JP4151646B2 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン及びモータジェネレータを組合せて搭載したハイブリッド車両の駆動装置に関するものである。

近年、低公害性と航続距離、およびエネルギ供給のインフラ等の要求から、エンジン及びモータジェネレータ（以下「ＭＧ」という）を組合せて搭載したハイブリッド車両（ＨＥＶ）の実用化が進められている。このようなＨＥＶの一種として、例えば、既存のトロイダル式無段変速機（以下「Ｔ−ＣＶＴ」という）を搭載したシステムが考えられている。ところでＴ−ＣＶＴは入力ディスク及び出力ディスクを同軸上に備えているので、ディスクの半径方向の長さは短くなるものの、軸方向長さは長くなる。そのため、パワートレイン系が横置きに配置される車両においては、搭載が困難である。そこで、前後進切替装置やトルクコンバータなどを廃止して、変速機の長さを短縮し、搭載性を向上させた駆動システムが提案されている。例えば、ＭＧ及びＴ−ＣＶＴを平行に配置して、ＭＧを駆動源として後進する駆動システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１０４０００号公報

ところで、前述した従来の駆動システムにあっては、エンジン及びＭＧが変速機の入力側においてのみ接続されている。そのため、例えば、エンジンの駆動力を要しないＭＧ走行の場合であっても変速機を介して駆動輪に動力を伝達しなければならないので、変速機の変速比を適宜設定する必要がある。そして変速機を動作させるためには油圧が必要であるので、ＭＧ走行の効率が低下していた。

また、装置全体をコンパクト化するために前後進切換手段を廃止した場合には、回転方向を変更可能なＭＧにより後進することになる。しかし、ＭＧのみで後進するシステムであって、現行の内燃機関の車両と同等の動力性能を実現するためには、大トルクを出力可能なＭＧが必要である。しかし、そのようなＭＧは大型であり、搭載性が悪化し、またコストの上昇を招くという問題があった。

さらに、後進性能がバッテリの蓄電量にも依存するので、大きなバッテリを搭載するか、エンジンに駆動ＭＧ並みの大きな発電機を搭載する必要がある。したがって、車両全体としての搭載性が悪化し、またコストの上昇を招くという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、装置全体をコンパクトにしながらも大トルクのモータジェネレータを必要とせず、全車速域でモータジェネレータ運転を行うことができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジン駆動力を変速機で変速して出力軸を介して駆動輪に伝達すると共に、モータジェネレータが発生する駆動力を出力軸を介して駆動輪に伝達可能にしたハイブリッド車両の駆動装置において、
前記変速機は、エンジンからの駆動力を入力する入力軸と、該入力軸に平行に配置されたカウンタ軸と、前記入力軸に入力されるエンジン回転数を所定の変速比でカウンタ軸に伝達する変速機構と、を有し、
前記カウンタ軸から駆動力を伝達可能に連結された出力軸を、前記入力軸に同軸、且つ、前記カウンタ軸に平行に配置し、
前記モータジェネレータを、前記入力軸と前記出力軸との間の位置に、モータジェネレータ軸が入力軸及び出力軸と同軸となるように配置し、
前記エンジンや前記モータジェネレータからの駆動力伝達経路を決定する駆動力伝達機構により、少なくとも前記モータジェネレータの発生する駆動力を前記カウンタ軸を介し減速して前記出力軸に伝達する低速モードと、少なくとも前記モータジェネレータの発生する駆動力を前記入力軸または前記出力軸に直接伝達する高速モードと、を設けた。

よって、本発明のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、低速モードと高速モードにおいて、モータジェネレータの発生する駆動力を、変速機構を介することなく出力軸に伝達するため、変速機構の油圧を必要とせず、効率の高い運転が可能となる。また、低速モードにおいて、減速比を大きくとれば、大トルクのモータジェネレータを必要とせず、モータジェネレータの小型化を図ることができる。さらに、低速モードと高速モードとを有するため、全車速域でモータジェネレータを用いた電気自動車モードでの走行が可能である。加えて、トルクコンバータや前後進切替装置などを省略することができるので、装置全体をコンパクトにすることができる。

以下、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１(a)は実施例１のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体断面図である。
実施例１のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンＥの駆動力をトロイダル型無段変速機Ｔ−ＣＶＴ（変速機）で変速して出力軸３を介して図外の駆動輪に伝達すると共に、モータジェネレータＭＧが発生する駆動力を出力軸３を介して図外の駆動輪に伝達可能にしている。

