JP2013032119A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達経路に対してエンジンからの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことができ、かつ、動力伝達効率を向上させながら多様な走行モードの設定が可能なハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】エンジン１０と、モータジェネレータ２０と、サンギヤＳにモータジェネレータ２０の出力軸２１が連結され、リングギヤＲにエンジン１０の出力軸１１が連結され、キャリアＣに無段変速機構４０の入力軸４２が連結された遊星歯車機構３０と、を備えたハイブリッド駆動装置１において、エンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第１クラッチＣ１と、キャリアＣとリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第２クラッチＣ２と、無段変速機構４０の入力軸４２上で係合・非係合を切替可能な第３クラッチＣ３とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータとを備えたハイブリッド駆動装置に関する。

従来、例えば特許文献１，２に示すように、燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータと、エンジンとモータジェネレータから入力した駆動力を合成して出力可能な遊星歯車機構（プラネタリギヤ）と、遊星歯車機構からの駆動力による回転を変速して駆動輪側へ出力可能な変速機構とを備えた車両用のハイブリッド駆動装置がある。特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置は、エンジンの出力軸をプラネタリギヤのリングギヤに連結し、モータジェネレータの出力軸をサンギヤに連結し、出力要素であるキャリアを無段変速機の入力軸に連結している。そして、エンジンの出力を所定出力に保持した状態で、モータジェネレータの回転数を制御（充電及び放電方向）すると共に無段変速機のトルク比を制御することにより、車輌の要求出力を満たすようにしている。

また、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置の改良技術として、特許文献２に記載のハイブリッド駆動装置がある。特許文献２に記載のハイブリッド駆動装置では、ダブルピニオン型の遊星歯車機構のサンギヤにエンジンの出力軸が連結され、一方のキャリアにモータの出力軸が連結され、他方のキャリアが無段変速機の入力軸に連結されており、当該他方のキャリアと無段変速機の入力軸との間に第１クラッチを設け、かつ、リングギヤと無段変速機の入力軸との間に第２クラッチを設けている。

しかしながら、特許文献２に記載のハイブリッド駆動装置では、エンジンの出力軸と遊星歯車機構のサンギヤとの間に動力伝達の有無を切り替えるためのクラッチなどの機構がなく、エンジンの出力軸と遊星歯車機構のサンギヤとが直結状態になっている。そのため、車両の減速時にモータジェネレータで減速回生を行う際、モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達経路に対して、エンジンからの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことができず、エンジンが停止するまで引き摺りトルクを無くすことができない。これにより、モータジェネレータによる効率的なエネルギ回生が行えないという問題があった。

また、特許文献１に記載のハイブリッド駆動装置では、遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間にクラッチ（第２クラッチ）が設けられている。しかしながら、上記構成のハイブリッド駆動装置の遊星歯車機構では、サンギヤとリングギヤとの相対速度（差回転）が比較的に大きいため、当該クラッチが非係合状態での摩擦材の差回転（スベリ速度）が大きくなる。そのため、当該クラッチでの摩擦損失がハイブリッド駆動装置の伝達効率に影響する構成となっていた。

