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JP3998016B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

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JP3998016B2
JP3998016B2 JP2004329201A JP2004329201A JP3998016B2 JP 3998016 B2 JP3998016 B2 JP 3998016B2 JP 2004329201 A JP2004329201 A JP 2004329201A JP 2004329201 A JP2004329201 A JP 2004329201A JP 3998016 B2 JP3998016 B2 JP 3998016B2
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JP
Japan
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engine
electric motor
support wall
drive device
clutch
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淳史 鎌田
淳 田端
雄二 井上
隆次 茨木
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
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    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/663—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with conveying rotary motion between axially spaced orbital gears, e.g. RAVIGNEAUX
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/666—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with compound planetary gear units, e.g. two intermeshing orbital gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
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Description

本発明は、自動車などの車両に用いられる車両用駆動装置に関する。
エンジンと、２つの電動機と、変速部とを備えるとともに、エンジンに作動的に連結され、エンジンと変速部との間を断接可能なクラッチとを備える車両用駆動装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用駆動装置がそれである。このような車両用駆動装置において、上記クラッチはトルクコンバータのような流体伝動装置の代わりに設けられるものであり、変速部の入力軸が上記クラッチを介してエンジンと作動的に連結された状態で変速部の変速が実行される。
米国特許公開２００３／０１２７２６２Ａ１号公報 特開平７−９６７５９号公報 特開２００１−２５３２５５号公報 特開２００４−１２２８７９号公報
特許文献１の車両用駆動装置は、トルクコンバータを備えていない点で全長が短くなるが、それでもなお、エンジン、２つの電動機、クラッチ、変速機が同一軸心上に配置されているため、全長が長くなってしまうという問題がある。そのため、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両用の縦置き型として用いる場合には車両搭載が可能であるが、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両用やＲＲ（リアエンジン・リアドライブ）車両用として横置きする場合、すなわち、軸方向を車軸に対して平行に搭載する場合や、縦置きでも搭載スペースが限られている場合には、搭載が困難となる可能性がある。
本発明は、以上の事情を背景として成されたものであり、その目的とするところは、横置きに配置した場合の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法を短くすることができる車両用駆動装置を提供することにある。
上記目的を達成するための第１発明は、(a)エンジンと、第１電動機と、第２電動機と、変速部と、前記エンジンと第２電動機の回転軸乃至前記変速部との間を断接可能なクラッチと、を備える車両用駆動装置であって、(b)前記エンジンの出力軸が配置される第１軸心上に、前記第１電動機と前記第２電動機と前記クラッチとが配置され、(c)そのクラッチは、前記第１電動機および前記第２電動機に対して、前記エンジンとは反対側に配置されており、(d)その第１軸心と平行な第２軸心上において前記エンジンおよび前記クラッチと並列的に前記変速部が配置され、(e)前記第１軸心上の動力を前記変速部の入力軸に伝達する動力伝達手段を備えており、(f)前記第１電動機および第２電動機はケース内に収容されるとともに、その第１電動機のロータ軸はそのケース内に嵌合された第１支持壁および第２支持壁との間でシール材により封止された状態でその第１支持壁および第２支持壁により回転可能に支持され、(g)前記エンジンの出力が入力される入力軸が、前記第１電動機および前記第２電動機の内周を貫通して前記クラッチに連結されていることを特徴とする。
また、第２発明は、第１発明の車両用駆動装置において、前記変速部が遊星歯車装置およびその遊星歯車装置を構成する回転要素を選択的に回転停止させるブレーキを備え、そのブレーキと前記第１軸心上に配置されている電動機とが、軸方向にずらして配置されていることを特徴とする。