前記トロイダル型無段変速機Ｔ−ＣＶＴは、エンジンＥからの駆動力を発進クラッチ５を介して入力する入力軸１と、該入力軸１に平行に配置されたカウンタ軸２と、前記入力軸１に入力されるエンジン回転数を所定の変速比でカウンタ軸２に伝達する無段変速機構４（変速機構）と、を有する。

前記無段変速機構４は、前記入力軸１に連結された入力ディスク４１，４２と、後述する第１出力ギヤ３１に連結された出力ディスク４３，４４と、入出力ディスク４１，４３及び入出力ディスク４２，４４の間に挟持配置されたパワーローラ４５，４６と、ローディングカム機構４７と、を有して構成されている。

前記カウンタ軸２から駆動力を伝達可能に連結された出力軸３は、前記入力軸１に同軸、且つ、前記カウンタ軸２に平行に配置している。また、前記モータジェネレータＭＧは、前記入力軸１と前記出力軸３との間の位置に、モータジェネレータ軸６，７が入力軸１及び出力軸３と同軸となるように配置している。

前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記カウンタ軸２を介し減速して前記出力軸３に伝達する「低速モード」と、前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記出力軸３に直接伝達する「高速モード」と、を設定可能な駆動力伝達機構を設けている。ここで、前記駆動力伝達機構は、「低速モード」の選択時と「高速モード」の選択時に、前記モータジェネレータＭＧと前記出力軸３との回転方向が同方向となるように設定している。また、前記駆動力伝達機構は、無段変速機構４とカウンタ軸２とを切り離し、エンジンＥからの駆動力を入力する入力軸１と第１モータジェネレータ軸６とを連結し、前記エンジンＥとモータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記カウンタ軸２を介して前記出力軸３に伝達する「後進モード」を設定している。

前記駆動力伝達機構は、前記カウンタ軸２上に第１カウンタギヤ２１と第２カウンタギヤ２２と第３カウンタギヤ２３とが設けられ、前記第１カウンタギヤ２１は前記無段変速機構４の第１出力ギヤ３１と噛み合い、前記第２カウンタギヤ２２は前記入力軸１側の第１モータジェネレータ軸６に設けられた第２出力ギヤ３２と噛み合い、前記第３カウンタギヤ２３は前記出力軸３に設けられた第３出力ギヤ３３と噛み合う。

そして、前記第１カウンタギヤ２１と前記カウンタ軸２との連結位置に第１クラッチ１１を設け、前記第２カウンタギヤ２２と前記カウンタ軸２との連結位置に第２クラッチ１２を設け、前記第１モータジェネレータ軸６と前記入力軸１との連結位置に第３クラッチ１３を設け、前記出力軸３側の第２モータジェネレータ軸７と前記出力軸３との連結位置に第４クラッチ１４を設けることで構成されている。なお、前記４つのクラッチ１１，１２，１３，１４は、例えば、外部からの制御指令により断接制御が可能な電磁式ドグクラッチ等が用いられる。また、図１(a)の８は、無段変速機構４の変速比を制御する制御圧を作り出す油圧コントロールユニットを示す。

次に、作用を説明する。

［技術背景］
特開２００２−１０４０００号公報に記載された変速機前置きＭＧレイアウトでは、モータジェネレータのみを用いる電気自動車モードでの走行時、変速機用油圧供給が必要となり、損失が大きくなる。また、後進モードをモータジェネレータのみを用いて達成しようとするとモータジェネレータが大型化する。

上記課題を解決するため、本出願人は、先に特願２００３−３８２６０７号の出願において、図２に示すように、エンジンの発生する駆動力を変速機構を介して出力される駆動力と、モータジェネレータの発生する駆動力と、の合わせた駆動力をカウンタ軸を介して出力軸に伝達する「低速モード」と、モータアシストが可能なように入力軸とモータジェネレータ軸とを接続し、エンジンとモータジェネレータの発生する駆動力を変速機構及びカウンタ軸を介して出力軸に伝達する「高速モード」と、エンジンアシストが可能なように入力軸とモータジェネレータ軸とを接続し、エンジンとモータジェネレータの発生する駆動力をカウンタ軸を介して出力軸に伝達する「後進モード」と、を設けたレイアウトを提案している。

しかし、この先願において、前進時の出力軸の回転方向を正とすると、「低速モード」においては、入力軸回転方向が負で、変速機出力回転方向が正で、モータジェネレータ回転方向が正で、カウンタ軸回転方向が負となるのに対し、入力軸とモータジェネレータ軸とを接続する「高速モード」においては、モータジェネレータ回転方向を入力軸回転方向と一致するように負としなければならない。つまり、「低速モード」と「高速モード」でモータジェネレータの回転方向を反転させる必要があるため、「低速モード」と「高速モード」との間でのモード遷移時に、もたつきや損失が大きいという課題がある。

