装置

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Publication number: JP3951904B2
Application number: JP2002347329A
Authority: JP
Inventors: 久則白井; 正広長谷部
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: US20040124021A1; US7246672B2; JP2004175320A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両用の駆動装置に関し、特に無段変速機構を備えるハイブリッド車用駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン（本明細書において、内燃機関又は外燃機関を意味する）、モータ（同じく、モータ又はモータジェネレータを意味する）及び変速機を備えたハイブリッド車両用の駆動装置として、無段変速機構と遊星歯車機構を組合わせた無限変速機（ＩＶＴ：Infinitely Variable Transmissionと呼ばれる）を利用し、変速機にトルク循環を生じるモードと、エンジントルクを直接に出力するモードとの切替が可能とした技術が知られている。こうした駆動装置では、動力伝達経路上でのモータとＩＶＴの位置関係で方式が分かれる。図１１に示すように、エンジン（Ｅ／Ｇ）とＩＶＴに対してＩＶＴの入力軸側、すなわちエンジンとＩＶＴの間にモータ（Ｍ）を備える構成を採るものがある（特許文献１参照）。また、図１２に示すように、ＩＶＴの出力軸側にモータ（Ｍ）を備える、すなわちエンジン（Ｅ／Ｇ）、ＩＶＴ、モータ（Ｍ）の順に並ぶ構成を採るものがある（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１０７７９８号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３９１３６号公報
【０００４】
また上記２つの特許文献に記載の従来技術（以下、これらを従来技術１及び従来技術２という）では、ＩＶＴの無段変速機構としてベルト式の無段変速機構が例示されているが、こうした駆動装置に用いる無段変速機構としては、上記特許文献１の段落００９４にも記載されているように、トロイダル方式等の他の方式の無段変速機構を用いることも当然に可能である。なお、トロイダル方式の無限変速機に関する先行技術文献情報としては、次のものがある（非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
「ＫＯＹＯＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ」，Ｎｏ．１６１，ｐ．１８−２５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術１のように、変速機の入力軸側にモータを設置する構造においては、
（１）モータでエンジントルクを補助する場合、
モータの出力トルクがＩＶＴにより増幅されるため、比較的小さなモータでＩＶＴ出力側（即ち車軸側）で高トルクを得ることができる長所があるが、モータトルクの車軸までの伝達効率は、ＩＶＴのトルク伝達効率に依存するため、ＩＶＴの伝達効率が低いと、モータのトルク伝達効率も低くなってしまうという短所もある。
（２）モータでエネルギー回生を行う場合
モータの回生可能なエネルギーは、回転数の低い領域では効率が低くなるが、この場合、ＩＶＴにより車軸側の回転に比較してエンジン側の回転数が高回転となるため、エネルギーの回生効率が良いという長所があるが、車軸側で発生する回生可能なエネルギーのうち、ＩＶＴの伝達効率の分だけ低下したエネルギーしか回生できないという短所もある。
【０００７】
また、従来技術２のように、ＩＶＴの出力軸側にモータを設置する構造においては、