また、第３発明は、第１発明または第２発明の車両用駆動装置において、前記クラッチに対して、前記動力伝達手段は前記エンジンと反対側に配置されることを特徴とする。
また、第４発明は、第１発明乃至第３発明のいずれか１の車両用駆動装置において、前記動力伝達手段はギヤ対であることを特徴とする。
第１発明によれば、エンジンの出力軸が配置される第１軸心上に前記第１電動機と第２電動機とクラッチとが配置され、軸方向寸法の大きい変速部はそれとは別の第２軸心上に配置されるとともに、第１軸心上のエンジンおよびクラッチと第２軸心上の変速部とが並列的に配置されることから、車両用駆動装置の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法が短縮される。また、第１電動機も、軸方向寸法の大きい変速部とは別軸に配置されることから、一層、車両用駆動装置の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法が短縮される。また、第１電動機のロータ軸はそのケース内に嵌合された第１支持壁および第２支持壁との間でシール材により封止された状態でその第１支持壁および第２支持壁により回転可能に支持されていることから、第１電動機はその第１支持壁および第２支持壁の間の密閉空間内に収容されるので、ケース内に水が侵入しても電気部品である第１電動機への水の侵入が防止される利点がある。
ブレーキおよび電動機は、それぞれ各軸上において径方向寸法が大きい要素であるので、第２発明のように、これら各軸上において径方向寸法が大きい要素を軸方向にずらして配置すると、軸間距離を狭めることができるので、車両用駆動装置の縦寸法を小型化できる。
第３発明のように、クラッチに対して動力伝達手段をエンジンと反対側に配置すれば、エンジン−クラッチ−動力伝達手段の順に配置されることになることから、動力伝達手段において動力伝達経路が折り返される以外は動力伝達経路に折り返しが無くなるので、動力の伝達が好適に行われる。
第４発明のように、第１軸心と第２軸心との間の動力伝達手段としてギヤ対を用いれば、動力伝達手段としてベルトを用いる場合のように、第２軸心の回転を反転させるための第３の軸心が不要となることから、総軸数が少なくなるので、駆動装置の縦方向の寸法、すなわち径方向の寸法を一層短縮することができる。
クラッチとエンジンとの間は、クラッチの入力軸とエンジンの出力軸とが直接連結されている態様であってもよいが、それら入力軸と出力軸との間に、脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）が介在させられてもよい。また、このクラッチは、第３発明のように第１軸心上において第１電動機および第２電動機に対してエンジンと反対側、すなわち、第１軸心上において第１電動機および第２電動機よりも動力伝達経路の下流側に設けられてもよいし、第４発明のように第１電動機と第２電動機との間に設けられてもよいし、或いは、第１電動機と動力伝達手段との間に設けられてもよい。
第１電動機および第２電動機は、いずれか少なくとも一方が、発電機能をも有する所謂モータジェネレータであることが好ましく、さらに、両方ともモータジェネレータであることが好ましい。また、第１、第２電動機の他にも電動機が備えられていてもよい。
動力伝達手段は、第２電動機が第１軸心上に配置される場合は、第５発明のように、クラッチと第２電動機との間に配置されることが好ましく、また、第２電動機が第２軸心上に配置される場合には、第７発明のように、第２電動機と変速部との間に配置されることが好ましいが、第２電動機がいずれの軸心上に配置されるかに拘わらず、車両用駆動装置の軸方向の一方の端に配置されることも可能である。
変速部は、入力された回転を複数の変速比で変速するものであればよく、遊星歯車式の有段変速機はもちろんのこと、トロイダル形式の無段変速機を用いることもできる。
動力伝達手段としては、第１１発明のようにギヤ対であることが好ましいが、ベルト、チェーンを用いることも可能である。
次に、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された車両用駆動装置（以下、単に駆動装置という）１０の構成を説明する骨子図である。駆動装置１０は、エンジン１２と、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１４とを備えており、そのトランスミッションケース１４内に、第１電動機としての第１モータジェネレータＭＧ１と、第２電動機としての第２モータジェネレータＭＧ２と、本発明のクラッチである直結クラッチＣｉと、変速部としての有段式自動変速機（以下、単に自動変速機という）１６と、動力伝達手段としてのカウンタギヤ対１８等が収容されている。
上記第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、直結クラッチＣｉは第１軸心Ｌ１上において動力伝達経路上流側（エンジン１２側）からその順に配置されており、一方、自動変速機１６は、その第１軸心Ｌ１と平行な第２軸心Ｌ２上に配置されている。
第１軸心Ｌ１上には、エンジン１２の出力軸であるクランク軸２０も配置され、そのクランク軸２０に、図１には図示しないフライホイール６２および伝達部材６４或いはダンパ６５（図５参照）を介して第１モータジェネレータＭＧ１の回転軸２２が連結されている。このように第１モータジェネレータＭＧ１の回転軸２２がベルト等を介さずにエンジン１２のクランク軸２０に直結されていると、モータジェネレータＭＧ１の回転軸２２によって直接、クランク軸２０が回転させられるので、低温時など、エンジン始動に大きな力を必要とする場合であっても、容易にエンジン始動ができる。また、この回転軸２２は、直結クラッチＣｉの入力軸としても機能している。