［ＨＥＶ走行モード］
エンジンＥとモータジェネレータＭＧとを動力源として走行するハイブリッド（ＨＥＶ）走行モードについて説明する。実施例１のハイブリッド車両の駆動装置では、図１(b)の締結作動表に示すように、「低速モード」は、第１クラッチ１１と第２クラッチ１２を締結することで得られ、「高速モード」は、第１クラッチ１１と第４クラッチ１４を締結することで得られ、「後進モード」は、第２クラッチ１２と第３クラッチ１３を締結することで得られる。

前記「低速モード」では、エンジンＥからの回転数とトルクは、発進クラッチ５を介して入力軸１に入力され、無段変速機構４によりロー側変速比により変速され、第１出力ギヤ３１では回転数が低下してトルクが増大した変速機駆動力となる。そして、第１クラッチ１１の締結により、前記変速機駆動力は、第１出力ギヤ３１から、第１カウンタギヤ２１→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。一方、モータジェネレータＭＧからの出力は、第２クラッチ１２に締結により、第１モータジェネレータ軸６から、第２出力ギヤ３２→第２カウンタギヤ２２→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

前記「高速モード」では、エンジンＥからの回転数とトルクは、発進クラッチ５を介して入力軸１に入力され、無段変速機構４によりハイ側変速比により変速され、第１出力ギヤ３１では回転数が増大してトルクが低下した変速機駆動力となる。そして、第１クラッチ１１の締結により、前記変速機駆動力は、第１出力ギヤ３１から、第１カウンタギヤ２１→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。一方、モータジェネレータＭＧからの出力は、第４クラッチ１４に締結により、第２モータジェネレータ軸７から、第３出力ギヤ３３を介して出力軸３へ伝達される。

前記「後進モード」では、第３クラッチ１３の締結により、入力軸１と第１モータジェネレータ軸６とが接続され、第２クラッチ１２の締結により、エンジン駆動力とモータジェネレータ駆動力とを合わせた駆動力が、第１モータジェネレータ軸６から、第２出力ギヤ３２→第２カウンタギヤ２２→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

すなわち、「低速モード」及び「高速モード」において、出力軸３へ伝達される変速機駆動力に対し、モータジェネレータ駆動力が加わる。このため、「低速モード」では、加算されるモータジェネレータ駆動力分によりトルク増大機能を発揮し、トルクコンバータを省略することができる。さらに、カウンタ軸２を経過するモータジェネレータ駆動力の経路で減速比を大きくとれば、大トルクのモータジェネレータを必要とせず、モータジェネレータＭＧの小型化を図ることができる。「高速モード」では、加算されるモータジェネレータ駆動力分により、中間加速時の加速性を高めることができる。

また、「後進モード」においては、エンジン駆動力とモータジェネレータ駆動力とを合わせた駆動力を、カウンタ軸２を介して出力軸３へ伝達するようにしているため、後進時にはエンジンＥによる動力アシストが達成され、坂道後進時等において、登坂機能を高めることができる。

さらに、「前進モード（「低速モード」及び「高速モード」）」と「後進モード」とを有するため、従来の前後進切替装置を省略することができる。すなわち、トルクコンバータや前後進切替装置を省略することができるので、装置全体をコンパクトにすることができる。例えば、図１(a)に示す実線による従来の自動変速機の外形線であるが、この自動変速機外形線と比べた場合、リヤ側を僅かに径方向に拡大するだけで、軸方向にはほぼ同じサイズにてハイブリッド車両の駆動装置を構成できる。

［ＥＶ走行モード］
モータジェネレータＭＧのみを動力源として走行する電気自動車（ＥＶ）走行モードについて説明する。実施例１のハイブリッド車両の駆動装置では、図１(b)の締結作動表に示すように、「低速モード」は、第２クラッチ１２を締結することで得られ、「高速モード」は、第４クラッチ１４を締結することで得られる。

前記「低速モード」では、モータジェネレータＭＧからの出力は、第２クラッチ１２の締結により、第１モータジェネレータ軸６から、第２出力ギヤ３２→第２カウンタギヤ２２→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

前記「高速モード」では、モータジェネレータＭＧからの出力は、第４クラッチ１４に締結により、第２モータジェネレータ軸７から、第３出力ギヤ３３を介して出力軸３へ伝達される。