特許３４１４０５９号公報 特許３４５８７９５号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達経路に対してエンジンからの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことでモータジェネレータによる効率的なエネルギ回生が可能であり、かつ、動力伝達効率を向上させながら多様な走行モードの実現が可能なハイブリッド駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン（１０）と、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータ（２０）と、サンギヤ（Ｓ）とリングギヤ（Ｒ）とキャリア（Ｃ）の三要素を有する遊星歯車機構（３０）と、前記遊星歯車機構（３０）に連結された第１回転軸（４２）と駆動輪（６０，６０）側に繋がる第２回転軸（４４）のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構（４０）と、を備え、前記遊星歯車機構（３０）は、前記サンギヤ（Ｓ）に前記モータジェネレータ（２０）の回転軸（２１）が連結され、前記リングギヤ（Ｒ）に前記エンジン（１０）の出力軸（１１）が連結され、前記キャリア（Ｃ）に前記変速機構（４０）の前記第１回転軸（４２）が連結されており、前記エンジン（１０）の出力軸（１１）と前記遊星歯車機構（３０）の前記リングギヤ（Ｒ）との間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、前記遊星歯車機構（３０）の前記キャリア（Ｃ）と前記リングギヤ（Ｒ）との間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチ（Ｃ２）と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン（１０）と、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータ（２０）と、サンギヤ（Ｓ）とリングギヤ（Ｒ）とキャリア（Ｃ）の三要素を有する遊星歯車機構（３０）と、前記遊星歯車機構（３０）に連結された第１回転軸（４２）と駆動輪（６０，６０）側に繋がる第２回転軸（４４）のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構（４０）と、を備え、前記遊星歯車機構（３０）は、前記サンギヤ（Ｓ）に前記モータジェネレータ（２０）の回転軸（２１）が連結され、前記リングギヤ（Ｒ）に前記エンジン（１０）の出力軸（１１）が連結され、前記キャリア（Ｃ）に前記変速機構（４０）の前記第１回転軸（４２）が連結されており、前記エンジン（１０）の出力軸（１１）と前記遊星歯車機構（３０）の前記リングギヤ（Ｒ）との間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチ（Ｃ１）と、前記遊星歯車機構（３０）の前記キャリア（Ｃ）と前記サンギヤ（Ｓ）との間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチ（Ｃ２´）と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、エンジンの出力軸と遊星歯車機構のリングギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチを備えたことで、当該第１クラッチでエンジンから遊星歯車機構への駆動力の入力を遮断できる。これにより、車両の減速時にモータジェネレータで減速回生を行う際、モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達経路に対して、エンジンからの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことができる。したがって、減速回生時に遊星歯車機構に入力されるエンジンの駆動力を遮断できるため、モータジェネレータによる減速エネルギの効率的な回生が可能となる。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、遊星歯車機構のキャリアとサンギヤとの間、又はキャリアとリングギヤとの間に設けた第２クラッチを係合することで、遊星歯車機構の三要素（サンギヤ、リングギヤ、キャリア）が一体的に回転するようになる。これにより、遊星歯車機構での機械的な動力伝達損失を少なく抑えることができる。したがって、エンジン及びモータジェネレータからの動力をより効率的に伝達できるようになると共に、モータジェネレータによる減速エネルギの回生をより効率的に行えるようになる。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、遊星歯車機構のサンギヤにモータジェネレータの回転軸が連結され、リングギヤにエンジンの出力軸が連結され、キャリアに変速機構の第１回転軸が連結された構成において、遊星歯車機構のキャリアとリングギヤとの間に設けた第２クラッチ、又はキャリアとサンギヤとの間に設けた第２クラッチを備えたことで、従来のハイブリッド駆動装置と比較して、非係合状態の第２クラッチにおける摩擦材のスベリ速度を低減できるため、動力伝達効率を向上させることができる。すなわち、特許文献１のハイブリッド駆動装置では、相対速度が比較的に大きいサンギヤとリングギヤとの間にクラッチを設けていたのに対して、本発明にかかるハイブリッド駆動装置では、相対速度が比較的に小さいリングギヤとキャリアとの間、又はサンギヤとキャリアとの間にクラッチ（第２クラッチ）を設けている。これにより、第２クラッチが非係合状態での摩擦材の差回転（スベリ速度）が小さくなるので、第２クラッチでの摩擦損失を少なく抑えることができ、その分、ハイブリッド駆動装置の動力伝達効率を向上させることができる。

また、本発明にかかる上記のハイブリッド駆動装置では、前記第１回転軸（４２）上又は前記第２回転軸（４４）上で係合・非係合を切替可能な第３クラッチ（Ｃ３，Ｃ３´）を更に備えてよい。この構成によれば、当該第３クラッチを非係合とすることで、遊歯車機構から駆動輪側に伝達される動力を遮断することが可能となる。したがって、第３クラッチを非係合とした状態で、エンジンの駆動力を用いてモータジェネレータによる発電を行い、蓄電池の充電を行うことが可能となる。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置では、前記変速機構（４０）は、前記第１回転軸（４２）に繋がる駆動プーリ（４１）と、前記第２回転軸（４４）に繋がる従動プーリ（４３）と、前記駆動プーリ（４１）と前記従動プーリ（４３）との間に架け渡されたベルト（４８）とを有するベルト式の無段変速機構（４０）であってよい。