直結クラッチＣｉは、油圧シリンダによって摩擦係合させられる多板式等の油圧式摩擦係合装置であり、原動軸である入力軸すなわち前記回転軸２２と一体回転させられる摩擦板２６と、被動回転体であるクラッチドラム２８と一体回転させられる摩擦板３０とを有しており、クラッチドラム２８には、第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸３２が連結されている。この直結クラッチＣｉにより、エンジン１２および第１モータジェネレータＧＭ１と自動変速機１６との間が断接される。従って、直結クラッチＣｉは、エンジン１２および第１モータジェネレータＧＭ１の動力を自動変速機１６に入力する入力クラッチとしても機能する。
カウンタギヤ対１８は、互いに噛み合わされる一対のドライブギヤ３４とドリブンギヤ３６とからなり、ドライブギヤ３４は、第１軸心Ｌ１上のエンジン１２とは反対側の端、すなわち第１軸心Ｌ１上の直結クラッチＣｉよりも動力伝達経路下流側において、直結クラッチＣｉの出力軸３８に相対回転不能に設けられ、ドリブンギヤ３６は、第２軸心Ｌ２上の一方の端部において、自動変速機１６の入力軸４０に相対回転不能に設けられている。このカウンタギヤ対１８により、第１軸心Ｌ１上の回転軸である第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸３２の回転が第２軸心Ｌ２上に設けられた自動変速機１６の入力軸４０に伝達される。なお、カウンタギヤ対１８が駆動装置１０の一方の端となることから、カウンタギヤ対１８の隣に配置されている直結クラッチＣｉもトランスミッションケース１４の近傍となるので、直結クラッチＣｉへの作動油を、トランスミッションケース１４またはトランスミッションケース１４に内嵌めされる支持部材経由で供給することが可能となる。そのように、トランスミッションケース１４または支持部材経由で作動油を供給すれば、軸経由で作動油を供給する場合に比較して、供給油路を簡素化することが可能となる。
自動変速機１６は、第２軸心Ｌ２上において、カウンタギヤ対１８に対して図右方向、すなわち、カウンタギヤ対１８に対してエンジン１２と同じ側に設けられている。従って、自動変速機１６と、第１軸心Ｌ１上のエンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２および直結クラッチＣｉとは、軸方向の位置が略重なる配置、すなわち並列的な配置となっている。
この自動変速機１６は、第１遊星歯車装置４２を主体として構成されている第１変速部４４、および第２遊星歯車装置４６と第３遊星歯車装置４８とを主体として構成されている第２変速部５０からなる。
上記第１遊星歯車装置４２はダブルピニオン型の遊星歯車装置であり、サンギヤＳ１、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ１、そのピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ１、ピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１を備えている。キャリヤＣＡ１は入力軸４０に連結されて回転駆動され、サンギヤＳ１は回転不能にトランスミッションケース１４に一体的に固定されている。リングギヤＲ１は中間出力部材として機能し、入力軸４０に対して減速回転させられて、回転を第２変速部５０へ伝達する。本実施例では、入力軸４０の回転をそのままの速度で第２変速部５０へ伝達する経路が、予め定められた一定の変速比（＝１．０）で回転を伝達する第１中間出力経路ＰＡ１であり、第１中間出力経路ＰＡ１には、入力軸４０から第１遊星歯車装置４２を経ることなく第２変速部５０へ回転を伝達する直結経路ＰＡ１ａと、入力軸４０から第１遊星歯車装置４２のキャリヤＣＡ１を経て第２変速部５０へ回転を伝達する間接経路ＰＡ１ｂとがある。また、入力軸４０からキャリヤＣＡ１、そのキャリヤＣＡ１に配設されたピニオンギヤＰ１、およびリングギヤＲ１を経て第２変速部５０へ伝達する経路が、第１中間出力経路ＰＡ１よりも大きい変速比（＞１．０）で入力軸４０の回転を変速（減速）して伝達する第２中間出力経路ＰＡ２である。
第２遊星歯車装置４６はシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、サンギヤＳ２、ピニオンギヤＰ２、そのピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ２、ピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２を備えている。第３遊星歯車装置４８はダブルピニオン型の遊星歯車装置であり、サンギヤＳ３、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤＰ２およびＰ３、そのピニオンギヤＰ２およびＰ３を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ３、ピニオンギヤＰ２およびＰ３を介してサンギヤＳ３と噛み合うリングギヤＲ３を備えている。
上記第２遊星歯車装置４６および第３遊星歯車装置４８では、ピニオンギヤＰ２を回転可能に支持するキャリヤＣＡ２およびＣＡ３、リングギヤＲ２およびＲ３は相互に共用されることによって４つの回転要素ＲＭ１〜ＲＭ４が構成されている。すなわち、第２遊星歯車装置４６のサンギヤＳ２によって第１回転要素ＲＭ１が構成され、第２遊星歯車装置４６のキャリヤＣＡ２および第３遊星歯車装置のキャリヤＣＡ３が互いに一体的に連結されて第２回転要素ＲＭ２が構成され、第２遊星歯車装置４６のリングギヤＲ２および第３遊星歯車装置４８のリングギヤＲ３が互いに一体的に連結されて第３回転要素ＲＭ３が構成され、第３遊星歯車装置４８のサンギヤＳ３によって第４回転要素ＲＭ４が構成されている。