上記ＥＶ走行での「低速モード」と「高速モード」において、モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を、無段変速機構４を介することなく出力軸３に伝達するため、無段変速機構４の油圧を必要とせず、効率の高い運転が可能となる。

さらに、カウンタ軸２の経過により減速した「低速モード」と、第２モータジェネレータ軸７を出力軸３に直結する「高速モード」とを有するため、全車速域でモータジェネレータを用いたＥＶモードでの走行が可能である。なお、ＥＶモードでの走行継続時間を十分に確保したい場合には、エンジンＥにスタータモータを兼ねる第２のモータジェネレータを接続し、発進クラッチ５を切り離した状態で、エンジンＥにより第２のモータジェネレータで発電し、この発電電力によりモータジェネレータＭＧのバッテリを充電するシリーズ型ハイブリッド機能を備えたシステムとしても良い。

［モード遷移作用］
発進してから定常走行に移行する場合、高い燃費性能を確保するには、走行の途中で「低速モード」から「高速モード」へとモード遷移する必要があるし、また、走行状態から停止する場合、走行の途中で「高速モード」から「低速モード」へとモード遷移する必要がある。

このモード遷移時、前進時の出力軸３の回転方向を正とすると、「低速モード」においては、入力軸１の回転方向が負で、第１出力ギヤ３１の回転方向が正で、第１モータジェネレータ軸６の回転方向が正で、カウンタ軸２の回転方向が負となる（図１(a)参照）。これに対し、第２モータジェネレータ軸７と出力軸３を接続する「高速モード」においては、第２モータジェネレータ軸７の回転方向は出力軸３の回転方向と同じく正であり、「低速モード」と「高速モード」とでモータジェネレータＭＧの回転方向は一致する。

このため、「低速モード」と「高速モード」との間でのモード遷移時に、モータジェネレータＭＧの回転方向を変える必要がないため、例えば、ニュートラル状態として、一旦モータジェネレータＭＧの回転を停止し、回転方向を逆転させる等のシーケース制御処理手順を省略でき、その分、モード遷移応答性が高まることで、モード遷移時におけるもたつきや損失を解消できる。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) エンジンＥの駆動力を変速機で変速して出力軸３を介して図外の駆動輪に伝達すると共に、モータジェネレータＭＧが発生する駆動力を出力軸３を介して図外の駆動輪に伝達可能にしたハイブリッド車両の駆動装置において、前記変速機は、エンジンＥからの駆動力を入力する入力軸１と、該入力軸１に平行に配置されたカウンタ軸２と、前記入力軸１に入力されるエンジン回転数を所定の変速比でカウンタ軸２に伝達する無段変速機構４と、を有し、前記カウンタ軸２から駆動力を伝達可能に連結された出力軸３は、前記入力軸１に同軸、且つ、前記カウンタ軸２に平行に配置し、前記モータジェネレータＭＧは、前記入力軸１と前記出力軸３との間の位置に、モータジェネレータ軸６，７が入力軸１及び出力軸３と同軸となるように配置し、前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記カウンタ軸２を介し減速して前記出力軸３に伝達する「低速モード」と、前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記出力軸３に直接伝達する「高速モード」と、を設定可能な駆動力伝達機構を設けたため、装置全体をコンパクトにしながらも、大トルクのモータジェネレータＭＧを必要とせず、さらに、モータジェネレータＭＧのみを用いた「低速モード」と「高速モード」とを有することで全車速域で電気自動車モードでの走行が可能である。

(2) 前記駆動力伝達機構は、「低速モード」の選択時と「高速モード」の選択時に、前記モータジェネレータＭＧと前記出力軸３との回転方向が同方向となるように設定したため、「低速モード」と「高速モード」との間でのモード遷移時に、もたつきや損失を解消できる。

(3) 前記駆動力伝達機構は、無段変速機構４とカウンタ軸２とを切り離し、エンジンＥからの駆動力を入力する入力軸１と第１モータジェネレータ軸６とを連結し、前記エンジンＥとモータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記カウンタ軸２を介して前記出力軸３に伝達する「後進モード」を設定したため、従来の前後進切替装置を省略することができると共に、後進時においてエンジンＥによる動力アシストを達成することができる。