その場合、前記第３クラッチ（Ｃ３）を前記変速機構（４０）の前記第１回転軸（４２）上に設けることができる。この構成によれば、第３クラッチを非係合とすることで、遊星歯車機構からベルト式の無段変速機構に入力する駆動力（入力トルク）を制限することが可能となる。これにより、ベルト式無段変速機構への入力トルクの複雑な制御や推定を行うことなく、ベルト式無段変速機構のスリップ保障などの機能保障が可能となる。

あるいは、前記第３クラッチ（Ｃ３）を前記変速機構（４０）の第２回転軸（４４）上に設けることができる。この構成によれば、第３クラッチを非係合とすることで、遊星歯車機構から伝達される動力で無段変速機構を回転させた状態のまま、無段変速機構から駆動輪への動力伝達を遮断することが可能となる。これにより、駆動輪への動力伝達を遮断する際の無段変速機構のレシオ（プーリレシオ）を、次回駆動輪への動力伝達を再開するときのレシオに戻せることを条件に無段変速機構の制御を行う必要がなくなる。
すなわち、第３クラッチを非係合として駆動輪への動力伝達を遮断している間にも、無段変速機構のレシオの変更が可能となるので、次回駆動輪への動力伝達を再開するときのレシオが登坂走行時や減速回生時の低速側レシオであっても、駆動輪への動力伝達を遮断する前の無段変速機構のレシオをそのときの走行に最適なレシオに設定できる。したがって、車両のドライバビリティに影響を与えることなく、減速エネルギの回生などを行うことが可能となる。

また、次回駆動輪への動力伝達を再開するときに無段変速機構のレシオを低速側レシオに戻すための手段として、モータジェネレータで低速走行時のトルクを補う必要が無い。したがって、その点を考慮してモータジェネレータの出力余裕を確保する必要がないので、モータジェネレータの低出力化及び小型化を図ることが可能となる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、車両の減速時にモータジェネレータで減速回生を行う際、モータジェネレータと駆動輪との間の動力伝達経路に対してエンジンからの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことで、モータジェネレータによる効率的なエネルギ回生が可能であり、かつ、動力伝達効率を向上させながら多様な走行モードの設定が可能なハイブリッド駆動装置を提供できる。

本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。 遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す共線図である。 ハイブリッド駆動装置の走行モードとクラッチおよびブレーキの作動状態と関係を説明するための図（一覧表）である。 各走行モードにおける遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す共線図である。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。 本発明の第３実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。また、図２は、ハイブリッド駆動装置が備える遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す共線図（速度線図）である。図１に示すハイブリッド駆動装置１は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１０と、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータ２０と、サンギヤＳとリングギヤＲとキャリアＣの三要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構（プラネタリギヤ）３０と、駆動プーリ４１と従動プーリ４３との間に架け渡されたベルト４８を有するベルト式の無段変速機構４０とを備えて構成されている。

遊星歯車機構３０のサンギヤＳには、モータジェネレータ２０の出力軸（回転軸）２１が連結されており、キャリアＣには、無段変速機構４０の駆動プーリ４１に繋がる入力軸（第１回転軸）４２が連結されている。また、リングギヤＲは、第１クラッチＣ１を介してエンジン１０の出力軸１１に連結されるようになっており、かつ、第２クラッチＣ２を介して無段変速機構４０の入力軸４２にも連結されるようになっている。また、リングギヤＲは、ブレーキＢ１を介してハイブリッド駆動装置１を収容しているケース（固定側の部材）２に固定可能となっている。

さらに、無段変速機構４０の従動プーリ４３に繋がる出力軸（第２回転軸）４４上には、カウンタ歯車４７と噛合する出力歯車４５が設けられている。カウンタ歯車４７は、ディファレンシャル装置（差動装置）５０のリングギヤ５１に噛合している。ディファレンシャル装置５０は、カウンタ歯車４７からの駆動力を左右の駆動輪６０，６０に配分するようになっている。そして、無段変速機構４０の出力軸４４上（従動プーリ４３と出力歯車４５との間）には、第３クラッチＣ３が設けられている。