第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ２）は、第１ブレーキＢ１を介してトランスミッションケース１４に選択的に連結されて回転停止され、第３クラッチＣ３を介して中間出力部材である第１遊星歯車装置４２のリングギヤＲ１（すなわち第２中間出力経路ＰＡ２）に選択的に連結され、さらに第４クラッチＣ４を介して第１遊星歯車装置４２のキャリヤＣＡ１（すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の間接経路ＰＡ１ｂ）に選択的に連結されている。第２回転要素ＲＭ２（キャリヤＣＡ２およびＣＡ３）は、第２ブレーキＢ２を介してトランスミッションケース１４に選択的に連結されて回転停止させられるとともに、第２クラッチＣ２を介して入力軸４０（すなわち第１中間出力経路ＰＡ１の直結経路ＰＡ１ａ）に選択的に連結されている。第３回転要素ＲＭ３（リングギヤＲ２およびＲ３）は、自動変速機１６の出力軸５２に一体的に連結されて回転を出力するようになっている。第４回転要素ＲＭ４（サンギヤＳ３）は、第１クラッチＣ１を介してリングギヤＲ１に連結されている。なお、ブレーキＢ１、Ｂ２、およびクラッチＣ１〜Ｃ４は、何れも油圧シリンダによって摩擦係合させられる多板式等の油圧式摩擦係合装置である。
自動変速機１６の出力軸５２は、駆動装置１０においてエンジン１２と同方向の端側に設けられており、その出力軸５２に、ドライブピニオンギヤ５４が相対回転不能に設けられている。このドライブピニオンギヤ５４には、差動装置５６と一体回転させられるリングギヤ５８と噛み合わされている。このように構成された車両用駆動装置１０では、第１軸心Ｌ１に配置されているエンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２の回転により生じた駆動力は、カウンタギヤ対１８によって第２軸心Ｌ２へ伝達されるとともに、軸方向のエンジン１２側へ折り返されて、エンジン１２と同方向の端側に設けられた自動変速機１６の出力軸５２から出力される。
図２は、上記第１変速部４４および第２変速部５０の各回転要素の回転速度を直線で表すことができる共線図であり、下の横線が回転速度「０」を示し、上の横線が回転速度「１．０」すなわち入力軸４０と同じ回転速度を示している。また、第１変速部４４の各縦線は、左側から順番にサンギヤＳ１、リングギヤＲ１、キャリヤＣＡ１を表しており、それ等の間隔は第１遊星歯車装置４２のギヤ比ρ１（＝サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲ１の歯数）に応じて定められる。図２は、例えばギヤ比ρ１＝０．４６３の場合である。第２変速部５０の４本の縦線は、左側から順番に第１回転要素ＲＭ１（サンギヤＳ２）、第２回転要素ＲＭ２（キャリヤＣＡ２およびキャリヤＣＡ３）、第３回転要素ＲＭ３（リングギヤＲ２およびリングギヤＲ３）、第４回転要素ＲＭ４（サンギヤＳ３）を表しており、それ等の間隔は第２遊星歯車装置４６のギヤ比ρ２および第３遊星歯車装置４８のギヤ比ρ３に応じて定められる。図２は、例えばギヤ比ρ２＝０．４６３、ρ３＝０．４１５の場合である。
そして、この共線図から明らかなように、クラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１、Ｂ２の作動状態（係合、解放）に応じて第１速前進ギヤ段「１ｓｔ」〜第８速前進ギヤ段「８ｔｈ」の８つの前進ギヤ段が成立させられるとともに、第１後進ギヤ段「Ｒｅｖ１」および第２後進ギヤ段「Ｒｅｖ２」の２つの後進ギヤ段が成立させられる。
図３は、各変速段を成立させる際の係合要素および変速比を説明する作動表であり、「○」は係合状態を表しており、空欄は解放である。各変速段の変速比は、第１遊星歯車装置４２、第２遊星歯車装置４６、第３遊星歯車装置４８の各ギヤ比ρ１〜ρ３によって適宜定められ、図３に示すようにρ１＝０．４６３、ρ２＝０．４６３、ρ３＝０．４１５とすれば、変速比ステップ（各変速段間の変速比の比）の値が略適切であるとともにトータルの変速比幅（＝４．４９５／０．６８３）も６．５８１程度と大きく、後進変速段「Ｒｅｖ１」、「Ｒｅｖ２」の変速比も適当で、全体として適切な変速比特性が得られる。この図３に示されるように、自動変速機１６は、変速比幅を大きくとることができ且つ変速比ステップも適切となっている。しかも、クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１、Ｂ２の何れか２つを掴み替えるだけで各変速段の変速を行うことができるため、変速制御が容易で変速ショックの発生が抑制される。
図４は、本実施例の駆動装置１０を制御するための電子制御装置６０に入力される信号及びその電子制御装置６０から出力される信号を例示している。この電子制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン１２の出力制御や自動変速機１６の変速制御、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の力行／回生制御などを行い、車両をエンジン１２やモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の作動状態が異なる複数の運転モードで走行させる。
上記電子制御装置６０には、図４に示す各センサやスイッチから、エンジン水温を示す信号、シフトポジションを表す信号、エンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度ＮＥを表す信号、エンジンブレーキやモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の力行／回生制御による車両の減速度の目標値すなわち目標減速度を大きくすることを指示するＤｅｃｅｌ１、Ｄｅｃｅｌ２信号、上記目標減速度を小さくすることを指示するＣａｎ−Ｄｅｃｅｌ１、Ｃａｎ−Ｄｅｃｅｌ２信号、上記目標減速度を制御する減速度制御モード（Ｅモード）を指令する信号、エアコンの作動を示すエアコン信号、出力軸５２の回転速度に対応する車速信号、自動変速機１６の作動油温を示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、アクセルペダルの操作量を示すアクセル開度信号、カム角信号、スノーモード設定を示すスノーモード設定信号、車両の前後加速度を示す加速度信号、オートクルーズ走行を示すオートクルーズ信号、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度ＮＭＧ１を表す信号、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度ＮＭＧ２を表す信号などが、それぞれ供給される。