(4) 前記駆動力伝達機構は、前記カウンタ軸２上に第１カウンタギヤ２１と第２カウンタギヤ２２と第３カウンタギヤ２３とが設けられ、前記第１カウンタギヤ２１は前記無段変速機構４の第１出力ギヤ３１と噛み合い、前記第２カウンタギヤ２２は前記入力軸１側の第１モータジェネレータ軸６に設けられた第２出力ギヤ３２と噛み合い、前記第３カウンタギヤ２３は前記出力軸３に設けられた第３出力ギヤ３３と噛み合い、前記第１カウンタギヤ２１と前記カウンタ軸２との連結位置に第１クラッチ１１を設け、前記第２カウンタギヤ２２と前記カウンタ軸２との連結位置に第２クラッチ１２を設け、前記第１モータジェネレータ軸６と前記入力軸１との連結位置に第３クラッチ１３を設け、前記出力軸３側の第２モータジェネレータ軸７と前記出力軸３との連結位置に第４クラッチ１４を設け、「低速モード」は、第１クラッチ１１と第２クラッチ１２を締結することで得られ、「高速モード」は、第１クラッチ１１と第４クラッチ１４を締結することで得られ、「後進モード」は、第２クラッチ１２と第３クラッチ１３を締結することで得られるため、４つのクラッチ１１，１２，１３，１４の締結／解放制御により、装置全体のコンパクト性を保ちながら、ＨＥＶモードによる走行時に「低速モード」と「高速モード」と「後進モード」を選択でき、ＥＶモードによる走行時に「低速モード」と「高速モード」を選択することができる。

(5) 前記変速機は、トロイダル型無段変速機Ｔ−ＣＶＴであるため、有段変速機を採用する場合に比べ、燃費及び滑らかさを向上させることができる。

実施例２は、「低速モード」の選択時と「高速モード」の選択時に、モータジェネレータＭＧと入力軸１との回転方向が同方向となるように設定した例である。

まず、構成を説明すると、実施例２のハイブリッド車両の駆動装置は、図３(a)に示すように、前記カウンタ軸２から駆動力を伝達可能に連結された出力軸３は、前記入力軸１に同軸、且つ、前記カウンタ軸２に平行に配置している。また、前記モータジェネレータＭＧは、前記入力軸１と前記出力軸３との間の位置に、モータジェネレータ軸６，７が入力軸１及び出力軸３と同軸となるように配置している。

前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記カウンタ軸２を介し減速して前記出力軸３に伝達する「低速モード」と、前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記入力軸１に直接伝達する「高速モード」と、を設定可能な駆動力伝達機構を設けている。ここで、前記駆動力伝達機構は、「低速モード」の選択時と「高速モード」の選択時に、前記モータジェネレータＭＧと前記入力軸１との回転方向が同方向となるように設定している。また、前記駆動力伝達機構は、無段変速機構４とカウンタ軸２とを切り離し、エンジンＥの発生する駆動力を前記入力軸１から前記出力軸３に伝達し、前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記カウンタ軸２を介して前記出力軸３に伝達する「後進モード」を設定している。

前記駆動力伝達機構は、前記カウンタ軸２上に第１カウンタギヤ２１と第２カウンタギヤ２２と第３カウンタギヤ２３とが設けられ、前記第１カウンタギヤ２１は前記無段変速機構４の第１出力ギヤ３１と噛み合い、前記第２カウンタギヤ２２は中間ギヤ２４を介し中空モータジェネレータ軸６’に設けられた第２出力ギヤ３２と噛み合い、前記第３カウンタギヤ２３は前記出力軸３に設けられた第３出力ギヤ３３と噛み合う。

そして、前記第１カウンタギヤ２１と前記カウンタ軸２との連結位置に第１クラッチ１１を設け、前記第２カウンタギヤ２２と前記カウンタ軸２との連結位置に第２クラッチ１２を設け、前記中空モータジェネレータ軸６’と前記入力軸１との連結位置に第３クラッチ１３を設け、前記出力軸３の位置までモータジェネレータＭＧを貫通して設けられた延長入力軸１ａと前記出力軸３との連結位置に第４クラッチ１４を設けることで構成されている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。

［ＨＥＶ走行モード］
エンジンＥとモータジェネレータＭＧとを動力源として走行するハイブリッド（ＨＥＶ）走行モードについて説明する。実施例２のハイブリッド車両の駆動装置では、図３(b)の締結作動表に示すように、「低速モード」は、第１クラッチ１１と第２クラッチ１２を締結することで得られ、「高速モード」は、第１クラッチ１１と第３クラッチ１３を締結することで得られ、「後進モード」は、第２クラッチ１２と第４クラッチ１４を締結することで得られる。

前記「低速モード」では、エンジンＥからの回転数とトルクは、発進クラッチ５を介して入力軸１に入力され、無段変速機構４によりロー側変速比により変速され、第１出力ギヤ３１では回転数が低下してトルクが増大した変速機駆動力となる。そして、第１クラッチ１１の締結により、前記変速機駆動力は、第１出力ギヤ３１から、第１カウンタギヤ２１→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。一方、モータジェネレータＭＧからの出力は、第２クラッチ１２に締結により、中空モータジェネレータ軸６’から、第２出力ギヤ３２→中間ギヤ２４→第２カウンタギヤ２２→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

