JP2009001180A - 動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで搭載性に優れ、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車の提供。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２に接続されるキャリア４５とモータＭＧ１に接続されるサンギヤ４１とエンジン２２に接続されるリングギヤ４２とを含むと共に値０．５近傍のギヤ比を有するダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構４０と、３要素式の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２と、第１変速用遊星歯車機構のリングギヤ６２を固定・解放可能なブレーキクラッチＢＣ１と、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にすると共に当該動力の伝達を解除することができるブレーキクラッチＢＣ２とを含む変速機６０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車に関する。

従来から、この種の動力出力装置として、内燃機関と、２体の電動機と、いわゆるラビニヨ型の遊星歯車機構と、それぞれ電動機に接続される遊星歯車機構の２つの出力要素を選択的に出力部材に連結可能な平行軸式変速機とを備えた動力出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来から、内燃機関に接続される入力要素およびそれぞれ電動機に接続される２つの出力要素を含む遊星歯車機構と、当該遊星歯車機構の対応する出力要素にそれぞれ接続されると共に出力シャフトに連結される２本のカウンタシャフトを含む平行軸式変速機とを備えた動力出力装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。これらの動力出力装置では、平行軸式変速機により出力部材や出力シャフトに連結する遊星歯車機構の出力要素を切り替えることが可能である。
特開２００５−１５５８９１号公報 特開２００３−１０６３８９号公報

ここで、主に後輪を駆動して走行する車両、すなわち一般的な後輪駆動車両や後輪駆動ベースの４輪駆動車両等に対して上記特許文献１に記載の動力出力装置を採用することは、搭載スペース等の関係から困難である。また、上記特許文献２に記載の動力出力装置は、後輪駆動車両を対象としたものと考えられるが、平行軸式変速機を用いる関係上、軸方向および径方向の寸法が大きく、車両への搭載性に劣るといわざるを得ない。また、特許文献２に記載の動力出力装置は、径の大きいロータを要求するものであって電気駆動部の搭載性に問題を有しており、そもそも実現性が低いものである。一方、この種の動力出力装置を主に後輪を駆動して走行する車両に適用するに際しても、より広範な走行領域において動力の伝達効率を向上させる必要があり、この点で、従来の動力出力装置には、なお改善の余地がある。

そこで、本発明は、コンパクトで搭載性に優れ、主に後輪を駆動して走行する車両に好適であると共に、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる動力出力装置およびそれを備えたハイブリッド自動車の提供を主目的とする。

本発明による動力出力装置およびハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明による動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
動力を入出力可能な第１電動機と、
動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された値０．５近傍のギヤ比を有する遊星歯車機構である動力分配統合機構と、
前記動力分配統合機構の前記第１要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用遊星歯車機構と、前記第１変速用遊星歯車機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第１の固定手段と、前記動力分配統合機構の前記第２要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用遊星歯車機構と、前記第２変速用遊星歯車機構の前記入力要素および前記固定可能要素の何れか一方の状態を変更して該第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすると共に該動力の伝達を解除することができる伝達状態切替手段とを含む変速伝達手段と、
を備えるものである。

この動力出力装置は、値０．５近傍のギヤ比を有する３要素式の遊星歯車機構である動力分配統合機構を備えている。このような動力分配統合機構は、それ自体コンパクトに構成可能であると共に減速ギヤ機構等を用いることなく第１および第２電動機の諸元を同一のものとし得る点で動力出力装置のコンパクト化に寄与するものである。また、この動力出力装置は、何れも３要素式の第１および第２変速用遊星歯車機構を含む変速伝達手段を備えている。この変速伝達手段は、内燃機関、第１および第２電動機、動力分配統合機構の下流側にこれらと同軸に配置可能であると共に、例えば平行軸式の変速伝達手段に比べて軸方向および径方向の寸法を小さくすることができるものである。従って、値０．５近傍のギヤ比を有する３要素式の遊星歯車機構である動力分配統合機構と、３要素式の第１および第２変速用遊星歯車機構を含む変速伝達手段とを組み合わせれば、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行する車両に極めて好適なものとすることができる。そして、この変速伝達手段によれば、第１の固定手段により第１変速用遊星歯車機構の固定可能要素を回転不能に固定すると共に伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を解除することにより、動力分配統合機構の第１要素を出力要素とすると共に当該第１要素に接続される第１電動機を電動機として機能させ、かつ反力要素となる第２要素に接続される第２電動機を発電機として機能させることが可能となる。また、この変速伝達手段によれば、第１の固定手段により第１変速用遊星歯車機構の固定可能要素を解放して第１変速用遊星歯車機構による動力の伝達を解除すると共に伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすることにより、動力分配統合機構の第２要素を出力要素とすると共に当該第２要素に接続される第２電動機を電動機として機能させ、かつ反力要素となる第１要素に接続される第１電動機を発電機として機能させることが可能となる。従って、この動力出力装置では、第１の固定手段と伝達状態切替手段とを適宜制御することにより、特に電動機として機能する第１または第２電動機の回転数が高まったときに、発電機として機能する第２または第１電動機の回転数が負の値にならないようにして、いわゆる動力循環の発生を抑制することができる。更に、この変速伝達手段によれば、第１固定手段によって第１変速用遊星歯車機構の固定可能要素を回転不能に固定すると共に伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすることにより、内燃機関からの動力を固定変速比で機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。この結果、この動力出力装置によれば、より広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。なお、値０．５近傍のギヤ比は、例えば値０．４〜０．６程度の範囲内から選択されてもよい。

また、前記動力分配統合機構は、前記第３要素としてのリングギヤと、前記第２要素としてのサンギヤと、互いに噛合すると共に一方が前記リングギヤと他方が前記サンギヤと噛合する２つのピニオンギヤの組を保持する前記第１要素としてのキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構であってもよい。すなわち、動力分配統合機構としてダブルピニオン式遊星歯車機構を採用すれば、ギヤ比を値０．５近傍とすることで外径をより小さくして全体をよりコンパクト化することが可能となる。

更に、前記第２変速用遊星歯車機構の前記固定可能要素は回転不能に固定されており、前記伝達状態切替手段は、前記動力分配統合機構の前記第２要素と前記第２変速用遊星歯車機構の前記入力要素との接続および該接続の解除を実行する接続断接手段であってもよい。このように、伝達状態切替手段は、第２変速用遊星歯車機構に対する動力の入力を可能にするか、または解除するものであってもよい。

また、前記変速伝達手段は、前記第１変速用遊星歯車機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な締結手段を更に含むものであってもよい。このような変速伝達手段によれば、伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にした状態で、締結手段により第１変速用遊星歯車機構の出力要素と固定可能要素とを締結することにより、第１固定手段によって第１変速用遊星歯車機構の固定可能要素を回転不能に固定すると共に伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にしたときとは異なる固定変速比で内燃機関からの動力を機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。そして、この状態で、伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を解除すれば、締結手段により第１変速用遊星歯車機構の各要素が実質的にロックされて一体に回転することから、動力分配統合機構の第１要素からの動力を駆動軸に直接伝達することができる。これにより、かかる構成のもとでは、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。

この場合、前記変速伝達手段は、前記第１の固定手段および前記締結手段として機能する単一のクラッチを含むものであってもよい。これにより、変速伝達手段ひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。

更に、前記伝達状態切替手段は、前記第２変速用遊星歯車機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第２の固定手段であってもよい。このように、伝達状態切替手段を、固定可能要素を固定することによって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすると共に、固定可能要素を解放して回転可能にすることによって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を解除するものであってもよい。

また、前記変速伝達手段は、前記第１変速用遊星歯車機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第１の締結手段と、前記第２変速用遊星歯車機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第２の締結手段とを更に含むものであってもよい。このような変速伝達手段によれば、伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすると共に第１の締結手段により第１変速用遊星歯車機構の出力要素と固定可能要素とを締結することにより、第１固定手段によって第１変速用遊星歯車機構の固定可能要素を回転不能に固定すると共に伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にしたときとは異なる固定変速比で内燃機関からの動力を機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。そして、この状態で、伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を解除すれば、第１の締結手段により第１変速用遊星歯車機構の各要素が実質的にロックされて一体に回転することから、動力分配統合機構の第１要素からの動力を駆動軸に直接伝達することができる。更に、第１の締結手段により第１変速用遊星歯車機構の出力要素と固定可能要素とを締結すると共に第２の締結手段により第２変速用遊星歯車機構の出力要素と固定可能要素とを締結すれば、動力分配統合機構の各要素と第１および第２変速用遊星歯車機構の各要素とのすべてが一体となって回転することになる。これにより、第１変速用遊星歯車機構の固定可能要素を回転不能に固定すると共に伝達状態切替手段によって第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にしたときや、第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすると共に第１の締結手段により第１変速用遊星歯車機構の出力要素と固定可能要素とを締結したときとは異なる固定変速比で、すなわち変速比１で内燃機関からの動力を機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。これにより、かかる構成のもとでは、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。

この場合、前記変速伝達手段は、前記第１の固定手段および前記第１の締結手段として機能する単一の第１クラッチと、前記第２の固定手段および前記第２の締結手段として機能する単一の第２クラッチとを含むものであってもよい。これにより、変速伝達手段ひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。