また、上記電子制御装置６０からは、スロットル弁の開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、エンジン１２の点火時期を指令する点火信号、モータジェネレータＭＧ１およびＭ２の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション（操作位置）表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｅモードが選択されていることを表示させるＥモード表示信号、直結クラッチＣｉや自動変速機１６の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、上記油圧制御回路の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
この電子制御装置６０によって制御される前記複数の運転モードには、エンジン走行モード、エンジン＋モータ走行モード、モータ走行モード、減速度制御モード等があり、エンジン走行モードでは、直結クラッチＣｉを係合させてエンジン１２を接続し、そのエンジン１２により駆動力を発生させて走行し、エンジン１２に余裕がある場合など、必要に応じて第１モータジェネレータＭＧ１を回生制御してバッテリを充電することもできる。エンジン＋モータ走行モードでは、直結クラッチＣｉを係合させてエンジン１２を接続し、そのエンジン１２および第２モータジェネレータＭＧ２により駆動力を発生させて走行する。モータ走行モードでは、直結クラッチＣｉを解放してエンジン１２を遮断し、第２モータジェネレータＭＧ２により駆動力を発生させて走行するが、バッテリの残容量ＳＯＣが少ない場合など、必要に応じてエンジン１２を作動させるとともに第１モータジェネレータＭＧ１を回生制御してバッテリを充電する。減速度制御モードでは、直結クラッチＣｉを係合させてエンジン１２を接続し、フューエルカットによりエンジン１２に対する燃料供給を遮断してエンジンブレーキを発生させるとともに、第２モータジェネレータＭＧ２を力行或いは回生制御することにより、所定の動力源ブレーキを発生させる。第１モータジェネレータＭＧ１についても、第２モータジェネレータＭＧ２と同様に力行或いは回生制御して、動力源ブレーキの調整に使用することができる。
図５は、上記駆動装置１０の構成を簡略化して示す断面図である。図５に示すように、トランスミッションケース１４は、第１ケース１４ａと第２ケース１４ｂとを有しており、これら第１ケース１４ａと第２ケース１４ｂとは図示しないボルトにより結合される。上記第１ケース１４ａには、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２等が収容されている。一方、第２ケース１４ｂには、フライホイール６２、伝達部材６４、ダンパ６５等が収容されており、この第２ケース１４ｂはエンジン１２と一体構造となっている。
第１ケース１４ａには、第１支持壁６６、第２支持壁６８、および第３支持壁７０が、エンジン１２側とは反対側となる第１ケース１４ａの奥側から順に収容されている。これら、第１乃至第３支持壁６６、６８、７０は、第１ケース１４ａに対してインロー構造となっている。すなわち、第１および第２支持壁６６、６８の外周面は、第１ケース１４ａの内周面に形成された軸方向に平行な第１当接面７２に当接させられており、第３支持壁７０の外周面は、その第１当接面７２よりも第１ケース１４ａの奥側に形成され、第１当接面７２よりも小径且つ第１当接面７２と同様に軸方向に平行な第２当接面７４に当接させられており、ボルト７６、７８により固定されていない状態では、これら支持壁６６、６８、７０は第１ケース１４ａに対して摺動可能となっている。このインロー構造によって第１乃至第３支持壁６６、６８、７０は、径方向の位置が定まっている。
第１支持壁６６は略円板状の部材である一方、第２支持壁６８は、第１当接面７２に当接させられる外周側筒部６８ａと、その外周側筒部６８ａの第２モータジェネレータＭＧ２側の端に連結されて軸心方向へ向かう連結部６８ｂと、その連結部６８ｂの内周端に一方の端が連結されて上記外周側筒部６８ａとは反対側へ向かう軸部６８ｃとを備えている。また、第３支持壁７０は、第２当接面７４に当接させられる外周側筒部７０ａと、その外周側筒部７０ａの第１モータジェネレータＭＧ１側とは反対側の端に連結されて軸心方向へ向かう連結部７０ｂと、その連結部７０ｂの内周端に一方の端が連結されて上記外周側筒部７０ａと同方向へ向かう軸部７０ｃとを備えている。
また、第１ケース１４ａには、第１当接面７２と第２当接面７４とを連結する径方向の第１径方向面８０と、第２当接面７４の他方の端から内径側に向かう第２径方向面８２とが形成されており、第２支持壁６８は上記第１径方向面８０に当接させられることによりその軸方向の位置が定まっており、第３支持壁７０は上記第２径方向面８２に当接させられることによりその軸方向の位置が定まっている。また、第１支持壁６６は、第２支持壁６８の前記第１当接面７２に当接させられている側とは反対側の側面に当接させられることによりその軸方向の位置が定まっている。そして、第１支持壁６６および第２支持壁６８の外周側筒部６８ａを軸方向に貫通して第１ケース１４ａに螺合されるボルト７６により、第１支持壁６６および第２支持壁６８は第１ケース１４ａに固定され、第３支持壁７０の外周側筒部７０ａを軸方向に貫通して第１ケース１４ａに螺合されるボルト７８により、第３支持壁７０は第１ケース１４ａに固定されている。