前記「高速モード」では、第１クラッチ１１と第３クラッチ１３の締結により、エンジン駆動力とモータジェネレータ駆動力とを合わせた駆動力が、入力軸１に入力され、無段変速機構４によりハイ側変速比により変速され、第１出力ギヤ３１では回転数が増大してトルクが低下した変速機駆動力となる。そして、第１出力ギヤ３１から、第１カウンタギヤ２１→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

前記「後進モード」では、第４クラッチ１４の締結により、エンジン駆動力はそのまま出力軸３へ伝達される。一方、モータジェネレータ駆動力は、第２クラッチ１２に締結により、中空モータジェネレータ軸６’から、第２出力ギヤ３２→中間ギヤ２４→第２カウンタギヤ２２→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

すなわち、「低速モード」及び「高速モード」において、出力軸３へ伝達される変速機駆動力に対し、モータジェネレータ駆動力が加わる。このため、「低速モード」では、加算されるモータジェネレータ駆動力分によりトルク増大機能を発揮し、トルクコンバータを省略することができる。さらに、カウンタ軸２を経過するモータジェネレータ駆動力の経路で減速比を大きくとれば、大トルクのモータジェネレータを必要とせず、モータジェネレータＭＧの小型化を図ることができる。「高速モード」では、加算されるモータジェネレータ駆動力分により、中間加速時の加速性を高めることができる。

また、「後進モード」においては、モータジェネレータ駆動力を、カウンタ軸２を介し減速して出力軸３へ伝達する際に、出力軸３にエンジン駆動力を加算するようにしているため、後進時にはエンジンＥによる動力アシストが達成され、坂道後進時等において、登坂機能を高めることができる。

さらに、「前進モード（「低速モード」及び「高速モード」）」と「後進モード」とを有するため、従来の前後進切替装置を省略することができる。すなわち、トルクコンバータや前後進切替装置を省略することができるので、装置全体をコンパクトにすることができる。例えば、図３(a)に示す実線による従来の自動変速機の外形線であるが、この自動変速機外形線と比べた場合、リヤ側を僅かに径方向に拡大するだけで、軸方向にはほぼ同じサイズにてハイブリッド車両の駆動装置を構成できる。

［ＥＶ走行モード］
モータジェネレータＭＧのみを動力源として走行する電気自動車（ＥＶ）走行モードについて説明する。実施例２のハイブリッド車両の駆動装置では、図３(b)の締結作動表に示すように、「低速モード」は、第２クラッチ１２を締結することで得られ、「高速モード」は、第３クラッチ１３を締結することで得られる。

前記「低速モード」では、モータジェネレータＭＧからの出力は、第２クラッチ１２の締結により、中空モータジェネレータ軸６’から、第２出力ギヤ３２→中間ギヤ２４→第２カウンタギヤ２２→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

前記「高速モード」では、第３クラッチ１３の締結により、モータジェネレータ駆動力が入力軸１に入力され、無段変速機構４によりハイ側変速比により変速され、第１出力ギヤ３１では回転数が増大してトルクが低下した変速機駆動力となる。そして、第１出力ギヤ３１から、第１カウンタギヤ→カウンタ軸２→第３カウンタギヤ２３→第３出力ギヤ３３を経過して出力軸３へ伝達される。

上記ＥＶ走行での「低速モード」において、モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を、無段変速機構４を介することなく出力軸３に伝達するため、無段変速機構４の油圧を必要とせず、効率の高い運転が可能となる。

さらに、カウンタ軸２の経過により減速した「低速モード」と、中空モータジェネレータ軸６’を入力軸１に直結する「高速モード」とを有するため、全車速域でモータジェネレータを用いたＥＶモードでの走行が可能である。

［モード遷移作用］
「低速モード」と「高速モード」との間のモード遷移時、前進時の出力軸３の回転方向を正とすると、「低速モード」においては、入力軸１の回転方向が負で、第１出力ギヤ３１の回転方向が正で、中空モータジェネレータ軸６’の回転方向が負で、カウンタ軸２の回転方向が負となる（図３(a)参照）。これに対し、中空モータジェネレータ軸６’と入力１を接続する「高速モード」においては、中空モータジェネレータ軸６’の回転方向は入力軸１の回転方向と同じく負であり、「低速モード」と「高速モード」とでモータジェネレータＭＧの回転方向は一致する。