（１）モータでエンジントルクを補助する場合
モータトルクが直接車軸側へ伝達されるため、トルク伝達効率が良いという長所があるが、車軸側で必要なトルクが即モータの要求トルクとなり、比較的大きなモータが必要となってしまうという短所もある。
（２）モータでエネルギー回生を行う場合
ＩＶＴの伝達効率に関わりなく、車軸側で発生する回生可能なエネルギーを全てモータが受けることができるという長所があるが、車軸側の回転が直接モータへ伝達されるため、車軸側の回転数が低い領域はそのままモータ自体の回生効率の悪い領域となり、回生の効率が悪いという短所もある。
【０００８】
上記の得失をまとめると、従来技術１の構成では、モータは小さなトルクで良いが、常にＩＶＴ（一般的に、遊星歯車式の有段変速機に比べて効率が悪い）を動力が通過し、総合効率が悪化するのに対して、従来技術２の構成では、モータと車軸がＩＶＴを介さず直接つながるため、総合効率（モータ効率×伝達効率）は良いが、モータに大きなトルクが要求される、ということになる。ここで、出力とトルクと回転数との関係から考えると、等出力の場合、回転数が上がるほどトルクは減少する、すなわち車速が上がるほど車軸でのトルクは小さくなるため、従来技術２の短所がなくなり、この技術が有利となり、逆に車速が低いときは、従来技術１が有利となる。以上より、本来、車速が低いときは従来技術１、高いときは従来技術２といった使い分けができる形が理想であるが、現在までこうした使い分けをする良い方法が見出されていない。
【０００９】
そこで本発明は、上記のような課題を解決すべく、ＩＶＴが低車速域と高車速域でトランスミッション内部でのトルク伝達経路が切り替ることに着目し、この特性を積極的に利用して、上記従来技術の長所を組合せ発揮させるハイブリッドシステムを実現することを目的とする。詳しくは、低車速域すなわちトルク循環モードでは、モータが動力伝達経路上で変速機の入力側に置かれ、高車速域ではモータが動力伝達経路上で変速機の出力側に置かれるような構造とし、低速、高速それぞれの車速域に応じてモータを効率的に利用できるハイブリッド車用駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は、エンジンに連結されるハイブリッド車用駆動装置であって、モータと、無段変速機構と、少なくとも第１及び第２の２つの入力要素並びに１つの出力要素の３要素を有する遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の第１の入力要素を駆動装置の出力軸に係脱連結する第１のクラッチと、出力要素を駆動装置の出力軸に係脱連結する第２のクラッチとを有する。
そして、前記無段変速機構の入力軸が、エンジンに連結可能とされるとともに遊星歯車機構の第２の入力要素に駆動連結され、前記無段変速機構の出力軸が、第１の入力要素及びモータに直接連結される。
【００１１】
上記の構成において、前記遊星歯車機構の第２の入力要素を無段変速機構の入力軸に駆動連結する部位とエンジンとの間に、駆動装置とエンジンとの連結を遮断する第３のクラッチが設けられる構成を採るのが有効である。
【００１２】
また、上記いずれの構成を採る場合も、前記モータは、無段変速機構の出力軸と同軸上に配置された構成とすることができる。あるいは、前記モータは、無段変速機構の出力軸に駆動連結して、無段変速機構の出力軸とは別軸上に配置された構成とすることができる。これらの場合、前記モータは、無段変速機構を挟んで遊星歯車機構とは反対側の軸方向位置に配置されても、また、無段変速機構と遊星歯車機構の間の軸方向位置に配置されてもよい。なお、前記モータは、発電機能も兼ね備えるモータジェネレータである。
【００１３】
【作用】