すなわち、図１に示すハイブリッド駆動装置１の遊星歯車機構３０では、モータジェネレータ２０の出力軸２１が連結されたサンギヤＳと、エンジン１０の出力軸１１が連結されたリングギヤＲとが入力部材になっており、無段変速機構４０の入力軸４２に連結されたキャリアＣが出力部材になっている。そして、第１クラッチＣ１でエンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの係合・非係合を切り替え可能となっており、第２クラッチＣ２でキャリアＣとリングギヤＲとの係合・非係合を切り替え可能となっている。また、第３クラッチＣ３で無段変速機構４０から駆動輪６０，６０側への駆動力の伝達有無を切り替え可能となっている。なお、上記の第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１には、詳細な図示は省略するが、油圧アクチュエータによって摩擦係合する構成の単板式あるいは多板式の油圧摩擦クラッチを用いることができる。その他にも電磁クラッチなどを用いてもよい。

図３は、図１に示すハイブリッド駆動装置１の走行モードと第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１の作動状態との関係を示す図（一覧表）である。また、図４は、ハイブリッド駆動装置１の各走行モードにおける遊星歯車機構３０の各要素の速度関係を示す共線図（速度線図）である。図３では、●印がクラッチ又はブレーキの係合状態を示し、×印が非係合（解放）状態を示している。ハイブリッド駆動装置１では、第１乃至第３クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１の作動状態（係合・非係合状態）に応じて、図３の一覧表に示す各走行モードが成立する。すなわち、変速レンジが「Ｓ」レンジ又は「Ｄ」レンジのときには、「モータ走行モード（前進減速）」、「モータ走行モード（前進直結）」、「パラレルＨＶモード（直結モード）」、「パワースプリットモード」、「エンジン走行モード」、「回生ブレーキモード」のいずれかが成立し、変速レンジが「Ｎ」レンジ又は「Ｐ」レンジのときには、「ニュートラル」又は「充電／エンジン始動モード」のいずれかが成立し、変速レンジが「Ｒ」レンジのときには、「モータ走行モード（後進）」が成立する。なお、「Ｓ」レンジ又は「Ｄ」レンジ及び「Ｒ」レンジでは、いずれの走行モードでも第３クラッチＣ３は係合状態としておく一方、「Ｎ」レンジ又は「Ｐ」レンジでは、いずれの走行モードでも第３クラッチＣ３は非係合（解放）状態としておく。以下、各走行モードについて詳細に説明する。

「モータ走行モード（前進減速）」では、ブレーキＢ１を係合すると共に、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放した状態で、モータジェネレータ２０を正転駆動する。これにより、モータジェネレータ２０の駆動力が遊星歯車機構３０及び無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０側に伝達され、モータジェネレータ２０の駆動力のみで車両を前進走行させる。そして、この「モータ走行モード（前進減速）」では、図４（ａ）の共線図に示すように、ブレーキＢ１の係合でリングギヤＲが固定されているので、サンギヤＳに入力されたモータジェネレータ２０の出力軸２１の回転が減速されてキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。このように、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、遊星歯車機構３０でモータジェネレータ２０の出力軸２１の回転が減速されて出力されるように構成したことで、モータジェネレータ２０を大型化することなく、この「モータ走行モード（前進減速）」において、特に車両の発進時に大きなトルクを得ることができる。

「モータ走行モード（前進直結）」では、第２クラッチＣ２を係合すると共に、第１クラッチＣ１及びブレーキＢ１を解放した状態で、モータジェネレータ２０を正転駆動する。これにより、モータジェネレータ２０の駆動力が遊星歯車機構３０及び無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０側に伝達され、モータジェネレータ２０の駆動力のみで車両を前進走行させる。そして、この「モータ走行モード（前進直結）」では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｂ）の速度線図に示すように、サンギヤＳに入力されたモータジェネレータ２０の出力軸２１の回転が等速でキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。このように、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０の構成要素であるサンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲが一体的に回転するため、この「モータ走行モード（前進直結）」において、モータジェネレータ２０による減速回生時に大きなエネルギの効率的な回生が可能となる。