上記第１支持壁６６および第２支持壁６８に囲まれることにより第１収容室８４が形成され、第２支持壁６８、第３支持壁７０、および第１ケース１４ａに囲まれることにより第２収容室８６が形成されている。そして、上記第１収容室８４には、前記第１モータジェネレータＭＧ１が収容され、上記第２収容室８６には、第３支持壁７０側に直結クラッチＣｉ、第２支持壁６８側に前記第２モータジェネレータＭＧ２がそれぞれ収容されている。なお、上記第３支持壁７０として、上記直結クラッチＣｉ等へ油を供給するためのオイルポンプを用いることができ、その場合には、別に支持壁を設けるよりも支持壁の数を減らすことができる。
第１モータジェネレータＭＧ１の回転軸２２は、ロータ軸２２ａと、そのロータ軸２２ａの内側に配置され、そのロータ軸２２ａと非接触とされた入力軸２２ｂとからなり、第１モータジェネレータＭＧ１のロータ８８の回転駆動力は、ロータ軸２２ａから、スプライン９０によりそのロータ軸２２ａのエンジン１２側の端に嵌合された前記伝達部材６４、およびボルト９２によりその伝達部材６４と一体化されるとともに、スプライン９４により入力軸２２ｂに嵌合される前記ダンパ６５を介してその入力軸２２ｂに入力される。
伝達部材６４およびダンパ６５は、上記ボルト９２によりフライホイール６２の外周部に固定されている。また、そのフライホイール６２の内周端部は、ボルト９８により前記クランク軸２０に固定されている。これら伝達部材６４、ダンパ６５、フライホイール６２は第２ケース１４ｂに収容される部材である一方、伝達部材６４およびダンパ６５とそれぞれ嵌合するロータ軸２２ａおよび入力軸２２ｂは第１ケース１４ａに収容されており、伝達部材６４とロータ軸２２ａとは前記スプライン９０により嵌合され、ダンパ６５と入力軸２２ｂとは前記スプライン９４により嵌合されているので、第１ケース１４ａと第２ケース１４ｂとの組み付け作業が容易となる。
上記ロータ軸２２ａは、一方の端が、第１支持壁６６の内周面に設けられたベアリング１００を介してその第１支持壁６６に支持され、他方の端が、第２支持壁６８の連結部６８ｂの内周面に設けられたベアリング１０２を介してその第２支持壁６８に支持されている。このようにロータ軸２２ａが第１支持壁６６および第２支持壁６８によって支持されることにより、第１収容室８４は外部から仕切られた空間となるので、ロータ軸２２ａを組み付けてしまえば、第１ケース１４ａと第２ケース１４ｂとが結合される前であっても、第１収容室８４内のロータ８８に異物が付着することが防止される。また、これらロータ軸２２ａの両端を支持する第１支持壁６６および第２支持壁６８は、ともに前記第１ケース１４ａの第１当接面７２に当接させられることにより径方向の位置が定まっている。すなわち、第１支持壁６６および第２支持壁６８はともに同じ部材の同じ面を基準として径方向の位置が定まることから、それら第１支持壁６６および第２支持壁６８が互いに異なる部材を基準として径方向の位置が定まるようになっている場合に比較して、第１支持壁６６および第２支持壁６８によって支持されるロータ軸２２ａの軸心精度も向上する。
また、上記第１支持壁６６の内周面とロータ軸２２ａとの間、および第２支持壁６８の連結部６８ｂの内周面とロータ軸２２ａとの間には、前記一対のベアリング１００、１０２に対して、他方のベアリング１０２、１００とは反対側においてそれらベアリング１００、１０２に隣接するように、シール材１０４、１０６が設けられている。このシール材１０４、１０６により前記第１収容室８４は密閉空間とされている。なお、図５では、ベアリング１００とシール材１０４、およびベアリング１０２とシール材１０６は、それぞれ別部材とされているが、ベアリングとシール材とが一体的に構成されたものを用いても良い。
上記入力軸２２ｂは、ロータ軸２２ａおよび第２支持壁６８の軸部６８ｃを貫通している。この入力軸２２ｂは、第２支持壁６８の軸部６８ｃの軸方向両側付近にそれぞれ設けられた一対のベアリング１０８、１１０を介して、第２支持壁６８に支持されている。また、入力軸２２ｂと第２支持壁６８の軸部６８ｃとの間には、一対のベアリング１０８、１１０のうちエンジン１２側のベアリング１０８よりもさらにエンジン１２側に、シール材１１２が設けられている。このシール材１１２により、第２収容室８６も密閉空間とされている。
このように、第１収容室８４および第２収容室８６はともに密閉空間とされているので、第１ケース１４ａと第２ケース１４ｂとの間から水が侵入したとしても、電気部品である第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の水濡れが防止される。
第２支持壁６８の軸部６８ｃには、さらに、その外周面に配置された一対のベアリング１１４、１１６を介して第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸３２の両端が支持されている。前述のように、第２支持壁６８は、第１モータジェネレータＭＧ１のロータ軸２２ａの一方の端部および入力軸２２ｂを支持しているので、これらの軸３２、２２ａ、２２ｂを支持するための支持壁を別々に設ける場合よりも支持壁の数が少なくなっている。
上記ロータ軸３２の一方の端には、クラッチドラム２８が固定されている。このクラッチドラム２８のフランジ部２８ａの内周端は、スプライン１１８により直結クラッチＣｉの出力軸３８が嵌合されている。また、この出力軸３８と第３支持壁７０の軸部７０ｃとの間には、ニードルベアリング１２０が設けられている。
以上、説明した本実施例によれば、エンジン１２のクランク軸２０が配置される第１軸心Ｌ１上に第２モータジェネレータＭＧ２と直結クラッチＣｉとが配置され、軸方向寸法の大きい自動変速機１６はそれとは別の第２軸心Ｌ２上に配置されるとともに、第１軸心Ｌ１上のエンジン１２および直結クラッチＣｉと第２軸心Ｌ２上の自動変速機１６とが並列的に配置されることから、車両用駆動装置１０の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法が短縮される。