本発明の請求項１に記載の構成では、エンジンの出力トルクをモータの出力トルクで補助する作動において、第２のクラッチの係合時には、無段変速機構を経て遊星歯車機構の第２の入力要素に入るモータの出力トルクが、同じく該第２の入力要素に入るエンジンの出力トルクに相乗して出力軸に伝達されるとともに、出力要素を反力トルクを受ける要素として、第１の入力要素と無段変速機構を経て再び第２の入力要素に入るトルク循環を生じ、また、第１のクラッチの係合時には、第１の入力要素に入るモータの出力トルクが、直接出力軸に出力されて、無段変速機構を経て第１の入力要素に入るエンジンの出力トルクを補助する。
【００１４】
また、請求項２に記載の構成では、第３のクラッチの係合時には、前記請求項１に記載の構成における作用と同様の作用が生じる。また、第３のクラッチの解放時には、第２のクラッチの係合時には、無段変速機構を経て遊星歯車機構の第２の入力要素に入るモータの出力トルクが出力軸に伝達されるとともに、出力要素を反力トルクを受ける要素として、第１の入力要素と無段変速機構を経て再び第２の入力要素に入るトルク循環を生じ、また、第１のクラッチの係合時には、第１の入力要素に入るモータの出力トルクが、直接出力軸に出力される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１は、この発明の適用に係る第１実施形態の車両用駆動装置の構成をスケルトンで示す。この駆動装置１は、エンジン２に連結されるハイブリッド車用駆動装置を構成しており、モータ３と、無段変速機構４と、第１及び第２の２つの入力要素５１，５２と１つの出力要素５３の３要素を有する遊星歯車機構５と、遊星歯車機構５の第１の入力要素５１を駆動装置１の出力軸１２に係脱連結する第１のクラッチ６と、出力要素５３を駆動装置１の出力軸１２に係脱連結する第２のクラッチ７とを備える。無段変速機構４は、その入力軸４１をエンジン２に連結可能とされるとともに遊星歯車機構５の第２の入力要素５２に駆動連結され、出力軸４２を第１の入力要素５１に連結されている。そして、本発明の特徴に従い、無段変速機構４の出力軸４２にモータ３が連結された構成が採られている。
【００１６】
具体的には、駆動装置１は、その入力軸１１を図示しないドライブプレートを介してエンジン２に連結可能とされ、入力軸１１に対して平行軸の出力軸１２をディファレンシャル装置とユニバーサルジョイントを介して車軸に連結可能とされている。無段変速機構４は、平行軸すなわち入力軸４１と出力軸４２間で動力を伝達すべく、入力軸４１側に配設されたプライマリプーリ４３と出力軸４２側に配設されたセカンダリプーリ４４との間にベルト４５を巻き掛け、それぞれのプーリに対する巻き掛け部分の幅を制御することで無段変速を可能とする周知の無段変速機構とされている。遊星歯車機構５は、サンギヤ５１と、それに外接噛合する複数のピニオンギヤを回転自在に支持するキャリヤ５２と、ピニオンギヤに内接噛合するリングギヤ５３とからなるシンプルプラネタリギヤセットとされている。第１のクラッチ６と第２のクラッチ７は、いずれもハブとドラム間に多板の摩擦材を配し、これを油圧サーボで係合・解放制御する湿式多板クラッチとされている。
【００１７】
この形態では、シンプルプラネタリギヤセットのサンギヤ５１が遊星歯車機構５の第１の入力要素、同じくキャリア５２が第２の入力要素、リングギヤ５３が出力要素とされている。また、駆動装置１の入・出力軸１１，１２が平行軸配置であることから、出力軸１２上で回転自在なキャリア５２を入力軸１１に駆動連結すべく、平行軸駆動連結機構として歯車機構が用いられており、入力軸１１上に相対回転不能に配設されたドライブギヤ１３に、キャリア５２に同じく相対回転不能に連結されたドリブンギヤ１４をアイドラギヤ１５を介して噛合させた構成とされている。なお、この平行軸駆動連結機構には、入・出力軸２軸の回転方向を合わせるための中間軸配置のアイドラギヤが不要な機構を用いることもできる。こうした機構として、ドライブ・ドリブン側を共にスプリケットとし、これらにチェーンを巻き掛けたチェーン式伝動機構やドライブ・ドリブン側を共にプーリとしてこれらにベルトを巻き掛けたベルト式伝動機構がある。かくして、この駆動装置では、エンジン２の出力軸に連結される入力軸１１と同軸上に、エンジン側から、ドライブギヤ１３と無段変速機構４の入力側プーリ４３が配置され、入力軸１１と平行な出力軸１２上に、エンジン側に向かって、モータ３、無段変速機構４の出力側プーリ４４、ドリブンギヤ１４、遊星歯車機構５、第１のクラッチ６及び第２のクラッチ７が配列された構成となっている。