「パラレルＨＶモード（直結モード）」では、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を係合すると共に、ブレーキＢ１を解放した状態で、モータジェネレータ２０を電動モータ又はジェネレータとして動作させる。この「パラレルＨＶモード（直結モード）」では、図４（ｃ）の共線図に示すように、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。そして、モータジェネレータ２０を電動モータとして動作させる場合は、モータジェネレータ２０を正転駆動することで、遊星歯車機構３０で合成されたモータジェネレータ２０の駆動力とエンジン１０の駆動力とが無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０に伝達されて車両が前進走行する。一方、モータジェネレータ２０をジェネレータとして動作させる場合には、リングギヤＲに入力されたエンジン１０の出力軸１１の回転が等速でキャリアＣから無段変速機構４０へ出力されることで、車両が前進走行し、その際にリングギヤＲと一体的に回転するサンギヤＳからモータジェネレータ２０の出力軸２１に伝達される駆動力で、モータジェネレータ２０による発電が行われる。

「パワースプリットモード」では、第１クラッチＣ１を係合すると共に、第２クラッチＣ１及びブレーキＢ１を解放した状態で、モータジェネレータ２０を正転・逆転駆動する。これにより、遊星歯車機構３０で合成されたモータジェネレータ２０の駆動力とエンジン１０の駆動力とが無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０に伝達され、モータジェネレータ２０の駆動力とエンジン１０の駆動力との両方で車両が前進走行する。この「パワースプリットモード」では、図４（ｄ）の共線図に示すように、モータジェネレータ２０の出力軸２１の回転及びエンジン１０の出力軸１１の回転に対して減速された回転がキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。つまり、同図における符号ａの共線図に示す状態では、エンジン１０の出力軸１１に連結しているリングギヤＲは正転しており、無段変速機４０の入力軸４２に連結しているキャリアＣの回転はゼロであり、車両は停止状態にある。このとき、モータジェネレータ２０に連結しているサンギヤＳは逆転駆動されており、モータジェネレータ２０は発電を行っている。この状態から、モータジェネレータ２０を制御して発電量を減じると、符号ｂの共線図に示すように、サンギヤＳの回転がゼロに近づき、無段変速機４０の入力軸４２に連結しているキャリアＣの回転が徐々に増加する。その後、符号ｃの共線図に示すように、サンギヤＳの回転がゼロを超えて、すなわちモータジェネレータ２０をモータとして機能してトルクを出力して、キャリアＣの回転を増加させる。これにより、車両は、発進装置がなくとも速度がゼロから滑らかに発進することが可能である。また、符号ａの共線図の車両停止状態から、符号ｄの共線図に示すように、エンジン１０の駆動力を上げてリングギアＲの回転を上げることによっても、車両の発進が可能である。

「エンジン走行モード」では、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を係合すると共に、ブレーキＢ１を解放した状態で、モータジェネレータ２０を非作動とする。これにより、エンジン１０の駆動力が遊星歯車機構３０及び無段変速機構４０を介して駆動輪６０，６０側に伝達され、エンジン１０の駆動力のみで車両を前進走行させる。この「エンジン走行モード」では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｅ）の共線図に示すように、リングギヤＲに入力されたエンジン１０の出力軸１１の回転が等速でキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０の構成要素であるサンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲが一体的に回転するため、この「エンジン走行モード」では、エンジン１０の出力を効率的に伝達することが可能となる。

「回生ブレーキモード」では、第２クラッチＣ２を係合すると共に、第１クラッチＣ１及びブレーキＢ１を解放した状態で、モータジェネレータ２０をジェネレータとして動作させることで、モータジェネレータ２０による回生制動を行う。この「回生ブレーキモード」でも、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｆ）の共線図に示すように、キャリアＣに入力された無段変速機構４０の入力軸４２の回転が等速でサンギヤＳからモータジェネレータ２０の出力軸２１へ出力される。そして、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第１クラッチＣ１によって、モータジェネレータ２０と駆動輪６０，６０との間の動力伝達経路に対して、エンジン１０からの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことができる。これにより、減速回生時に遊星歯車機構３０に入力されるエンジン１０の引き摺りトルクを無くすことができるため、モータジェネレータ２０によるエネルギ回生を効率的に行うことができる。