しかも、第１モータジェネレータＭＧ１も、軸方向寸法の大きい自動変速機１６とは別軸の第１軸心Ｌ１上に配置されるので、一層、車両用駆動装置１０の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法が短縮される。
また、本実施例によれば、動力伝達経路の上流側からエンジン１２−直結クラッチＣｉ−カウンタギヤ対１８の順に配置されていることから、カウンタギヤ対１８において動力伝達経路が折り返される以外は動力伝達経路に折り返しが無くなるので、動力の伝達が好適に行われる。
また、本実施例では、カウンタギヤ対１８が動力伝達手段として用いられていることから、動力伝達手段としてベルトを用いる場合のように、第２軸心Ｌ２の回転を反転させるための第３の軸心が不要となることから、総軸数が少なくなるので、駆動装置１０の縦方向の寸法、すなわち径方向の寸法を短縮することができる。
次に、本発明の第２実施例を説明する。なお、以下の説明において、前述の第１実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施例にかかる車両用駆動装置（以下、単に駆動装置という）１３０の構成を説明する骨子図である。駆動装置１３０が第１実施例の駆動装置１０と異なる点は、第２モータジェネレータＭＧ２と直結クラッチＣｉとの位置が逆になっている点のみである。すなわち、第２実施例の駆動装置１３０においては、第１軸心Ｌ１上に、動力伝達経路の上流側から、エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、直結クラッチＣｉ、第２モータジェネレータＭＧ２、カウンタギヤ対１８のドライブギヤ３４の順に配置されている。
そして、直結クラッチＣｉの出力軸３８と第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸３２とが相対回転不能に連結され、そのロータ軸３２にカウンタギヤ対１８のドライブギヤ３４が相対回転不能に設けられている。
このように、第２実施例の駆動装置１３０は、第２モータジェネレータＭＧ２と直結クラッチＣｉとの位置が第１実施例の場合と逆になっているのみであるので、第１実施例と同様に、駆動装置１３０の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法が短縮される、動力の伝達が好適に行われる、駆動装置１３０の縦方向の寸法、すなわち径方向の寸法を短縮することができる、という効果を有する。なお、前記特許文献１のように、直結クラッチＣｉを第２モータジェネレータＭＧ２のステータの内周側に配置すれば、横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法をさらに短縮することができる。
次に、本発明の第３実施例を説明する。図７は、本発明の第３実施例にかかる車両用駆動装置（以下、単に駆動装置という）１４０の構成を説明する骨子図である。駆動装置１４０は、第１軸心Ｌ１上における直結クラッチＣｉ、ドライブギヤ３４、および第２モータジェネレータＭＧ２の相互の位置関係が第１実施例の駆動装置１０と異なっている。すなわち、第３実施例の駆動装置１４０においては、第１軸心Ｌ１上には、エンジン１２側から、エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、直結クラッチＣｉ、ドライブギヤ３４、第２モータジェネレータＭＧ２の順に配置されている。従って、本実施例では、第１軸心Ｌ１上のエンジン１２と反対側の端に設けられているのは、第２モータジェネレータＭＧ２である。
そして、直結クラッチＣｉの出力軸３８と第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸３２とが相対回転不能に連結され、その連結された出力軸３８またはロータ軸３２の一方に、ドライブギヤ３４が相対回転不能に設けられている。
前述のように、本実施例では、第１軸心Ｌ１上においてエンジン１２とは反対側の端に設けられているのは第２モータジェネレータＭＧ２であることから、ドライブギヤ３４は、第１、第２実施例の場合よりもエンジン１２側に位置している。一方、第２軸心Ｌ２上には、第１、第２実施例と同様の自動変速機１６が、カウンタギヤ対１８に対して第１、第２実施例の場合と同じ側に配置されている。そのため、本実施例では、第１軸心Ｌ１上に配置された第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２と、第２軸心Ｌ２上の第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２とが軸方向においてずらして配置された状態となる。これら、モータジェネレータＭＧ１、２およびブレーキＢ１、Ｂ２は、径方向の寸法が大きい要素であるので、これらが軸方向においてずらして配置されていると、駆動装置１４０の径方向の寸法、すなわち縦寸法を一層短縮することができる。
また、本実施例の駆動装置１４０は、第１実施例の駆動装置１０と同様に、エンジン１２のクランク軸２０が配置される第１軸心Ｌ１上に、第１モータジェネレータＭＧ１、第２モータジェネレータＭＧ２、および直結クラッチＣｉが配置され、軸方向寸法の大きい自動変速機１６はそれとは別の第２軸心Ｌ２上に配置されるとともに、第１軸心Ｌ１上のエンジン１２および直結クラッチＣｉと第２軸心Ｌ２上の自動変速機１６とが並列的に配置されることから、駆動装置１４０の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法が短縮され、また、カウンタギヤ対１８が動力伝達手段として用いられていることから、総軸数が少なくなるので、駆動装置１４０の縦方向の寸法、すなわち径方向の寸法を短縮することができる。
次に、本発明の第４実施例を説明する。図８は、本発明の第４実施例にかかる車両用駆動装置（以下、単に駆動装置という）１５０の構成を説明する骨子図である。駆動装置１５０は、第３実施例では第１軸心Ｌ１上においてエンジン１２とは反対側の端に配置されていた第２モータジェネレータＭＧ２が、本実施例では第２軸心Ｌ２上のドライブピニオンギヤ５４とは反対側の端に配置されている点が、その第３実施例と異なるのみである。