【００１８】
次に、前記の構成からなる駆動装置の作動を説明する。この駆動装置では、モータ３が無段変速機構４の出力軸４２を経てサンギヤ５１に直接連結されるとともに、無段変速機構４を介してキャリア５２に駆動連結された関係となる。この関係をプラネタリギヤセット５の３要素の回転速度比関係で示すと、図２の速度線図のようになる。すなわち、プラネタリギヤセット５のサンギヤ（Ｓ）５１、キャリア（Ｃ）５２及びリングギヤ（Ｒ）５３を縦軸で表し、各縦軸の上下方向の位置で各要素の速度比を表すものとし、エンジン２の回転を基準の１とし、それに駆動連結関係にあるキャリア（Ｃ）５２の速度比を、両ギヤ１３，１４による増減速がないものとすると、サンギヤ（Ｓ）５１を図の左側にＵターンする矢印で示すように、入力速度比Ａｉの高速（オーバドライブ）回転から入力速度比Ｂｉの低速（アンダドライブ）回転に低下させていくことで、リングギヤ（Ｒ）５３の速度比は、負速度比Ａｏの逆回転からある程度の増速速度比Ｂｏまで変化する。こうした作動は、無段変速機構４を増速状態から減速状態まで、図の右側に上向き矢印で示すように無段変速させることで生じ、この状態で第２のクラッチ７を係合させておくことで、出力軸１２に逆回転からある程度の増速速度比までの出力速度比を出力させることができる。こうした作用との関係で、第２のクラッチ７は、相対的に低速回転の出力に関与することから、以下の実施形態の説明においてロークラッチと呼ぶ。
【００１９】
そして、前記作動の途中、サンギヤ（Ｓ）５１を等速速度比Ｃｉのところでロークラッチ７を解放し、代わって第１のクラッチ６を係合させると、サンギヤ（Ｓ）５１が出力軸１２につながる入力兼出力要素となる。そこで、今度は無段変速機構４を等速状態から増速状態に戻すように無段変速させることで、サンギヤ（Ｓ）５１の速度比は、等速速度比Ｃｉから高速速度比Ｄｉに増速され、この回転が出力軸１２の速度比となる。なお、このとき、空転状態のリングギヤ（Ｒ）５３の回転は、等速速度比Ｃｏから図の右側に破線矢印で示すように、減速方向に変化する。こうした作用との関係で、第１のクラッチ６は、相対的に高速回転の出力に関与することから、以下の実施形態の説明においてハイクラッチと呼ぶ。
【００２０】
この関係を無段変速機構４の変速比と出力速度比のグラフで数値的に例示すると、図３のようになる。すなわち、無段変速機構４の変速比を最小値０．４から最大値２．５まで変化させるとして、無段変速機構４の出力軸４２の回転数に対する駆動装置出力軸１２の回転数の比（ＩＶＴ増速比）は、ロークラッチ７の係合状態（図にＬＯＷモードと表記）では、−０．１〜１と変化し、その後、ハイクラッチ６の係合状態（図にＨＩＧＨモードと表記）で、無段変速機構４の変速比を最大値２．５から最小値０．４まで戻す状態では、ＩＶＴ増速比は一定値１となる。この場合の負のＩＶＴ増速比は、駆動装置出力軸１２の逆回転、すなわち、それにつながる車軸の逆回転による車両の後進を表し、正のＩＶＴ増速比は、駆動装置出力軸１２の正回転、すなわち、それにつながる車軸の正回転による車両の前進を表す。
【００２１】
こうした作動から、車軸につながる出力軸１２の回転に対してモータ３を高速回転させるべく、ロークラッチ７を係合させた状態では、図４を参照して、エンジントルクは、入力軸１１からギヤ列１３，１５，１４を経てキャリア５２に伝達され、モータ３の出力トルク（図に太線矢印で示す）は、無段変速機構４による減速でトルク増幅されて、同様にギヤ列１３，１５，１４を経てキャリア５２に伝達され、キャリア５２を低速回転させ、リングギヤ５３を更に低速回転でトルク駆動する。このリングギヤ５３に伝えられたトルクは、駆動トルクとして係合状態のローククラッチ７を経て車軸につながる出力軸１２に伝達される。また、このリングギヤ５３駆動に伴う反力トルクは、サンギヤ５１に反力トルクを生じさせ、このトルクが出力軸４２を経て無段変速機構４に戻り、モータ３の出力トルクと合わさって無段変速機構４を経て再びキャリア５２に伝達され、エンジントルクも入力軸１１で合わさって再びキャリア５２に伝達されるトルク循環が生じ、エンジン動力とモータ動力が無段変速機構４と遊星歯車機構５を通って循環するいわゆるトルク循環モードとなる。