「ニュートラル」では、既述のように第３クラッチＣ３を解放した上で、さらに、第１、第２クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１をすべて解放する。これにより、エンジン１０の出力軸１１と遊星歯車機構３０との間、及びエンジン１０の出力軸１１と無段変速機構４０の入力軸４２との間の動力伝達経路、及び無段変速機構４０から駆動輪６０，６０側への動力伝達経路が遮断された状態となる。

「充電／エンジン始動モード」では、第３クラッチＣ３を解放した上で、さらに、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２を係合すると共にブレーキＢ１を解放した状態で、モータジェネレータ２０を電動モータとして動作させることでエンジン１０を始動したり、モータジェネレータ２０をジェネレータとして動作させることで、エンジン１０の駆動力で発電（充電）を行ったりする。そして、エンジン１０を始動する場合は、モータジェネレータ２０の出力軸２１の回転を遊星歯車機構３０でエンジン１０の出力軸１１に伝達する。また、モータジェネレータ２０による発電を行う場合には、エンジン１０の出力軸１１の回転を遊星歯車機構３０でモータジェネレータ２０の出力軸２１に伝達することで、モータジェネレータ２０を回転駆動して発電し、モータジェネレータ２０に繋がれた蓄電器（図示せず）を充電する。この「充電／エンジン始動モード」では、第２クラッチＣ２の係合によって遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとサンギヤＳの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図４（ｇ）の共線図に示すように、サンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲのいずれかの要素に入力された回転が等速で他の要素に出力される。

そして、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、無段変速機構４０の出力軸４４上に第３クラッチＣ３を設けていることで、当該第３クラッチを非係合とすることで、無段変速機構４０から駆動輪６０，６０側に伝達される動力を遮断することができる。したがって、上記のように、第３クラッチＣ３を非係合としておき、エンジン１０の駆動力を用いてモータジェネレータ２０による発電を行い、蓄電池の充電を行うことが可能となる。

「モータ走行モード（後進）」では、ブレーキＢ１を係合すると共に第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放した状態で、モータジェネレータ２０を逆転駆動させる。これにより、モータジェネレータ２０の駆動力で車両を後進させる。そして、この「モータ走行モード（後進）」では、ブレーキＢ１でリングギヤＲが固定されているので、図４（ｈ）の共線図に示すように、サンギヤＳに入力されたモータジェネレータ２０の出力軸２１の回転（逆回転）が減速されてキャリアＣから無段変速機構４０へ出力される。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１０と、電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータ２０と、サンギヤＳとリングギヤＲとキャリアＣの三要素を有する遊星歯車機構３０と、遊星歯車機構３０からの駆動力による回転を変速して駆動輪６０，６０側へ出力可能な無段変速機構４０とを備えている。そして、遊星歯車機構３０のサンギヤＳにモータジェネレータ２０の出力軸２１が連結され、リングギヤＲにエンジン１０の出力軸１１が連結され、キャリアＣに無段変速機構４０の入力軸４２が連結されている。そして、エンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第１クラッチＣ１と、キャリアＣとリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第２クラッチＣ２と、無段変速機構４０の出力軸４４上に設けた第３クラッチＣ３とを備えている。

本実施形態のハイブリッド駆動装置１によれば、エンジン１０の出力軸１１とリングギヤＲとの係合・非係合を切替可能な第１クラッチＣ１を備えたことで、当該第１クラッチＣ１でエンジン１０から遊星歯車機構３０への駆動力の入力を遮断できる。これにより、モータジェネレータ２０と駆動輪６０，６０との間の動力伝達経路に対してエンジン１０からの駆動力が伝達される動力伝達経路を切り離すことができる。したがって、車両の減速時にモータジェネレータ２０で減速回生を行う際に、遊星歯車機構３０に入力されるエンジン１０の駆動力を遮断できるため、モータジェネレータ２０による減速エネルギの効率的な回生が可能となる。