更に、上記動力出力装置は、前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を回転不能に固定可能な第３の固定手段を更に備えてもよい。これにより、第１変速用遊星歯車機構あるいは第２変速用遊星歯車機構の出力要素と固定可能要素とを締結したときに発電機として機能する第１または第２電動機と接続されている動力分配統合機構の第１または第２要素（反力要素）を回転不能に固定すれば、この状態に固有の値１未満の固定変速比で内燃機関からの動力を機械的（直接）に駆動軸へと伝達することが可能となる。従って、かかる構成によれば、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。

そして、前記第１変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記固定可能要素としてのリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのリングギヤと、前記固定可能要素としてのサンギヤと、前記リングギヤおよび前記サンギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であってもよい。このように、第１および第２変速用遊星歯車機構としてシングルピニオン式遊星歯車機構を採用すれば、変速伝達手段ひいては動力出力装置の全体をよりコンパクトに構成することが可能となる。

この場合、前記第２変速用遊星歯車機構の前記サンギヤは、中空のサンギヤ軸に取り付けられ、前記第２変速用遊星歯車機構の前記リングギヤは、前記サンギヤ軸に挿通される軸を介して前記動力分配統合機構の前記第２要素と接続されてもよい。これにより、第２変速用遊星歯車機構の固定可能要素であるサンギヤを回転不能に固定可能としつつ、第２変速用遊星歯車機構の入力要素であるリングギヤと動力分配統合機構の前記第２要素とを接続することが可能となる。

また、前記第２変速用遊星歯車機構の前記サンギヤは、中空のサンギヤ軸に取り付けられ、前記第２変速用遊星歯車機構の前記キャリアは、前記サンギヤ軸に挿通される軸を介して前記駆動軸に接続されてもよい。このような構成を採用しても、第２変速用遊星歯車機構の固定可能要素であるサンギヤを回転不能に固定可能としつつ、入力要素であるリングギヤと動力分配統合機構の前記第２要素とを接続することが可能となる。

更に、前記第１変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記固定可能要素としてのリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としての第１サンギヤと、該第１サンギヤとは異なる歯数を有すると共に前記第１変速用遊星歯車機構のキャリアおよび前記駆動軸に接続される前記出力要素としての第２サンギヤと、前記第１サンギヤと噛合する第１ピニオンギヤと前記第２サンギヤと噛合する第２ピニオンギヤとを連結してなる段付ギヤを保持する前記固定可能要素としてのキャリアとを含む遊星歯車機構であってもよい。このように、径方向寸法を小さくすることができる段付ギヤを含む遊星歯車機構を第２遊星歯車機構として採用すれば、変速伝達手段を特に径方向においてよりコンパクトに構成することが可能となる。

また、前記第１変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記固定可能要素としてのリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記出力要素としてのリングギヤと、互いに噛合すると共に一方が前記サンギヤと他方が前記リングギヤと噛合する２つのピニオンギヤの組を保持する前記固定可能要素としてのキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構であってもよい。

本発明によるハイブリッド自動車は、上記何れかの動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むものである。このハイブリッド自動車に搭載される動力出力装置は、コンパクトで主に後輪を駆動するのに好適であると共により広範な運転領域において動力の伝達効率を向上可能なものであるから、このハイブリッド自動車では、燃費と走行性能とを良好に向上させることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、後輪駆動車両として構成されており、車両前部に配置されるエンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト（機関軸）２６に接続された動力分配統合機構４０と、動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、このモータＭＧ１と同軸に配置されると共に動力分配統合機構４０に接続された発電可能なモータＭＧ２と、動力分配統合機構４０からの動力を変速して駆動軸６９に伝達可能な変速機６０と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。

エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、例えばクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサといったエンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な同一諸元の同期発電電動機であり、インバータ３１，３２を介して二次電池であるバッテリ３５と電力のやり取りを行なう。インバータ３１，３２とバッテリ３５とを接続する電力ライン３９は、各インバータ３１，３２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ３５は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）３０により駆動制御される。モータＥＣＵ３０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３３，３４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ３０からは、インバータ３１，３２へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータＥＣＵ３０は、回転位置検出センサ３３，３４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。更に、モータＥＣＵ３０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

バッテリ３５は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）３６によって管理されている。バッテリＥＣＵ３６には、バッテリ３５を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ３５の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ３５の出力端子に接続された電力ライン３９に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ３５に取り付けられた温度センサ３７からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。また、バッテリＥＣＵ３６は、必要に応じてバッテリ３５の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。そして、実施例のバッテリＥＣＵ３６は、バッテリ３５を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ３５の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３５の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ３５の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ３５の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ３５の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。

動力分配統合機構４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２、変速機６０と共に図示しないトランスミッションケース（ケーシング）に収容され、エンジン２２から所定距離を隔ててクランクシャフト２６と同軸に配置される。実施例の動力分配統合機構４０は、外歯歯車のサンギヤ４１と、このサンギヤ４１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ４２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ４１と他方がリングギヤ４２と噛合する２つのピニオンギヤ４３および４４の組を自転かつ公転自在に少なくとも１組保持するキャリア４５とを有するダブルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ４１（第２要素）とリングギヤ４２（第３要素）とキャリア４５（第１要素）とは互いに差動回転可能である。かかる動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１には、当該サンギヤ４１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に延びる中空のサンギヤ軸４１ａおよび中空の第１モータ軸４６を介して第２電動機としてのモータＭＧ１（中空のロータ）が接続されている。また、第１要素であるキャリア４５には、エンジン２２に向けて延びる中空の第２モータ軸５５を介して第１電動機としてのモータＭＧ２（中空のロータ）が接続されている。更に、第３要素であるリングギヤ４２には、第２モータ軸５５およびモータＭＧ２を通って延びるリングギヤ軸４２ａおよびダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。更に、実施例の動力分配統合機構４０は、そのギヤ比ρ（サンギヤ４１の歯数をリングギヤ４２の歯数で除した値）がρ＝０．５となるように構成されている。これにより、サンギヤ４１とキャリア４５とでエンジン２２からのトルクの分配比率が同一になることから、減速ギヤ機構等を用いることなくモータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を同一のものとすることが可能となり、動力出力装置のコンパクト化、生産性の向上、低コスト化を図ることができる。なお、動力分配統合機構４０のギヤ比ρは、例えば値０．４〜０．６程度の範囲内から選択されてもよい。

また、図１に示すように、サンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との間には、両者の接続（駆動源要素接続）および当該接続の解除を実行するクラッチＣ０（接続断接手段）が設けられている。実施例において、クラッチＣ０は、例えばサンギヤ軸４１ａに固定された係合部と第１モータ軸４６に固定された係合部との双方と係合可能であると共に電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９０によりサンギヤ軸４１ａや第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。クラッチＣ０によりサンギヤ軸４１ａと第１モータ軸４６との接続を解除した際には、第２電動機としてのモータＭＧ１と動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１との接続が解除されることになり、動力分配統合機構４０の機能によりエンジン２２を実質的にモータＭＧ１，ＭＧ２や変速機６０から切り離すことが可能となる。そして、このように動力分配統合機構４０のサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して連結され得る第１モータ軸４６は、モータＭＧ１からエンジン２２とは反対側（車両後方）に更に延出され、変速機６０に接続される。また、動力分配統合機構４０のキャリア４５からは、中空のサンギヤ軸４１ａや第１モータ軸４６を通してエンジン２２とは反対側（車両後方）にキャリア軸（連結軸）４５ａが延出されており、このキャリア軸４５ａも変速機６０に接続される。これにより、実施例において、動力分配統合機構４０は互いに同軸に配置されたモータＭＧ１およびモータＭＧ２の間に両モータＭＧ１，ＭＧ２と同軸に配置され、エンジン２２はモータＭＧ２に同軸に並設されると共に動力分配統合機構４０を挟んで変速機６０と対向することになる。すなわち、実施例では、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分配統合機構４０および変速機６０という動力出力装置の構成要素が、車両前方から、エンジン２２、モータＭＧ２、動力分配統合機構４０、モータＭＧ１、変速機６０という順番で配置されることになる。これにより、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行するハイブリッド自動車２０に好適なものとすることができる。

変速機６０は、複数段階に変速状態（変速比）を設定可能な遊星歯車式自動変速機として構成されており、動力分配統合機構４０の第１要素であるキャリア４５にキャリア軸４５ａを介して接続される第１変速用遊星歯車機構（第１変速用差動回転機構）ＰＧ１、動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１にクラッチＣ０を介して接続され得る第１モータ軸４６に接続される第２変速用遊星歯車機構（第２変速用差動回転機構）ＰＧ２、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１に対して設けられたブレーキクラッチＢＣ１（第１の固定手段および第１の締結手段）、およびブレーキクラッチＢＣ２（伝達状態切替手段および第３の固定手段）等を含む。これら第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を構成する各要素は、何れも変速機６０のトランスミッションケースの内部に収容される。