【００２２】
一方、車軸につながる出力軸１２の回転に対してモータ３を同速回転させるべく、ハイクラッチ６を係合させた状態では、ロークラッチ７の解放によりリングギヤ５３が空転可能となって、プラネタリギヤセット５がトルク伝達を行わなくなることで、エンジントルクは無段変速機構４を経てプラネタリギヤセット５のサンギヤ５１を単なるトルク通過部材としてハイクラッチ６を経て出力軸１２に伝達され、車軸の駆動力となる。この状態で、モータ３の出力トルクは、図５に太線矢印で示すように、無段変速機構４を経ずに、直接出力軸１２から車軸に伝達されるいわゆる直接トルク伝達モードとなる。
【００２３】
このように、この駆動装置は、トルク循環モードでは、モータ駆動（力行）時は、モータトルクを変速機構４を介して増幅するため、出力軸１２で高トルク出力が可能となる。また、コーストによる回生時は、車軸側回転数よりモータ回転数が高められることにより、回生効率の良い回転領域でエネルギー回生が可能となる。また、直接トルク伝達モードでは、モータ駆動時は、モータトルクを変速機構４を介さず車軸へ伝達できるため、モータトルク伝達効率が良い。また、コースト時は、車軸で発生する回生可能エネルギーを変速機構４によるロスなくモータで回生することが可能となる。
【００２４】
したがって、この駆動装置では、トルク循環モードは前記従来技術１、直接トルク伝達モードは前記従来技術２と同様の特徴となり、これらモードを低速はトルク循環モード、高速は直接トルク伝達モードとして使いわけると、低速時に大きなモータトルクを必要とせず、変速により、モータ効率が良い領域で使用でき、高速時に伝達効率が良いというように、トルク循環モード、直接トルク伝達モードの短所を打ち消し、長所を抽出することが可能となる。
【００２５】
更に、この駆動装置をエンジン２との関係で駆動システムとして捉えた場合、ロークラッチ７の係合状態で、エンジン出力の一部をモータ３による発電に用いることで、エンジン２を常に高効率の出力状態（燃費のよい回転数及びスロットル負荷）で運転し、部分負荷運転状態を減らして、エンジン２をも含めたシステムとしての総合効率を向上させることもできる。この場合でも、図６に示すように、モータ３は遊星歯車機構５のサンギヤ５１にかかる反力を受け持つ形になり、エンジン２からモータ３へのトルク伝達、エンジン２から出力軸１２へのトルク伝達の両経路とも、無段変速機構４を通過することがないので、高伝達効率を維持することができる。
【００２６】
次に示す図７は、本発明の第２実施形態を同様のスケルトンで示す。この形態では、前記第１実施形態に対して、必要に応じてエンジン２を切り離すことで、純粋ＥＶ（電気自動車）モードを実現できるように、エンジン分離クラッチが付加されている。すなわち、この形態では、無段変速機構４の入力軸４１をエンジン２に連結する部位と遊星歯車機構５の第２の入力要素５２に駆動連結する部位より動力伝達経路上の上流、一般には駆動装置入力軸１１におけるドライブギヤ１３固定部よりエンジン２寄りの位置に、駆動装置１とエンジン２との連結を遮断する第３のクラッチ８が設けられている。その余の構成は、先の第１実施形態の構成と同様であるので、対応する構成要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００２７】