このため、「低速モード」と「高速モード」との間でのモード遷移時に、モータジェネレータＭＧの回転方向を変える必要がないため、例えば、ニュートラル状態として、一旦モータジェネレータＭＧの回転を停止し、回転方向を逆転させる等のシーケース制御処理手順を省略でき、その分、モード遷移応答性が高まることで、モード遷移時におけるもたつきや損失を解消できる。

次に、効果を説明する。
実施例２のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、実施例１の(1),(5)の効果に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。

(6) 前記駆動力伝達機構は、「低速モード」の選択時と「高速モード」の選択時に、前記モータジェネレータＭＧと前記入力軸１との回転方向が同方向となるように設定したため、「低速モード」と「高速モード」との間でのモード遷移時に、もたつきや損失を解消できる。

(7) 前記駆動力伝達機構は、無段変速機構４とカウンタ軸２とを切り離し、エンジンＥの発生する駆動力を前記入力軸１から前記出力軸３に伝達し、前記モータジェネレータＭＧの発生する駆動力を前記カウンタ軸２を介して前記出力軸３に伝達する「後進モード」を設定したため、従来の前後進切替装置を省略することができると共に、後進時においてエンジンＥによる動力アシストを達成することができる。

(8) 前記駆動力伝達機構は、前記カウンタ軸２上に第１カウンタギヤ２１と第２カウンタギヤ２２と第３カウンタギヤ２３とが設けられ、前記第１カウンタギヤ２１は前記無段変速機構４の第１出力ギヤ３１と噛み合い、前記第２カウンタギヤ２２は中間ギヤ２４を介し中空モータジェネレータ軸６’に設けられた第２出力ギヤ３２と噛み合い、前記第３カウンタギヤ２３は前記出力軸３に設けられた第３出力ギヤ３３と噛み合い、前記第１カウンタギヤ２１と前記カウンタ軸２との連結位置に第１クラッチ１１を設け、前記第２カウンタギヤ２２と前記カウンタ軸２との連結位置に第２クラッチ１２を設け、前記中空モータジェネレータ軸６’と前記入力軸１との連結位置に第３クラッチ１３を設け、前記出力軸３の位置までモータジェネレータＭＧを貫通して設けられた延長入力軸１ａと前記出力軸３との連結位置に第４クラッチ１４を設け、「低速モード」は、第１クラッチ１１と第２クラッチ１２を締結することで得られ、「高速モード」は、第１クラッチ１１と第３クラッチ１３を締結することで得られ、「後進モード」は、第２クラッチ１２と第４クラッチ１４を締結することで得られるため、４つのクラッチ１１，１２，１３，１４の締結／解放制御により、装置全体のコンパクト性を保ちながら、ＨＥＶモードによる走行時に「低速モード」と「高速モード」と「後進モード」を選択でき、ＥＶモードによる走行時に「低速モード」と「高速モード」を選択することができる。

以上、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１，２では、「低速モード」と「高速モード」とを設定可能な駆動力伝達機構として、ギヤとクラッチの組み合わせにより、動力伝達経路を選択する例を示したが、要するに、モータジェネレータの発生する駆動力をカウンタ軸を介し減速して出力軸に伝達する「低速モード」と、モータジェネレータの発生する駆動力を入力軸または出力軸に直接伝達する「高速モード」と、を設定可能な駆動力伝達機構であれば、実施例１，２で示した以外の機構を採用しても良い。

実施例１，２では、変速機としてトロイダル型無段変速機を用いたハイブリッド車両の駆動装置を示したが、ベルト式無段変速機や自動マニュアル変速機や有段自動変速機等、変速比を段階的、あるいは、無段階に制御可能な変速機であれば如何なる変速機も適用することができる。

実施例１のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体断面図と低速モード・高速モード・後進モードでの各クラッチの締結要素表を示す図である。 先行例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体断面図である。 実施例１のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体断面図と低速モード・高速モード・後進モードでの各クラッチの締結要素表を示す図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
ＭＧ モータジェネレータ
Ｔ−ＣＶＴ トロイダル型無段変速機（変速機）
１ 入力軸
２ カウンタ軸
３ 出力軸
４ 無段変速機構（変速機構）
５ 発進クラッチ
６ 第１モータジェネレータ軸
７ 第２モータジェネレータ軸
８ 油圧コントロールユニット
１１ 第１クラッチ
１２ 第２クラッチ
１３ 第３クラッチ
１４ 第４クラッチ
２１ 第１カウンタギヤ
２２ 第２カウンタギヤ
２３ 第３カウンタギヤ
３１ 第１出力ギヤ
３２ 第２出力ギヤ
３３ 第３出力ギヤ