図１および図２に示すように、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１は、キャリア軸４５ａに接続されたサンギヤ６１（入力要素）と、このサンギヤ６１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ６２（固定可能要素）と、サンギヤ６１およびリングギヤ６２の双方と噛合するピニオンギヤ６３を複数保持すると共に駆動軸６９に接続されたキャリア６４（出力要素）とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ６１とリングギヤ６２とキャリア６４とが互いに差動回転できるように構成されている。また、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２は、サンギヤ６５（固定可能要素）と、このサンギヤ６５と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ６６（入力要素）と、サンギヤ６５およびリングギヤ６６の双方と噛合するピニオンギヤ６７を複数保持する第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１と共通のキャリア６４（出力要素）とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ６５とリングギヤ６６とキャリア６４とが互いに差動回転できるように構成されている。実施例において、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２は、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１に対して同軸かつそれよりも車両前方に位置するように並設されている。そして、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５は、トランスミッションケースに支持部材６５ｙを介して固定された中空のサンギヤ軸６５ａに取り付けられており、これにより固定可能要素であるサンギヤ６５は、常時回転不能に固定されることになる。また、サンギヤ軸６５ａには、中空のリングギヤ軸６６ａが挿通されており、このリングギヤ軸６６ａには、サンギヤ６５やピニオンギヤ６７よりも第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１側（車両後方側）でリングギヤ６６が取り付けられる。更に、キャリア６４は、リングギヤ６６の外側からピニオンギヤ６７の前方に回り込むように形成されている。なお、キャリア軸４５ａは、第１モータ軸４６およびリングギヤ軸６６ａを貫通するように配置され、リングギヤ軸６６ａから突出したキャリア軸４５ａの先端に第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１が固定される。

ブレーキクラッチＢＣ１は、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の外周に設けられた係合部６２ａと常時係合すると共にトランスミッションケースに固定された係止部６８ａおよびキャリア６４の外周に形成された係合部６４ａのそれぞれと係合可能な可動係合部材ＥＭ１と、この可動係合部材ＥＭ１をキャリア軸４５ａ等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９１とを含むドグクラッチとして構成されている。このブレーキクラッチＢＣ１は、図２に示すように、可動係合部材ＥＭ１の位置であるクラッチポジションを「Ｒポジション」、「Ｍポジション」および「Ｌポジション」に選択的に切り替え可能である。ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションがＲポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ１はリングギヤ６２の係合部６２ａとトランスミッションケースに固定された係止部６８ａとの双方と係合し、これにより、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定することが可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションがＭポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ１はリングギヤ６２の係合部６２ａのみと係合することになり、これにより、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を解放して回転可能にすることができる。更に、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションがＬポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ１はリングギヤ６２の係合部６２ａとキャリア６４の係合部６４ａとの双方と係合し、これにより、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２と出力要素であるキャリア６４とを締結することが可能となる。ブレーキクラッチＢＣ２は、第１モータ軸４６の端部（図中右端）に設けられた係合部４６ｂと常時係合すると共にリングギヤ軸６６ａの端部（図中左端）に設けられた係合部６６ｂおよびトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂのそれぞれと係合可能な可動係合部材ＥＭ２と、この可動係合部材ＥＭ２を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ９２とを含む、いわゆるドグクラッチとして構成されている。このブレーキクラッチＢＣ２も、図２に示すように、可動係合部材ＥＭ２の位置であるクラッチポジションを「Ｒポジション」、「Ｍポジション」および「Ｌポジション」に選択的に切り替え可能である。ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションがＲポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は第１モータ軸４６の係合部４６ｂとリングギヤ軸６６ａの係合部６６ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６をリングギヤ軸６６ａ、第１モータ軸４６、クラッチＣ０等を介して動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１と接続することが可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションがＭポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は第１モータ軸４６の係合部４６ｂのみと係合することになり、これにより、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６との接続を解除することが可能となる。更に、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションがＬポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は第１モータ軸４６の係合部４６ｂとトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂとの双方と係合し、これにより、第１モータ軸４６すなわちクラッチＣ０が繋がれていれば動力分配統合機構４０のサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定することが可能となる。

そして、変速機６０のキャリア６４から駆動軸６９に伝達された動力は、デファレンシャルギヤＤＦを介して最終的に駆動輪としての後輪ＲＷａ，ＲＷｂに出力されることになる。上述のように構成される変速機６０は、例えば平行軸式の変速機に比べて軸方向および径方向の寸法を大幅に小さくすることが可能なものである。また、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２は、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２および動力分配統合機構４０の下流側にこれらと同軸に配置可能であるから、変速機６０を用いれば、軸受を簡素化すると共に軸受の数を減らすことができる。なお、実施例において、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のギヤ比（サンギヤ６５の歯数／リングギヤ６６の歯数）ρ２は第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のギヤ比（サンギヤ６１の歯数／リングギヤ６２の歯数）ρ１よりも多少大きく設定されているが（図３参照）、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２のギヤ比ρ１，ρ２は任意の値に定めることができる。

そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等とを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖが入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３０、バッテリＥＣＵ３６と各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。また、クラッチＣ０や変速機６０のブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２のアクチュエータ９０〜９２もハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。

次に、図３から図１２を参照しながら、上記ハイブリッド自動車２０の動作の概要について説明する。なお、ハイブリッド自動車２０が図３から図８に示す状態で走行する際には、アクセルペダル８３の踏み込み量や車速Ｖに基づくハイブリッドＥＣＵ７０の統括的な制御のもと、エンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２が、モータＥＣＵ３０によりモータＭＧ１，ＭＧ２が制御され、アクチュエータ９０〜９２（クラッチＣ０、変速機６０のブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２）はハイブリッドＥＣＵ７０により直接制御される。また、図３から図８において、Ｓ軸は動力分配統合機構４０のサンギヤ４１の回転数（モータＭＧ１すなわち第１モータ軸４６の回転数Ｎｍ１）を、Ｒ軸は動力分配統合機構４０のリングギヤ４２の回転数（エンジン２２の回転数Ｎｅ）を、Ｃ軸は動力分配統合機構４０のキャリア４５（キャリア軸４５ａ）の回転数をそれぞれ示す。更に、６１軸は変速機６０の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１の回転数を、６６軸は第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の回転数を、６４軸は変速機６０のキャリア６４（駆動軸６９）の回転数を、６２軸は第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の回転数を、６５軸は第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５の回転数をそれぞれ示す。

上述のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴う走行時に、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＲポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＭポジションに設定して動力分配統合機構４０（サンギヤ４１）と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２（リングギヤ６６）との接続を解除すれば、変速機６０が図３に示す第１変速状態（１速）に設定される。かかる第１変速状態のもとでは、キャリア軸４５ａ（キャリア４５）からの動力を第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のギヤ比ρ１に基づく変速比（＝ρ１／（１＋ρ１））で変速して駆動軸６９に伝達することができる。また、図３の第１変速状態のもと、モータＭＧ１（サンギヤ４１および第１モータ軸４６）の回転数Ｎｍ１が第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の回転数と概ね一致すれば、図４に示すように、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転不能に固定したまま、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＲポジションに設定して動力分配統合機構４０（サンギヤ４１）と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２（リングギヤ６６）とを接続することが可能となる。以下、このようにブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２により動力分配統合機構４０（サンギヤ４１）と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２（リングギヤ６６）とを接続するようなモードを「同時係合モード」といい、特に、図４に示す状態を「１−２速同時係合状態」という。かかる１−２速同時係合状態のもとで、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、モータＭＧ１およびＭＧ２は、力行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換を伴うことなく第１固定変速比γ１（＝（１−ρ）・ρ１／（１＋ρ１）＋ρ／（１＋ρ２））で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することができる。そして、図４の１−２速同時係合状態のもとでブレーキクラッチＢＣ２により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６とを接続したまま、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＭポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転可能にすれば、変速機６０は、図５に示すように、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達のみが可能とされる第２変速状態（２速）に設定される。かかる第２変速状態のもとでは、第１モータ軸４６（サンギヤ４１）からの動力を第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のギヤ比ρ２に基づく変速比（＝１／（１＋ρ２））で変速して駆動軸６９に伝達することができる。

更に、図５の第２変速状態のもとで、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１を構成するサンギヤ６１、リングギヤ６２およびキャリア６４の回転数が互いに概ね一致し、これらの要素が実質的に一体となって回転するようになれば、図６に示すように、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＬポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結することが可能となる。以下、このようにブレーキクラッチＢＣ２により動力分配統合機構４０（サンギヤ４１）と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２（リングギヤ６６）とを接続したままブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結するようなモードも「同時係合モード」といい、特に、図６に示す状態を「２−３速同時係合状態」という。かかる２−３速同時係合状態のもとで、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、モータＭＧ１およびＭＧ２は、力行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換を伴うことなく第２固定変速比γ２（＝１−ρ＋ρ／（１＋ρ２））で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することができる。そして、図６の２−３速同時係合状態のもとで、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＭポジションに設定して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転可能にすれば、変速機６０が図７に示す第３変速状態（３速）に設定される。かかる第３変速状態のもとでは、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１、リングギヤ６２およびキャリア６４が実質的にロックされて一体に回転することから、図７に示すように、動力分配統合機構４０のキャリア４５からの動力がキャリア軸４５ａや各要素が一体に回転する第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１等を介して駆動軸６９に直接（変速比１で）伝達されることになる。そして、第３変速状態のもとでは、モータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数と出力要素であるキャリア４５に直結された駆動軸６９の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。