この第２実施形態の構成を採ると、コーストによるモータ回生時に駆動装置１からエンジン２を切り離すことで、エンジン２の引き摺りによる回生エネルギロスをなくすことができる。また、既存のハイブリッドシステムと同様に、エンジン２を燃費の優れた回転及び負荷域でのみ作動させるモータ３主体の駆動も可能となり、この際に燃料カット状態でエンジン２を回転させることによる引き摺り抵抗をなくすこともできるようになる。また、車両走行中のエンジン停止、再始動も必要に応じた適宜の時期に行うことができるようになる。
【００２８】
前記両実施形態では、モータ３を駆動装置１の無段変速機構４の出力軸４２上に配置した例を示したが、モータ３は遊星歯車機構５の第１の入力要素５１に、動力伝達係路上で直接連結されていれば、本発明の基本技術思想は実現できる。そこで、次にモータ配置の変更例を挙げる。
【００２９】
図８にギヤトレーンをスケルトンで示す第３実施形態は、モータ３を無段変速機構４の出力軸４２とは別軸上に配置した代表例である。この場合、モータ３は無段変速機構４の出力軸４２や遊星歯車機構５の第１の入力要素すなわちサンギヤ５１と平行軸関係となるため、これらの間の駆動連結は、平行軸歯車対１６，１７によりなされている。すなわち、モータ３のロータ軸３１に固定したドライブギヤ１６を無段変速機構４の出力軸４２に固定したドリブンギヤ１７に噛合させている。その余の構成については前記第１実施形態と同様であるので、対応する構成要素に同様の符号を付して説明に代える。
【００３０】
この第３実施形態の場合、モータ３を無段変速機構４の入力軸４１と同軸上を含む駆動装置１上の任意の軸位置に置くことができるため、駆動装置１の設計の自由度を上げることができる。また、平行軸駆動連結の採用により、モータ３のロータ軸３１と遊星歯車機構５の第１の入力要素５１との間に適宜の変速比を設定することができるため、減速比を選択することでモータ３を低トルク高回転のものとすることができ、増速比を設定することで、モータ３を低回転高トルクのものとすることができる。
【００３１】
なお、図示の形態では、モータ３の軸方向位置を無段変速機構４の外側としているが、平行軸駆動連結機構を最外側として、モータ３を無段変速機構４や遊星歯車機構５に対して横並びに配置する構成も可能である。こうした構成は、横置式のハイブリッド駆動システムを想定した場合の駆動装置の全長の短縮に有効である。また、平行軸駆動連結に歯車対１６，１７を例示しているが、この連結には、当然にスプロケットチェーン等他の連結機構を用いることができる。
【００３２】
次の図９にスケルトンで示す第４実施形態は、モータ３を軸方向位置関係で無段変速機構４と遊星歯車機構５の間に配置した代表例である。この形態の場合、モータ３のロータ軸が無段変速機構４の出力軸４２と遊星歯車機構５の第１の入力要素５１に連結されている。この場合も、その余の構成については前記第１実施形態と同様であるので、対応する構成要素に同様の符号を付して説明に代える。
【００３３】
なお、図示の形態では、軸位置関係について、モータ３を無段変速機構４及び遊星歯車機構５と同軸配置としているが、この軸方向位置で、モータ３を別軸配置とし、平行軸駆動連結機構を介して無段変速機構４及び遊星歯車機構５の軸と連結する構成も可能である。こうした構成は、先の第３実施形態及びその変更例に関して記したように、駆動装置の設計の自由度の向上、駆動装置の全長の短縮、モータ特性の選択のいずれにも有効である。また、この場合の平行軸駆動連結には、歯車対やスプロケットチェーン等他の駆動連結機構を当然に用いることができる。
【００３４】
最後に、この駆動装置１をエンジン２に連結したハイブリッド駆動システムとしてのエンジン始動の方法について記す。エンジン２が通常のセルモータとオルタネータを備える場合、第１実施形態では、ロークラッチ７及びハイクラッチ６を共に解放した状態で、エンジン始動はセルモータ駆動で行い、オルタネータで補機電気発電を行う方法が採られる。また、第２実施形態では、両クラッチ６，７の解放に代えて第３のクラッチ８の解放のみによる始動も可能である。次に、エンジン２がスタータ兼ジェネレータ（ＩＳＧ，ＩＳＡ）を備える場合、クラッチ操作については同様で、スタータ兼ジェネレータでエンジン始動と補機電気発電を行う方法が採られる。