すなわち、第４実施例の駆動装置１５０においては、第１軸心Ｌ１上には、エンジン１２側から、エンジン１２、第１モータジェネレータＭＧ１、直結クラッチＣｉ、ドライブギヤ３４の順に配置されているのみであるので、第１軸心Ｌ１上の構成が極めて簡素化されている。一方、第２軸心Ｌ２上には、第２モータジェネレータＭＧ２、ドリブンギヤ３６、自動変速機１６、およびドライブピニオンギヤ５４がその順に配置されている。そして、第２モータジェネレータＭＧ２のロータ軸３２と自動変速機１６の入力軸４０とが相対回転不能に連結され、その連結されたロータ軸３２または入力軸４０の一方に、ドリブンギヤ３６が相対回転不能に設けられている。
この駆動装置１５０において、カウンタギヤ対１８よりもエンジン１２側の構成は、第３実施例の駆動装置１４０と同一であり、第１軸心Ｌ１上に配置された第１モータジェネレータＭＧ１と、第２軸心Ｌ２上の第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２とが軸方向においてずらして配置された状態となっている。また、第２軸心Ｌ２上に配置されている第２モータジェネレータＭＧ２も、第１軸心Ｌ１上の第１モータジェネレータＭＧ１と軸方向の位置がずらして配置されている。従って、本実施例においても、駆動装置１５０の縦寸法を短縮することができる。
また、本実施例の駆動装置１５０は、エンジン１２のクランク軸２０が配置される第１軸心Ｌ１上に、第１モータジェネレータＭＧ１と直結クラッチＣｉとが配置され、軸方向寸法の大きい自動変速機１６はそれとは別の第２軸心Ｌ２上に配置されるとともに、第１軸心Ｌ１上のエンジン１２および直結クラッチＣｉと第２軸心Ｌ２上の自動変速機１６とが並列的に配置されることから、駆動装置１５０の横方向の寸法、すなわち軸方向の寸法が短縮され、また、カウンタギヤ対１８が動力伝達手段として用いられていることから、総軸数が少なくなるので、駆動装置１５０の縦方向の寸法、すなわち径方向の寸法を短縮することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
本発明が適用された車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図１の自動変速機の作動を説明する共線図である。 図１の自動変速機の変速段とそれを成立させるために必要な油圧式摩擦係合装置の作動の組合わせとの関係を示す作動表である。 図１の駆動装置を制御するための電子制御装置に入力される信号及びその電子制御装置から出力される信号を例示する図である。 図１の駆動装置の構成を簡略化して示す断面図である。 本発明の第２実施例における車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明の第３実施例における車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明の第４実施例における車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。
符号の説明
１０：車両用駆動装置、 １２：エンジン、 １６：有段式自動変速機（変速部）、 １８：カウンタギヤ対（動力伝達手段）、 ２０：クランク軸（エンジンの出力軸）、 ３２：ロータ軸（第２電動機の回転軸）、 ４２：第１遊星歯車装置、 ４６：第２遊星歯車装置、 ４８：第３遊星歯車装置、 １３０：車両用駆動装置、 １４０：車両用駆動装置、 １５０：車両用駆動装置、 ＭＧ１：第１モータジェネレータ（第１電動機）、 ＭＧ２：第２モータジェネレータ（第２電動機）、 Ｃｉ：直結クラッチ、 Ｌ１：第１軸心、 Ｌ２：第２軸心、 Ｂ：ブレーキ

Claims (5)

  1. エンジンと、第１電動機と、第２電動機と、変速部と、前記エンジンと第２電動機の回転軸乃至前記変速部との間を断接可能なクラッチと、を備える車両用駆動装置であって、
    前記エンジンの出力軸が配置される第１軸心上に、前記第１電動機と前記第２電動機と前記クラッチとが配置され、
    該クラッチは、前記第１電動機および前記第２電動機に対して、前記エンジンとは反対側に配置されており、
    該第１軸心と平行な第２軸心上において前記エンジンおよび前記クラッチと並列的に前記変速部が配置され、
    前記第１軸心上の動力を前記変速部の入力軸に伝達する動力伝達手段を備えており、
    前記第１電動機および第２電動機はケース内に収容されるとともに、該第１電動機のロータ軸は該ケース内に嵌合された第１支持壁および第２支持壁との間でシール材により封止された状態で該第１支持壁および第２支持壁により回転可能に支持され、
    前記エンジンの出力が入力される入力軸が、前記第１電動機および前記第２電動機の内周を貫通して前記クラッチに連結されていることを特徴とする車両用駆動装置。
  2. 請求項１の車両用駆動装置であって、
    前記変速部が遊星歯車装置および該遊星歯車装置を構成する回転要素を選択的に回転停止させるブレーキを備え、
    該ブレーキと前記第１軸心上に配置されている電動機とが、軸方向にずらして配置されていることを特徴とする車両用駆動装置。
  3. 請求項１または２の車両用駆動装置であって、前記クラッチに対して、前記動力伝達手段は前記エンジンと反対側に配置されることを特徴とする車両用駆動装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１の車両用駆動装置であって、前記動力伝達手段はギヤ対であることを特徴とする車両用駆動装置。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１の車両用駆動装置であって、前記入力軸と前記第２支持壁との間が、シール材により封止されていることを特徴とする車両用駆動装置。
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