また、図７の第３変速状態のもとで、モータＭＧ１、第１モータ軸４６、サンギヤ４１および第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１の回転数が値０に近づくと、図８に示すように、ブレーキクラッチＢＣ２をＬポジションに設定して係止部６８ｂ、係合部４６ｂおよび第１モータ軸４６を介して動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１を回転不能に固定することが可能となる。以下、このようにブレーキクラッチＢＣ１によりリングギヤ６２とキャリア６４とを締結して変速機６０の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１を実質的にロックしたままブレーキクラッチＢＣ２により第１モータ軸４６（モータＭＧ１）を回転不能に固定するモードも「同時係合モード」といい、特に、図８に示す状態を「３速ＯＤ（オーバードライブ）状態」という。かかる３速ＯＤ状態のもとで、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令を値０に設定すれば、モータＭＧ１およびＭＧ２は、力行および回生の何れをも実行せずに空転し、エンジン２２からの動力（トルク）を電気エネルギへの変換を伴うことなく値１未満の第３固定変速比γ３（＝１／（１−ρ））で変速（増速）した上で駆動軸６９へと直接伝達することができる。なお、変速機６０の変速比をシフトダウン方向に変化させる場合には、基本的に上記説明と逆の手順を実行すればよい。

上述のようにエンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に変速機６０が第１または第３変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のキャリア４５が出力要素となって当該キャリア４５に接続されたモータＭＧ２が電動機として機能し、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ２からの動力とを統合してキャリア４５側に出力する。以下、モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するモードを「第１トルク変換モード」という。かかる第１トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてキャリア４５に出力され、モータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素であるキャリア４５の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図９に第１トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。図９においてＳ軸、Ｒ軸、Ｃ軸は、図３から図８と同様のものをそれぞれ示し、ρは動力分配統合機構４０のギヤ比（サンギヤ４１の歯数／リングギヤ４２の歯数）を、各軸上の太線矢印は対応する要素に作用するトルクをそれぞれ示す。更に、図９において、Ｓ軸、Ｒ軸およびＣ軸における回転数は０軸（水平軸）よりも上側で正の値となると共に下側で負の値となるものとする。更に、図９において、太線矢印は、各要素に作用するトルクを示し、矢印が図中上向きである場合にはトルクの値が正であり、矢印が図中下向きである場合にはトルクの値が負であるものとする（図３から図８、図１０および図１１も同様）。

また、エンジン２２の運転を伴いながらハイブリッド自動車２０を走行させる際に変速機６０が第２変速状態に設定されると、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１が出力要素となって当該サンギヤ４１に接続されたモータＭＧ１が電動機として機能し、かつ反力要素となるキャリア４５に接続されたモータＭＧ２が発電機として機能するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構４０は、リングギヤ４２を介して入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ４１側とキャリア４５側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン２２からの動力と電動機として機能するモータＭＧ１からの動力とを統合してサンギヤ４１側に出力する。以下、モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するモードを「第２トルク変換モード」という。かかる第２トルク変換モードのもとでは、エンジン２２からの動力が動力分配統合機構４０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてサンギヤ４１に出力され、モータＭＧ２の回転数を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅと出力要素であるサンギヤ４１の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図１０に第２トルク変換モードにおける動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。

このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０の変速状態（変速比）の変更に伴って第１トルク変換モードと第２トルク変換モードとが交互に切り替えられるので、特に電動機として機能するモータＭＧ２またはＭＧ１の回転数Ｎｍ２またはＮｍ１が高まったときに、発電機として機能するモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数Ｎｍ１またはＮｍ２が負の値にならないようにすることができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、第１トルク変換モードのもとでモータＭＧ１の回転数が負になることに伴いキャリア軸４５ａに出力される動力の一部を用いてモータＭＧ２が発電すると共にモータＭＧ２により発電された電力をモータＭＧ１が消費して動力を出力するという動力循環や、第２トルク変換モードのもとでモータＭＧ２の回転数が負になることに伴い第１モータ軸４６に出力される動力の一部を用いてモータＭＧ１が発電すると共にモータＭＧ１により発電された電力をモータＭＧ２が消費して動力を出力するという動力循環の発生を抑制することが可能となり、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる。また、このような動力循環の抑制に伴いモータＭＧ１，ＭＧ２の最高回転数を抑えることができるので、それによりモータＭＧ１，ＭＧ２を小型化することも可能となる。更に、ハイブリッド自動車２０では、上述の１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態および３速ＯＤ状態のそれぞれに固有の第１〜第３固定変速比γ１〜γ３でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することができるので、電気エネルギへの変換を伴うことなくエンジン２２から駆動軸６９に動力を機械的に出力する機会を増やして、より広範な運転領域において動力の伝達効率をより一層向上させることができる。一般に、エンジンと２体の電動機と遊星歯車機構のような差動回転機構とを用いた動力出力装置では、エンジンと駆動軸との間の減速比が比較的大きいときにエンジンの動力が電気エネルギにより多く変換されるので動力の伝達効率が悪化すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２の発熱を招く傾向にあることから、上述の同時係合モードは、特にエンジン２２と駆動軸との間の減速比が比較的大きい場合に有利なものとなる。

続いて、図１１等を参照しながら、エンジン２２を停止させた状態でバッテリ３５からの電力を用いてモータＭＧ１やモータＭＧ２に動力を出力させ、それによりハイブリッド自動車２０を走行させるモータ走行モードの概要について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０において、モータ走行モードは、クラッチ係合１モータ走行モードと、クラッチ解放１モータ走行モードと、２モータ走行モードとに大別される。クラッチ係合１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を繋いだ上で、変速機６０を第１変速状態または第３変速状態に設定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０を第２変速状態に設定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。クラッチ係合１モータ走行モードのもとでは、クラッチＣ０により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第１モータ軸４６とが接続されることから、動力を出力していないモータＭＧ１またはＭＧ２は、動力を出力しているモータＭＧ２またはＭＧ１に連れ回されて空転する（図１１における破線参照）。また、クラッチ解放１モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とした上で、変速機６０を第１変速状態、第３変速状態および３速ＯＤ状態の何れかに設定してモータＭＧ２のみに動力を出力させるか、変速機６０を第２変速状態に設定してモータＭＧ１のみ動力を出力させる。クラッチ解放１モータ走行モードのもとでは、図１１において一点鎖線および二点鎖線で示すように、クラッチＣ０が解放状態とされてサンギヤ４１と第１モータ軸４６との接続が解除されることから動力分配統合機構４０の機能により停止されたエンジン２２のクランクシャフト２６の連れ回しが回避されると共にモータＭＧ１またはＭＧ２の連れ回しが回避され、それにより動力の伝達効率の低下を抑制することができる。更に、２モータ走行モードを実行する際には、クラッチＣ０を解放状態とすると共にブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を用いて変速機６０を上述の１−２速同時係合状態または２−３速同時係合状態に設定した上でモータＭＧ１およびＭＧ２の少なくとも何れか一方を駆動制御する。これにより、エンジン２２の連れ回しを回避しながらモータＭＧ１およびＭＧ２の双方から動力を出力させ、モータ走行モードのもとで大きな動力を駆動軸６９に伝達することが可能となるので、いわゆる坂道発進を良好に実行したり、モータ走行時におけるトーイング性能等を良好に確保したりすることができる。

そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチ解放１モータ走行モードが選択されているときには、動力が効率よく駆動軸６９に伝達されるように変速機６０の変速状態（変速比）を容易に変更することができる。例えば、クラッチＣ０を解放状態とした上でブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２をトランスミッションケースに固定して変速機６０を第１変速状態に設定すると共にモータＭＧ２のみに動力を出力させているときに変速機６０の変速比をシフトアップ側に変更する場合には、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６の回転数に同期させる。次いで、ブレーキクラッチＢＣ２により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１に接続すれば、上述の１−２速同時係合状態へと移行することができる。その後、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＭポジションに設定して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転可能にすると共にモータＭＧ１のみに動力を出力させれば、変速機６０を第２変速状態に設定してその変速比をシフトアップ側（２速）に変更することができる。また、クラッチＣ０を解放状態とした上で変速機６０を第２変速状態に設定すると共にモータＭＧ１のみに動力を出力させているときに変速機６０の変速比をシフトアップ側に変更する場合には、モータＭＧ２を駆動制御して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の回転数をキャリア６４（駆動軸６９）の回転数と同期させる。次いで、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結すれば、上述の２−３速同時係合状態へと移行することができる。その後、ブレーキクラッチＢＣ２のクラッチポジションをＭポジションに設定して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転可能にすると共にモータＭＧ２のみに動力を出力させれば、変速機６０を第３変速状態に設定してその変速比をシフトアップ側（３速）に変更することができる。なお、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで第３変速状態から３速ＯＤ状態へのシフトアップも同様にして実行することができる。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ走行モードのもとでも、変速機６０を用いてキャリア軸４５ａや第１モータ軸４６の回転数を変速してトルクを増幅等することができるので、モータＭＧ１，ＭＧ２に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータＭＧ１，ＭＧ２の小型化を図ることができる。また、このようなモータ走行中における変速機６０の変速比の変更に際しても、一旦変速機６０の同時係合状態すなわち２モータ走行モードが実行されることから、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更を極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。