【００３５】
更に別の始動方法として、この駆動装置では、第１及び第２実施形態を通じて、エンジン２に始動手段がない場合でも始動が可能である。図９を参照して、ロークラッチ７及びハイクラッチ６を共に解放した状態では、駆動装置１と車軸が切り離されるため、モータ３を先に挙げたスタータ兼ジェネレータと同様に作用させて、モータ２でエンジン始動と補機電気発電を行う方法が採られる。この際、遊星歯車機構５の第１の入力要素５１には、直にモータ２の出力トルクが伝達され、同じく第２の入力要素５２には、モータ２の出力トルクが無段変速機構４を介して増幅又は減衰されて伝達されるが、両クラッチ６，７の解放により出力要素５３が空転することで、遊星歯車機構５を介するトルク伝達は生じない。
【００３６】
以上、本発明の理解のために実施形態を例示したが、本発明は例示の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で、種々に具体的構成を変更して実施可能なものである。例えば、無段変速機構４について、専ら入・出力軸が平行なベルト式無段変速機構を例示したが、これに他の摩擦車伝動式無段変速機構を用いることができ、この場合、入・出力軸が平行なものに限らず、入・出力同軸の摩擦車伝動式無段変速機構を用いることもできる。こうした無段変速機構の代表例として、冒頭に記したトロイダル伝動装置が挙げられる。そして、入・出力同軸の無段変速機構を用いる場合、ＦＲ車用にエンジンを含めた全ての構成要素、すなわちモータ、無段変速機構、遊星歯車機構及び両クラッチを１軸配置とする意味では、モータを無段変速機構と同軸上に配置する構成を基本として、エンジン側からモータ、無段変速機構、遊星歯車機構、両クラッチの順に配列するか、又は無段変速機構、モータ、遊星歯車機構、両クラッチの順に配列する構成を採り、エンジン出力を平行軸ギヤ対、スプロケットチェーン等の平行軸駆動連結機構を介して無段変速機構と遊星歯車機構に並列的に伝達するのが有効である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の構成によれば、第２のクラッチを係合させるトルク循環モードでは、モータトルクが無段変速機構を介して増幅されるため、駆動装置の出力軸で高トルク出力が可能となり、駆動装置の出力軸側回転数よりモータ回転数が高いことで、回生効率の良い回転領域でエネルギー回生が可能となる。また、第１のクラッチを係合する直接トルク伝達モードでは、モータトルクを無段変速機構を介さず車軸へ伝達できるため、モータトルク伝達効率が良くなり、車軸で発生する回生可能エネルギも無段変速機構によるロスなくモータで回生可能となる。
【００３８】
また、請求項２に記載の発明によれば、コーストによるモータ回生時に駆動装置からエンジンを切り離すことで、エンジンの引き摺りによる回生エネルギロスをなくすことができる。また、既存のハイブリッドシステムと同様に、エンジンを燃費の優れた回転及び負荷域でのみ作動させるモータ主体の駆動も可能となり、この際に燃料カット状態でエンジンを回転させることによる引き摺り抵抗をなくすこともできるようになる。また、車両走行中のエンジン停止、再始動も必要に応じた適宜の時期に行うことができるようになる。
【００３９】
更に、請求項３に記載の発明によれば、モータと遊星歯車機構の同軸配置により駆動装置の構成の単純化が可能となる。また、無段変速機構に入・出力同軸のものを用いることで、モータ、無段変速機構、遊星歯車機構の１軸上配置による駆動装置のコンパクト化も可能となる。
【００４０】
また、請求項４に記載の構成によれば、モータを駆動装置上の任意の位置に置くことができるため、駆動装置の設計の自由度を上げることができる。また、平行軸駆動連結の採用により、モータと遊星歯車機構の第１の入力要素との間に適宜の変速比を設定することができるため、減速比を選択することでモータを低トルク高回転のものとすることができ、増速比を設定することで、モータを低回転高トルクのものとすることができる。また、この構成によれば、平行軸駆動連結機構を最外側として、モータを無段変速機構や遊星歯車機構に対して横並びに配置する構成も可能であり、こうした構成は、駆動装置の全長の短縮に有効である。