Claims (8)

1. エンジン駆動力を変速機で変速して出力軸を介して駆動輪に伝達すると共に、モータジェネレータが発生する駆動力を出力軸を介して駆動輪に伝達可能にしたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記変速機は、エンジンからの駆動力を入力する入力軸と、該入力軸に平行に配置されたカウンタ軸と、前記入力軸に入力されるエンジン回転数を所定の変速比でカウンタ軸に伝達する変速機構と、を有し、
   前記カウンタ軸から駆動力を伝達可能に連結された出力軸を、前記入力軸に同軸、且つ、前記カウンタ軸に平行に配置し、
   前記モータジェネレータを、前記入力軸と前記出力軸との間の位置に、モータジェネレータ軸が入力軸及び出力軸と同軸となるように配置し、
   前記モータジェネレータの発生する駆動力を前記カウンタ軸を介し減速して前記出力軸に伝達する低速モードと、前記モータジェネレータの発生する駆動力を前記入力軸または前記出力軸に直接伝達する高速モードと、を設定可能な駆動力伝達機構を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構は、低速モードの選択時と高速モードの選択時に、前記モータジェネレータと前記出力軸との回転方向が同方向となるように設定したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
3. 請求項１または２に記載されたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構は、変速機構とカウンタ軸とを切り離し、エンジンからの駆動力を入力する入力軸とモータジェネレータ軸とを連結し、前記エンジンとモータジェネレータの発生する駆動力を前記カウンタ軸を介して前記出力軸に伝達する後進モードを設定したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載されたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構は、前記カウンタ軸上に第１カウンタギヤと第２カウンタギヤと第３カウンタギヤとが設けられ、前記第１カウンタギヤは前記変速機構の第１出力ギヤと噛み合い、前記第２カウンタギヤは前記入力軸側の第１モータジェネレータ軸に設けられた第２出力ギヤと噛み合い、前記第３カウンタギヤは前記出力軸に設けられた第３出力ギヤと噛み合い、
   前記第１カウンタギヤと前記カウンタ軸との連結位置に第１クラッチを設け、前記第２カウンタギヤと前記カウンタ軸との連結位置に第２クラッチを設け、前記第１モータジェネレータ軸と前記入力軸との連結位置に第３クラッチを設け、前記出力軸側の第２モータジェネレータ軸と前記出力軸との連結位置に第４クラッチを設け、
   前記低速モードは、前記第１クラッチと第２クラッチのうち少なくとも一方のクラッチを締結することで得られ、前記高速モードは、前記第１クラッチと第４クラッチのうち少なくとも一方のクラッチを締結することで得られ、前記後進モードは、第２クラッチと第３クラッチを締結することで得られることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
5. 請求項１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構は、低速モードの選択時と高速モードの選択時に、前記モータジェネレータと前記入力軸との回転方向が同方向となるように設定したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
6. 請求項５に記載されたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構は、変速機構とカウンタ軸とを切り離し、前記エンジンの発生する駆動力を前記入力軸から前記出力軸に伝達し、前記モータジェネレータの発生する駆動力を前記カウンタ軸を介して前記出力軸に伝達する後進モードを設定したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
7. 請求項５または６に記載されたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記駆動力伝達機構は、前記カウンタ軸上に第１カウンタギヤと第２カウンタギヤと第３カウンタギヤとが設けられ、前記第１カウンタギヤは前記変速機構の第１出力ギヤと噛み合い、前記第２カウンタギヤは中間ギヤを介して前記モータジェネレータ軸に設けられた第２出力ギヤと噛み合い、前記第３カウンタギヤは前記出力軸に設けられた第３出力ギヤと噛み合い、
   前記第１カウンタギヤと前記カウンタ軸との連結位置に第１クラッチを設け、前記第２カウンタギヤと前記カウンタ軸との連結位置に第２クラッチを設け、前記モータジェネレータ軸と前記入力軸との連結位置に第３クラッチを設け、前記出力軸の位置までモータジェネレータを貫通して設けられた延長入力軸と前記出力軸との連結位置に第４クラッチを設け、
   前記低速モードは、前記第１クラッチと第２クラッチのうち少なくとも一方のクラッチを締結することで得られ、前記高速モードは、前記第１クラッチと第３クラッチのうち少なくとも一方のクラッチを締結することで得られ、前記後進モードは、第２クラッチと第４クラッチを締結することで得られることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載されたハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記変速機は、トロイダル型無段変速機であることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
   

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