なお、モータ走行モードのもとで変速機６０の変速比をシフトダウン方向に変化させる場合には、基本的に上記説明と逆の手順を実行すればよい。また、クラッチ係合１モータ走行モードのもとで要求駆動力が高まったり、バッテリ３５の残容量ＳＯＣが低下したりしたような場合には、変速機６０の変速比に応じて動力を出力しないことになるモータＭＧ１またはＭＧ２によるエンジン２２のクランキングを実行し、それによりエンジン２２を始動させる。更に、クラッチ解放１モータ走行モードのもとで要求駆動力が高まったり、バッテリ３５の残容量ＳＯＣが低下したりしたような場合には、それまで動力を出力していなかったモータＭＧ１またはＭＧ２を駆動制御してその回転数Ｎｍ１またはＮｍ２を動力分配統合機構４０のサンギヤ４１またはキャリア４５の回転数と同期させた上でクラッチＣ０を繋ぎ、当該モータＭＧ１またはＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを実行してエンジン２２を始動させればよい。これにより、駆動軸６９に動力を滑らかに伝達しながら、エンジン２２を始動させることが可能となる。そして、２モータ走行モードのもとでエンジン２２を始動させる場合には、まず変速機６０の目標変速比等に応じて継続して動力を出力させる一方のモータＭＧ１またはＭＧ２を選択した上で、継続して動力を出力させない他方のモータＭＧ２またはＭＧ１による動力を上記一方のモータＭＧ１またはＭＧ２に出力させる動力移換処理を実行する。そして、動力移換処理の完了後にブレーキクラッチＢＣ２またはＢＣ１のクラッチポジションをＭポジションに設定することにより継続して動力を出力させない他方のモータＭＧ２またはＭＧ１を変速機６０から切り離した上で、当該他方のモータＭＧ２またはＭＧ１を駆動制御してその回転数Ｎｍ２またはＮｍ１を動力分配統合機構４０のキャリア４５またはサンギヤ４１の回転数と同期させた上でクラッチＣ０を繋ぎ、当該モータＭＧ２またはＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを実行してエンジン２２を始動させればよい。これにより、駆動軸６９に動力を滑らかに伝達しながら、エンジン２２を始動させることが可能となる。なお、ハイブリッド自動車２０の走行時におけるブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２およびクラッチＣ０のクラッチポジション等の設定状態を図１２に示す。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０は、値０．５近傍のギヤ比を有する３要素式の遊星歯車機構である動力分配統合機構４０を備えている。このような動力分配統合機構４０は、それ自体コンパクトに構成可能であると共に減速ギヤ機構等を用いることなくモータＭＧ１およびＭＧ２の諸元を同一のものとし得る点でエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２、動力分配統合機構４０および変速機６０等を含む動力出力装置のコンパクト化に寄与するものである。また、ハイブリッド自動車２０は、何れも３要素式の第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２を含む変速機６０を備えている。この変速機６０は、エンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２、動力分配統合機構４０の下流側にこれらと同軸に配置可能であると共に、例えば平行軸式の変速機６０に比べて軸方向および径方向の寸法を小さくすることができるものである。従って、値０．５近傍のギヤ比を有する３要素式の遊星歯車機構である動力分配統合機構４０と、３要素式の第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２を含む変速機６０とを組み合わせれば、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪ＲＷａ，ＲＷｂを駆動して走行するハイブリッド自動車２０に極めて好適なものとすることができる。そして、上記実施例のように、リングギヤ４２（第３要素）と、サンギヤ４１（第２要素）と、互いに噛合すると共に一方がリングギヤ４２と他方がサンギヤ４１と噛合する２つのピニオンギヤ４３および４４の組を複数保持するキャリア４５（第１要素）とを含むダブルピニオン式遊星歯車機構を動力分配統合機構４０として採用すれば、ギヤ比ρを値０．５近傍とすることにより動力分配統合機構４０の外径をより小さくして全体をよりコンパクトに構成することが可能となる。

更に、実施例の変速機６０によれば、ブレーキクラッチＢＣ１（第１の固定手段）によって第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２を回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２（伝達状態切替手段または接続断接手段）によって動力分配統合機構４０（サンギヤ４１）と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２（リングギヤ６６）との接続を解除して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を解除することにより、動力分配統合機構４０のキャリア４５を出力要素とすると共に当該キャリア４５に接続されるモータＭＧ２を電動機として機能させ、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されるモータＭＧ１を発電機として機能させることが可能となる。同様に、ブレーキクラッチＢＣ１によって第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結すると共にブレーキクラッチＢＣ２によって第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６を回転可能にしても、動力分配統合機構４０のキャリア４５を出力要素とすると共に当該キャリア４５に接続されるモータＭＧ２を電動機として機能させ、かつ反力要素となるサンギヤ４１に接続されるモータＭＧ１を発電機として機能させることが可能となる。また、この変速機６０によれば、ブレーキクラッチＢＣ１によって第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を解放（回転可能に）して第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１による動力の伝達を解除すると共にブレーキクラッチＢＣ２によって動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６とを接続して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にすることにより、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１を出力要素とすると共に当該サンギヤ４１に接続されるモータＭＧ１を電動機として機能させ、かつ反力要素となるキャリア４５に接続されるモータＭＧ２を発電機として機能させることが可能となる。従って、ハイブリッド自動車２０では、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を適宜制御して変速機６０の変速状態を変更することにより、特に電動機として機能するモータＭＧ２またはＭＧ１の回転数が高まったときに、発電機として機能するモータＭＧ１またはＭＧ２の回転数が負の値にならないようにして、いわゆる動力循環の発生を抑制することができる。

更に、変速機６０によれば、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６とを接続して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にすることにより、エンジン２２からの動力を１−２速同時係合状態のもとでの第１固定変速比γ１で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。加えて、変速機６０によれば、ブレーキクラッチＢＣ２により動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６とを接続して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にした状態で、ブレーキクラッチＢＣ１（締結手段）により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２（固定可能要素）とキャリア６４（出力要素）とを締結することにより、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２によって第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にする１−２速同時係合状態とは異なる２−３速同時係合状態のもとでの第２固定変速比γ２でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。そして、かかる２−３速同時係合状態で、ブレーキクラッチＢＣ２によってリングギヤ６６を解放して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を解除すれば、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の各要素が実質的にロックされて一体に回転する第３変速状態のもとで動力分配統合機構４０のキャリア４５からの動力を駆動軸６９に変速比１で伝達することができる。更に、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結する第３変速状態のもとで発電機として機能するモータＭＧ１と接続されている動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（反力要素）をブレーキクラッチＢＣ２（第３の固定手段）により回転不能に固定すれば、３速ＯＤ状態のもとでの第３固定変速比γ３でエンジン２２からの動力を増速して駆動軸６９へと伝達することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、より広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させて、それにより燃費と走行性能とを良好に向上させることができる。

また、変速機６０は、入力要素としてのサンギヤ６１と固定可能要素としてのリングギヤ６２とサンギヤ６１およびリングギヤ６２の双方と噛合するピニオンギヤ６３を保持する出力要素としてのキャリア６４とを有するシングルピニオン式の第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１と、入力要素としてのリングギヤ６６と固定可能要素としてのサンギヤ６５と、リングギヤ６６およびサンギヤ６５の双方と噛合するピニオンギヤ６７を保持する第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１と共通のキャリア６４とを有するシングルピニオン式の第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２とを含む。このように、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２としてシングルピニオン式遊星歯車機構を採用すれば、変速機６０ひいては動力出力装置の全体をよりコンパクトに構成することが可能となる。更に、上記実施例では、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５が中空のサンギヤ軸６５ａに取り付けられ、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６がサンギヤ軸６５ａに挿通されるリングギヤ軸６６ａを介して動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（第１モータ軸４６）と接続可能とされている。これにより、図２に示すように、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（第１モータ軸４６）とリングギヤ軸６６ａ（リングギヤ６６）とを接続可能とするブレーキクラッチＢＣ２と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２との間に、支持部材６５ｙを配置するスペースを確保することが可能となるので、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５をトランスミッションケースに対して回転不能に固定しつつ、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の入力要素であるリングギヤ６６と動力分配統合機構４０のサンギヤ４１とを接続可能にすることができる。また、上記実施例のように、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の固定および解放を実行する固定手段として機能すると共にリングギヤ６２とキャリア６４との締結および当該締結の解除を実行する締結手段として機能する単一のクラッチであるブレーキクラッチＢＣ１を用いれば、変速機６０ひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。同様に、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１と第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のリングギヤ６６との接続および当該接続の解除とを実行する接続断接手段として機能すると共に動力分配統合機構４０のサンギヤ４１を回転不能に固定する第３の固定手段として機能する単一のクラッチであるブレーキクラッチＢＣ２を用いることにより、変速機６０ひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。ただし、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２のかわりに、これらのクラッチとしての機能とブレーキとしての機能とを別個のクラッチとブレーキとに分離してもよいことはいうまでもない。

図１３は、上述のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な他の変速機６０Ａを示す概略構成図である。同図に示す変速機６０Ａも、上述の変速機６０と同様に、シングルピニオン式の第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２やブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２等を含むものである。この変速機６０Ａでは、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５が支持部材６５ｙを介してトランスミッションケースに固定される中空のサンギヤ軸６５ａに取り付けられ、第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２により共用されるキャリア６４がサンギヤ軸６５ａに挿通される軸部６４ｘとピニオンギヤ６７を保持する保持部６４ｙとを有している。すなわち、変速機６０Ａにおいて、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のピニオンギヤ６７を保持する保持部６４ｙは、サンギヤ軸６５ａに挿通される軸部６４ｘ等を介して駆動軸６９に接続される。これにより、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（第１モータ軸４６）とリングギヤ軸６６ａ（リングギヤ）とを接続可能とするブレーキクラッチＢＣ２と干渉させることなく保持部６４ｙを配置すると共に、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２と第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１との間に、支持部材６５ｙを配置するスペースを確保することが可能となる。従って、図１３の変速機６０Ａにおいても、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５をトランスミッションケースに対して回転不能に固定しつつ、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の入力要素であるリングギヤ６６と動力分配統合機構４０のサンギヤ４１とを接続可能にすることができる。