【００４１】
また、請求項５に記載の構成によれば、モータと遊星歯車機構の同軸配置により駆動装置の構成の単純化が可能となる。また、無段変速機構に入・出力同軸のものを用いることで、モータ、無段変速機構、遊星歯車機構の１軸上配置による駆動装置のコンパクト化も可能となる。
【００４２】
また、請求項６に記載の構成によれば、モータの別軸化と同軸化の選択により、前記請求項４又は請求項５に記載の構成に対応する効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用に係るハイブリッド車用駆動装置の第１実施形態のギヤトレーンを示すスケルトン図である。
【図２】駆動装置の遊星歯車機構の作動を示す速度線図である。
【図３】駆動装置の作動モードを無段変速機構速度比とＩＶＴ増速比の関係で示すグラフである。
【図４】駆動装置のトルク循環モード時の作動説明図である。
【図５】駆動装置の直接トルク伝達モード時の作動説明図である。
【図６】駆動装置のスプリットモード時の作動説明図である。
【図７】第２実施形態のギヤトレーンを示すスケルトン図である。
【図８】第３実施形態のギヤトレーンを示すスケルトン図である。
【図９】第４実施形態のギヤトレーンを示すスケルトン図である。
【図１０】エンジン始動の一形態を示す作動説明図である。
【図１１】従来技術１のギヤトレーンを示すブロック図である。
【図１２】従来技術２のギヤトレーンを示すブロック図である。
【符号の説明】
１ハイブリッド車用駆動装置
１２駆動装置の出力軸
２エンジン
３モータ
４無段変速機構
４１無段変速機構の入力軸
４２無段変速機構の出力軸
５シンプルプラネタリギヤセット（遊星歯車機構）
５１サンギヤ（第１の入力要素）
５２キャリア（第２の入力要素）
５３リングギヤ（出力要素）
６第１のクラッチ
７第２のクラッチ
８第３のクラッチ

Claims

エンジンに連結されるハイブリッド車用駆動装置であって、モータと、無段変速機構と、少なくとも第１及び第２の２つの入力要素並びに１つの出力要素の３要素を有する遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の第１の入力要素を駆動装置の出力軸に係脱連結する第１のクラッチと、出力要素を駆動装置の出力軸に係脱連結する第２のクラッチとを有するとともに、前記無段変速機構の入力軸が、エンジンに連結可能とされるとともに遊星歯車機構の第２の入力要素に駆動連結され、前記無段変速機構の出力軸が、第１の入力要素及びモータに直接連結されることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置。
前記遊星歯車機構の第２の入力要素を無段変速機構の入力軸に駆動連結する部位とエンジンとの間に、駆動装置とエンジンとの連結を遮断する第３のクラッチが設けられる請求項１に記載のハイブリッド車用駆動装置。
前記モータは、無段変速機構の出力軸上に配置される請求項１又は２に記載のハイブリッド車用駆動装置。
前記モータは、無段変速機構の出力軸に駆動連結して、無段変速機構の出力軸とは別軸上に配置される請求項１又は２に記載のハイブリッド車用駆動装置。
前記モータは、無段変速機構を挟んで遊星歯車機構とは反対側の軸方向位置に配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車用駆動装置。
前記モータは、無段変速機構と遊星歯車機構との間の軸方向位置に配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車用駆動装置。
前記モータは、発電機能を兼ね備えるモータジェネレータである請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車用駆動装置。