図１４は、上述のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な更に他の変速機６０Ｂを示す概略構成図である。同図に示す変速機６０Ｂは、上述の変速機６０と同様のシングルピニオン式の第１および第２変速用遊星歯車機構ＰＧ１およびＰＧ２やブレーキクラッチＢＣ１を含むと共に、ブレーキＢ３とブレーキクラッチＢＣ２′とを含むものである。この変速機６０Ｂにおいて、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の入力要素であるリングギヤ６６は、サンギヤ６５から延出された中空のサンギヤ軸６５ａから突出する第１モータ軸４６の端部に設けられた取付部４６ｙにサンギヤ６５やピニオンギヤ６７よりも第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１側（車両後方側）で取り付けられる。また、キャリア６４は、リングギヤ６６の外側からピニオンギヤ６７の前方に回り込むように形成されており、キャリア６４の外周には、係合部６４ａよりも車両前方側に位置する係合部６４ｂが形成されている。ブレーキＢ３は、第１モータ軸４６の端部（図中右端）に設けられた係合部４６ｃと常時係合すると共にトランスミッションケースに固定された係止部６８ｃと係合可能な可動係合部材ＥＭ３と、この可動係合部材ＥＭ３を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ（図示省略）とを含むドグクラッチとして構成されている。すなわち、ブレーキＢ３は、上述のブレーキクラッチＢＣ２の機能の一部、すなわち動力分配統合機構４０のサンギヤ４１をトランスミッションケースに対して回転不能に固定する機能を単独で担うものである。なお、第３の固定手段としてのブレーキＢ３は、動力分配統合機構４０の第１要素たるキャリア４５を回転不能に固定可能に構成されてもよく、変速機６０から分離して設けられてもよい。

ブレーキクラッチＢＣ２′は、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５から延出されたサンギヤ軸６５ａに設けられた係合部６５ｂと常時係合すると共にトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂおよびキャリア６４の外周に形成された係合部６４ｂのそれぞれと係合可能な可動係合部材ＥＭ２と、この可動係合部材ＥＭ２を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ（図示省略）とを含むドグクラッチとして構成されている。このブレーキクラッチＢＣ２′も、図１４に示すように、可動係合部材ＥＭ２の位置であるクラッチポジションを「Ｒポジション」、「Ｍポジション」および「Ｌポジション」に選択的に切り替え可能である。ブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＬポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２はサンギヤ軸６５ａの係合部６５ｂとトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５がトランスミッションケースに対して回転不能に固定されて第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達が可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＭポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２はサンギヤ軸６５ａの係合部６５ｂのみと係合することになり、これにより、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５を解放して回転可能にすることができる。すなわち、ブレーキクラッチＢＣ２′は、上述のブレーキクラッチＢＣ２のように第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２（リングギヤ６６）に対する動力の入力を可能にするか、または解除する代わりに、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５を固定することによって第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にすると共に、サンギヤ６５を解放して回転可能にすることによって第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を解除するものである。更に、ブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＲポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は、サンギヤ軸６５ａの係合部６５ｂとキャリア６４の係合部６４ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５と出力要素であるキャリア６４とを締結することが可能となる。かかるブレーキクラッチＢＣ２′を含む変速機６０Ｂを備えたハイブリッド自動車２０の走行時におけるブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２′、ブレーキＢ３およびクラッチＣ０のクラッチポジション等の設定状態を図１５に示す。

上述のように、図１４の変速機６０Ｂは、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２とキャリア６４との締結および当該締結の解除を実行可能なブレーキクラッチＢＣ１（第１の締結手段）に加えて、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５とキャリア６４の締結および当該締結の解除を実行可能なブレーキクラッチＢＣ２′（第２の固定手段および第２の締結手段）とを含むものである。このような変速機６０Ｂによれば、ブレーキクラッチＢＣ２′により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５をトランスミッションケースに対して回転不能に固定して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にすると共にブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結することにより、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２を回転不能に固定すると共にブレーキクラッチＢＣ２′により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を可能にする１−２速同時係合状態とは異なる２−３速同時係合状態のもとでの第２固定変速比γ２でエンジン２２からの動力を機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。そして、かかる２−３速同時係合状態で、ブレーキクラッチＢＣ２′によってサンギヤ６５を解放して第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２による動力の伝達を解除すれば、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の各要素が実質的にロックされて一体に回転する第３変速状態のもとで動力分配統合機構４０のキャリア４５からの動力を変速比１で駆動軸６９に直接伝達することができる。更に、第３変速状態のもとで、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１（モータＭＧ１）、リングギヤ４２（エンジン２２）およびキャリア４５（モータＭＧ２）のすべての回転数が概ね一致すれば、図１６に示すように、ブレーキクラッチＢＣ１により第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１の固定可能要素であるリングギヤ６２と出力要素であるキャリア６４を締結したままブレーキクラッチＢＣ２′により第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２の固定可能要素であるサンギヤ６５と出力要素であるキャリア６４とを締結することが可能となる。以下、このように、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２′を用いて第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２とキャリア６４とを締結すると共に第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５とキャリア６４とを締結するようなモードも「同時係合モード」といい、特に、図１６に示す状態を「等回転伝達状態」という。かかる等回転伝達状態のもとでは、図１６に示すように、動力分配統合機構４０のサンギヤ４１、リングギヤ４２（エンジン２２）およびキャリア４５と、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のサンギヤ６１，リングギヤ６２と、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５，リングギヤ６６と、両者に共通のキャリア６４とのすべてが一体となって回転することになる。従って、等回転伝達状態のもとでは、エンジン２２からの動力を変速比１で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することが可能となる。これにより、変速機６０Ｂを採用すれば、１−２速同時係合状態、２−３速同時係合状態、更には３速ＯＤ状態とは異なる図１６の等回転伝達状態のもとでも、エンジン２２からの動力を変速比１で機械的（直接）に駆動軸６９へと伝達することができるので、より一層広範な運転領域において動力の伝達効率を良好に向上させることが可能となる。また、第１変速用遊星歯車機構ＰＧ１のリングギヤ６２の固定および解放を実行する第１の固定手段として機能すると共にリングギヤ６２とキャリア６４との締結および当該締結の解除を実行する第１の締結手段として機能する単一のクラッチであるブレーキクラッチＢＣ１に加えて、第２変速用遊星歯車機構ＰＧ２のサンギヤ６５の固定および解放を実行する第２の固定手段として機能すると共にサンギヤ６５とキャリア６４との締結および当該締結の解除を実行する第２の締結手段として機能する単一のクラッチであるブレーキクラッチＢＣ２′を用いれば、変速機６０Ｂひいては動力出力装置のコンパクト化および構成の単純化を図ることができる。

図１７は、上述のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な他の変速機１００を示す概略構成図である。同図に示す変速機１００は、入力要素としてのサンギヤ１１１と、固定可能要素としてのリングギヤ１１２と、サンギヤ１１１およびリングギヤ１１２の双方と噛合するピニオンギヤ１１３を保持する出力要素としてのキャリア１１４とを有するシングルピニオン式の第１変速用遊星歯車機構１１０と、入力要素としての第１サンギヤ１２１と、当該第１サンギヤ１２１とは異なる歯数を有すると共に第１変速用遊星歯車機構１１０のキャリア１１４および駆動軸６９に接続される出力要素としての第２サンギヤ１２２と、第１サンギヤ１２１と噛合する第１ピニオンギヤ１２３と第２サンギヤ１２２と噛合する第２ピニオンギヤ１２４とを連結してなる段付ギヤ１２５を保持する固定可能要素としてのキャリア１２６とを含む第２変速用遊星歯車機構１２０と、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２とを含むものである。図１７の変速機１００において、第２変速用遊星歯車機構１２０のキャリア１２６は、トランスミッションケースに固定されている。また、ブレーキクラッチＢＣ１は、第１変速用遊星歯車機構１１０のリングギヤ１１２の固定および解放を実行する固定手段として機能すると共にリングギヤ１１２とキャリア１１４との締結および当該締結の解除を実行する締結手段として機能する単一のクラッチである。更に、ブレーキクラッチＢＣ２は、第１モータ軸４６の端部に設けられた係合部４６ｂと常時係合すると共に第２変速用遊星歯車機構１２０の第１サンギヤ１２１から延出されたサンギヤ軸１２１ａに設けられた係合部１２１ｂおよびトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂのそれぞれと係合可能な可動係合部材ＥＭ２と、この可動係合部材ＥＭ２を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ（図示省略）とを含む。すなわち、変速機１００のブレーキクラッチＢＣ２は、第２変速用遊星歯車機構１２０の入力要素である第１サンギヤ１２１をサンギヤ軸１２１ａ、第１モータ軸４６、クラッチＣ０等を介して動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１と接続することにより第２変速用遊星歯車機構１２０（第１サンギヤ１２１）に対する動力の入力を可能にすると共に、第２変速用遊星歯車機構１２０の第１サンギヤ１２１と動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１との接続を解除することにより、第２変速用遊星歯車機構１２０（第１サンギヤ１２１）に対する動力の入力を解除するものである。このように、シングルピニオン式の第１変速用遊星歯車機構１１０と、シングルピニオン式遊星歯車機構に比べて径方向寸法を小さくすることができる段付ギヤ１２５を含む第２変速用遊星歯車機構１２０とを組み合わせれば、変速機１００を特に径方向においてよりコンパクト化することが可能となる。

図１８は、上述のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な更に他の変速機１００Ａを示す概略構成図である。同図に示す変速機１００Ａは、上述の変速機１００と同様の第１変速用遊星歯車機構１１０および第２変速用遊星歯車機構１２０やブレーキクラッチＢＣ１を含むと共に、ブレーキＢ３とブレーキクラッチＢＣ２′とを含むものである。この変速機１００Ａにおいて、第２変速用遊星歯車機構１２０の固定可能要素であるキャリア１２６は概ね円筒状の外周部を有し、この外周部には、ブレーキクラッチＢＣ２′の可動係合部材ＥＭ２と常時係合する係合部１２６ｂが形成されている。更に、ブレーキクラッチＢＣ２′の可動係合部材ＥＭ２は、第１変速用遊星歯車機構１１０のキャリア１１４に設けられた係合部１１４ｂおよびトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂのそれぞれとも係合可能である。そして、このブレーキクラッチＢＣ２′も、図１８に示すように、可動係合部材ＥＭ２の位置であるクラッチポジションを「Ｒポジション」、「Ｍポジション」および「Ｌポジション」に選択的に切り替え可能である。変速機１００ＡのブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＬポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は第２変速用遊星歯車機構１２０のキャリア１２６の係合部１２６ｂとトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構１２０の固定可能要素であるキャリア１２６がトランスミッションケースに対して回転不能に固定されて第２変速用遊星歯車機構１２０による動力の伝達が可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＭポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２はキャリア１２６の係合部１２６ｂのみと係合することになり、これにより、第２変速用遊星歯車機構１２０のキャリア１２６を解放して回転可能にすることができる。すなわち、変速機１００ＡのブレーキクラッチＢＣ２′は、第２変速用遊星歯車機構１２０の固定可能要素であるキャリア１２６を固定することによって第２変速用遊星歯車機構１２０による動力の伝達を可能にすると共に、キャリア１２６を解放して回転可能にすることによって第２変速用遊星歯車機構１２０による動力の伝達を解除するものである。更に、ブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＲポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は第２変速用遊星歯車機構１２０の固定可能要素であるキャリア１２６の係合部１２６ｂと第１変速用遊星歯車機構１１０のキャリア１１４の係合部１１４ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構１２０の固定可能要素であるキャリア１２６と出力要素である第２サンギヤ１２２とを締結することが可能となる。この結果、変速機１００Ａを採用した場合には、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＬポジションに設定すると共にブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションをＲポジションに設定することにより、上記変速機６０Ｂと同様の等回転伝達状態を実現することが可能となる。

図１９は、上述のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な他の変速機２００を示す概略構成図である。同図に示す変速機２００は、入力要素としてのサンギヤ２１１と、固定可能要素としてのリングギヤ２１２と、サンギヤ２１１およびリングギヤ２１２の双方と噛合するピニオンギヤ２１３を保持する出力要素としてのキャリア２１４とを有するシングルピニオン式の第１変速用遊星歯車機構２１０と、入力要素としてのサンギヤ２２１と、第１変速用遊星歯車機構２１０のキャリア２１４および駆動軸６９に接続される出力要素としてのリングギヤ２２２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ２２１と他方がリングギヤ２２２と噛合する２つのピニオンギヤ２２３および２２４の組を保持する固定可能要素としてのキャリア２２５とを含むダブルピニオン式の第２変速用遊星歯車機構２２０と、ブレーキクラッチＢＣ１およびＢＣ２を含むものである。図１９の変速機２００において、第２変速用遊星歯車機構２２０のキャリア２２５は、トランスミッションケースに固定されている。また、ブレーキクラッチＢＣ１は、第１変速用遊星歯車機構２１０のリングギヤ２１２の固定および解放を実行する固定手段として機能すると共に、リングギヤ２１２とキャリア２１４との締結および当該締結の解除を実行する締結手段として機能する単一のクラッチである。更に、ブレーキクラッチＢＣ２は、第１モータ軸４６の端部に設けられた係合部４６ｂと常時係合すると共に第２変速用遊星歯車機構２２０のサンギヤ２２１から延出されたサンギヤ軸２２１ａに設けられた係合部２２１ｂおよびトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂのそれぞれと係合可能な可動係合部材ＥＭ２と、この可動係合部材ＥＭ２を第１モータ軸４６等の軸方向に進退移動させる電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ（図示省略）とを含む。すなわち、変速機２００のブレーキクラッチＢＣ２は、第２変速用遊星歯車機構２２０の入力要素であるサンギヤ２２１をサンギヤ軸２２１ａ、第１モータ軸４６、クラッチＣ０等を介して動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１と接続することにより第２変速用遊星歯車機構２２０（サンギヤ２２１）に対する動力の入力を可能にすると共に、第２変速用遊星歯車機構２２０のサンギヤ２２１と動力分配統合機構４０の第２要素であるサンギヤ４１との接続を解除することにより、第２変速用遊星歯車機構２２０（サンギヤ２２１）に対する動力の入力を解除するものである。このようなシングルピニオン式の第１変速用遊星歯車機構２１０とダブルピニオン式の第２変速用遊星歯車機構２２０とを組み合わせた変速機２００を用いても、上述の変速機６０および１００を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。

図２０は、上述のハイブリッド自動車２０に対して適用可能な更に他の変速機２００Ａを示す概略構成図である。同図に示す変速機２００Ａは、上述の変速機２００と同様のシングルピニオン式の第１変速用遊星歯車機構２１０およびダブルピニオン式の第２変速用遊星歯車機構２２０やブレーキクラッチＢＣ１を含むと共に、ブレーキＢ３とブレーキクラッチＢＣ２′とを含むものである。この変速機２００Ａにおいて、第２変速用遊星歯車機構２２０の固定可能要素であるキャリア２２５には、ブレーキクラッチＢＣ２′の可動係合部材ＥＭ２と常時係合する係合部２２５ｂが形成されている。更に、ブレーキクラッチＢＣ２′の可動係合部材ＥＭ２は、第２変速用遊星歯車機構２２０の出力要素であるリングギヤ２２２に設けられた係合部２２２ｂおよびトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂのそれぞれとも係合可能である。そして、このブレーキクラッチＢＣ２′も、図２０に示すように、可動係合部材ＥＭ２の位置であるクラッチポジションを「Ｒポジション」、「Ｍポジション」および「Ｌポジション」に選択的に切り替え可能である。変速機２００ＡのブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＬポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は第２変速用遊星歯車機構２２０のキャリア２２５の係合部２２５ｂとトランスミッションケースに固定された係止部６８ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構２２０の固定可能要素であるキャリア２２５がトランスミッションケースに対して回転不能に固定されて第２変速用遊星歯車機構２２０による動力の伝達が可能となる。また、ブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＭポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２はキャリア２２５の係合部２２５ｂのみと係合することになり、これにより、第２変速用遊星歯車機構２２０のキャリア２２５を解放して回転可能にすることができる。すなわち、変速機２００ＡのブレーキクラッチＢＣ２′は、第２変速用遊星歯車機構２２０の固定可能要素であるキャリア２２５を固定することによって第２変速用遊星歯車機構２２０による動力の伝達を可能にすると共に、キャリア２２５を解放して回転可能にすることによって第２変速用遊星歯車機構２２０による動力の伝達を解除するものである。更に、ブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションがＲポジションに設定されると、可動係合部材ＥＭ２は第２変速用遊星歯車機構２２０のキャリア２２５の係合部２２５ｂと第２変速用遊星歯車機構２２０のリングギヤ２２２の係合部２２２ｂとの双方と係合し、これにより、第２変速用遊星歯車機構２２０の固定可能要素であるキャリア２２５と出力要素であるリングギヤ２２２とを締結することが可能となる。この結果、変速機２００Ａを採用した場合も、ブレーキクラッチＢＣ１のクラッチポジションをＬポジションに設定すると共にブレーキクラッチＢＣ２′のクラッチポジションをＲポジションに設定することにより、上記変速機６０Ｂおよび１００Ａと同様の等回転伝達状態を実現することが可能となる。

なお、上述のクラッチＣ０は、サンギヤ４１とモータＭＧ１との接続および当該接続の解除を実行するものに限られない。すなわち、クラッチＣ０は、キャリア４５（第１要素）とキャリア軸４５ａ（モータＭＧ２）との接続および当該接続の解除を実行するものであってもよく、エンジン２２のクランクシャフト２６とリングギヤ４２（第３要素）との接続および当該接続の解除を実行するものであってもよい。また、上記ハイブリッド自動車２０は、後輪駆動ベースの４輪駆動車両として構成されてもよい。そして、上記実施例や変形例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車２０に搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載されるものであってもよく、建設設備などの固定設備に組み込まれるものであってもよい。

ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ２が「第１電動機」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ１が「第２電動機」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ３５が「蓄電手段」に相当し、動力分配統合機構４０が「動力分配統合機構」に相当し、変速機６０，６０Ａ，６０Ｂ，１００，１００Ａ，２００、２００Ａが「変速伝達手段」に相当する。ただし、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「第１電動機」および「第２電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ３５のような二次電池に限られず、電力動力入出力手段や電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「動力分配統合機構」は、第１電動機の回転軸に接続される第１要素と第２電動機の回転軸に接続される第２要素と内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された値０．５近傍のギヤ比を有する遊星歯車機構であれば、例えば、互いに異なる歯数をもった第１サンギヤおよび第２サンギヤと、第１サンギヤと噛合する第１ピニオンギヤと第２サンギヤと噛合する第２ピニオンギヤとを連結してなる段付ギヤを少なくとも１つ保持するキャリアとを含む遊星歯車機構のような他の如何なる形式のものであっても構わない。「変速伝達手段」は、動力分配統合機構の第１要素に接続される入力要素と駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有する第１変速用遊星歯車機構と、第１変速用遊星歯車機構の固定可能要素を回転不能に固定可能な第１の固定手段と、動力分配統合機構の第２要素に接続される入力要素と駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有する第２変速用遊星歯車機構と、第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすると共に当該動力の伝達を解除することができる伝達状態切替手段とを含むものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 変速機６０の概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０をクラッチＣ０の係合とエンジン２２の運転とを伴って走行させる場合に変速機６０の変速状態を変化させていくときの動力分配統合機構４０および変速機６０の主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図である。 図３と同様の説明図である。 図３と同様の説明図である。 図３と同様の説明図である。 図３と同様の説明図である。 図３と同様の説明図である。 モータＭＧ１が発電機として機能すると共にモータＭＧ２が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。 モータＭＧ２が発電機として機能すると共にモータＭＧ１が電動機として機能するときの動力分配統合機構４０の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す説明図である。 ハイブリッド自動車２０におけるモータ走行モードを説明するための説明図である。 ハイブリッド自動車２０の走行時におけるブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２およびクラッチＣ０のクラッチポジション等の設定状態を示す説明図である。 変形例に係る変速機６０Ａの概略構成図である。 更に他の変形例に係る変速機６０Ｂを示す概略構成図である。 ブレーキクラッチＢＣ２′を備えたハイブリッド自動車２０の走行時におけるブレーキクラッチＢＣ１，ＢＣ２′，Ｂ３およびクラッチＣ０のクラッチポジション等の設定状態を示す説明図である。 等回転伝達状態における動力分配統合機構４０および変速機６０Ｂの主たる要素の回転数やトルクの関係を例示する説明図である。 他の変形例に係る変速機１００を示す概略構成図である。 更に他の変形例に係る変速機１００Ａを示す概略構成図である。 他の変形例に係る変速機２００の概略構成図である。 更に他の変形例に係る変速機２００Ａを示す概略構成図である。

符号の説明

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、３１，３２ インバータ、３３，３４ 回転位置検出センサ、３５ バッテリ、３６ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、３７ 温度センサ、３９ 電力ライン、４０ 動力分配統合機構、４１，６１，６５，１１１，２１１，２２１ サンギヤ、４１ａ，６５ａ，１２１ａ，２２１ａ サンギヤ軸、４２，６２，６６，１１２，２１２，２２２ リングギヤ、４２ａ，６６ａ リングギヤ軸、４３，６３，６７，１１３，２１３，２２３，２２４ ピニオンギヤ、４５，６４，１１４，１２６，２１４，２２５ キャリア、４５ａ キャリア軸、４６ 第１モータ軸、４６ｂ，４６ｃ，６２ａ，６４ａ，６４ｂ，６５ｂ，６６ｂ，１１４ｂ，１２１ｂ，１２６ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ，２２５ｂ 係合部、４６ｙ 取付部、５５ 第２モータ軸、６０，６０Ａ，６０Ｂ，１００，１００Ａ，２００，２００Ａ 変速機、６４ｘ 軸部、６４ｙ 保持部、６５ｙ 支持部材、６８ａ，６８ｂ，６８ｃ 係止部、６９ 駆動軸、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 車速センサ、９０，９１，９２ アクチュエータ、１１０，２１０，ＰＧ１ 第１変速用遊星歯車機構、１２０、２２０，ＰＧ２ 第２変速用遊星歯車機構、１２１ 第１サンギヤ、１２２ 第２サンギヤ、１２３ 第１ピニオンギヤ、１２４ 第２ピニオンギヤ、１２５ 段付ギヤ、Ｂ３ ブレーキ、ＢＣ１，ＢＣ２，ＢＣ２′ ブレーキクラッチ、ＥＭ１，ＥＭ２，ＥＭ３ 可動係合部材、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (15)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   動力を入出力可能な第１電動機と、
   動力を入出力可能な第２電動機と、
   前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   前記第１電動機の回転軸に接続される第１要素と前記第２電動機の回転軸に接続される第２要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された値０．５近傍のギヤ比を有する遊星歯車機構である動力分配統合機構と、
   前記動力分配統合機構の前記第１要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第１変速用遊星歯車機構と、前記第１変速用遊星歯車機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第１の固定手段と、前記動力分配統合機構の前記第２要素に接続される入力要素と前記駆動軸に接続される出力要素と固定可能要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された第２変速用遊星歯車機構と、前記第２変速用遊星歯車機構の前記入力要素および前記固定可能要素の何れか一方の状態を変更して該第２変速用遊星歯車機構による動力の伝達を可能にすると共に該動力の伝達を解除することができる伝達状態切替手段とを含む変速伝達手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記動力分配統合機構は、前記第３要素としてのリングギヤと、前記第２要素としてのサンギヤと、互いに噛合すると共に一方が前記リングギヤと他方が前記サンギヤと噛合する２つのピニオンギヤの組を保持する前記第１要素としてのキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構である請求項１に記載の動力出力装置。
3. 前記第２変速用遊星歯車機構の前記固定可能要素は回転不能に固定されており、前記伝達状態切替手段は、前記動力分配統合機構の前記第２要素と前記第２変速用遊星歯車機構の前記入力要素との接続および該接続の解除を実行する接続断接手段である請求項１または２に記載の動力出力装置。
4. 前記変速伝達手段は、前記第１変速用遊星歯車機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な締結手段を更に含む請求項３に記載の動力出力装置。
5. 前記変速伝達手段は、前記第１の固定手段および前記締結手段として機能する単一のクラッチを含む請求項４に記載の動力出力装置。
6. 前記伝達状態切替手段は、前記第２変速用遊星歯車機構の前記固定可能要素を回転不能に固定すると共に該固定可能要素を解放して回転可能にすることができる第２の固定手段である請求項１または２に記載の動力出力装置。
7. 前記変速伝達手段は、前記第１変速用遊星歯車機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第１の締結手段と、前記第２変速用遊星歯車機構の前記出力要素と前記固定可能要素との締結および該締結の解除を実行可能な第２の締結手段とを更に含む請求項６に記載の動力出力装置。
8. 前記変速伝達手段は、前記第１の固定手段および前記第１の締結手段として機能する単一の第１クラッチと、前記第２の固定手段および前記第２の締結手段として機能する単一の第２クラッチとを含む請求項７に記載の動力出力装置。
9. 前記動力分配統合機構の前記第１および第２要素の何れか一方を回転不能に固定可能な第３の固定手段を更に備える請求項４，５，７および８の何れかに記載の動力出力装置。
10. 前記第１変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記固定可能要素としてのリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのリングギヤと、前記固定可能要素としてのサンギヤと、前記リングギヤおよび前記サンギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である請求項１から９の何れかに記載の動力出力装置。
11. 前記第２変速用遊星歯車機構の前記サンギヤは、中空のサンギヤ軸に取り付けられており、前記第２変速用遊星歯車機構の前記リングギヤは、前記サンギヤ軸に挿通される軸を介して前記動力分配統合機構の前記第２要素と接続される請求項１０に記載の動力出力装置。
12. 前記第２変速用遊星歯車機構の前記サンギヤは、中空のサンギヤ軸に取り付けられており、前記第２変速用遊星歯車機構の前記キャリアは、前記サンギヤ軸に挿通される軸を介して前記駆動軸に接続される請求項１０に記載の動力出力装置。
13. 前記第１変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記固定可能要素としてのリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としての第１サンギヤと、該第１サンギヤとは異なる歯数を有すると共に前記第１変速用遊星歯車機構のキャリアおよび前記駆動軸に接続される前記出力要素としての第２サンギヤと、前記第１サンギヤと噛合する第１ピニオンギヤと前記第２サンギヤと噛合する第２ピニオンギヤとを連結してなる段付ギヤを保持する前記固定可能要素としてのキャリアとを含む遊星歯車機構である請求項１から９の何れかに記載の動力出力装置。
14. 前記第１変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記固定可能要素としてのリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤの双方と噛合するピニオンギヤを保持する前記出力要素としてのキャリアとを有するシングルピニオン式遊星歯車機構であり、前記第２変速用遊星歯車機構は、前記入力要素としてのサンギヤと、前記出力要素としてのリングギヤと、互いに噛合すると共に一方が前記サンギヤと他方が前記リングギヤと噛合する２つのピニオンギヤの組を保持する前記固定可能要素としてのキャリアとを含むダブルピニオン式遊星歯車機構である請求項１から９の何れかに記載の動力出力装置。
15. 請求項１から１４の何れかに記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むハイブリッド自動車。

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