また、本実施形態のハイブリッド駆動装置１によれば、遊星歯車機構３０のキャリアＣとリングギヤＲとの間に設けた第２クラッチＣ２を係合することで、遊星歯車機構３０の三要素（リングギヤＲ、サンギヤＳ、キャリアＣ）が一体的に回転するようになる。これにより、遊星歯車機構３０での機械的な動力伝達損失を少なく抑えることができる。したがって、エンジン１０及びモータジェネレータ２０からの動力をより効率的に伝達できるようになると共に、モータジェネレータ２０による減速エネルギの回生をより効率的に行えるようになる。

また、本実施形態のハイブリッド駆動装置１によれば、遊星歯車機構３０のキャリアＣとリングギヤＲとの間に設けた第２クラッチＣ２を備えことで、従来のハイブリッド駆動装置が備えるリングギヤとサンギヤとの間に設けたクラッチと比較して、非係合状態の第２クラッチＣ２における摩擦材のスベリ速度を低減できるため、動力伝達効率を向上させることができる。すなわち、特許文献１のハイブリッド駆動装置では、相対速度が比較的に大きいサンギヤとリングギヤとの間にクラッチを設けていたのに対して、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、相対速度が比較的に小さいリングギヤＲとキャリアＣとの間に第２クラッチＣ２を設けている。これにより、第２クラッチＣ２が非係合状態での摩擦材の差回転（スベリ速度）が小さくなるので、第２クラッチＣ２での摩擦損失を少なく抑えることができ、その分、ハイブリッド駆動装置１の伝達効率を向上させることができる。

また、本実施形態のハイブリッド駆動装置１によれば、無段変速機構４０の出力軸４４上に第３クラッチＣ３を設けたことで、当該第３クラッチＣ３を非係合（解放）とすることで、遊星歯車機構３０から駆動輪６０，６０側に伝達される動力を遮断することが可能となる。したがって、第３クラッチＣ３を非係合とした状態で、エンジン１０の駆動力を用いてモータジェネレータ２０による発電を行い、蓄電池の充電を行うことが可能となる。

また、本実施形態のハイブリッド駆動装置１では、第３クラッチＣ３を無段変速機構４０の出力軸４４上に設けている。この構成によれば、第３クラッチＣ３を非係合とすることで、遊星歯車機構３０から伝達される動力で無段変速機構４０を回転させた状態のまま、無段変速機構４０から駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断することが可能となる。これにより、駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断する際の無段変速機構４０のレシオ（プーリレシオ）を、次回駆動輪への動力伝達を再開するときのレシオに戻せることを条件に無段変速機構４０の制御を行う必要がなくなる。すなわち、第３クラッチＣ３を非係合として駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断している間にも、無段変速機構４０のレシオの変更が可能となるので、次回駆動輪６０，６０への動力伝達を再開するときのレシオが登坂走行時や減速回生時の低速側レシオであっても、駆動輪６０，６０への動力伝達を遮断する前の無段変速機構４０のレシオをそのときの走行に最適なレシオに設定できる。したがって、車両のドライバビリティに影響を与えることなく、減速エネルギの回生などを行うことが可能となる。

また、次回駆動輪６０，６０への動力伝達を再開するときに無段変速機構４０のレシオを低速側レシオに戻すために、モータジェネレータ２０で低速走行時のトルクを補う必要が無くなる。したがって、その点を考慮してモータジェネレータ２０の出力余裕を確保する必要がないので、モータジェネレータ２０の低出力化及び小型化を図ることが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。

図５は、本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド駆動装置１−２の構成を示すスケルトン図である。同図に示すハイブリッド駆動装置１−２では、図１に示す第１実施形態のハイブリッド駆動装置１において、遊星歯車機構３０のリングギヤＲとキャリアＣとの間（エンジン１０の出力軸１１と無段変速機構４０の入力軸４２との間）に設けていた第２クラッチＣ２に代えて、遊星歯車機構３０のサンギヤＳとキャリアＣとの間（モータジェネレータ２０の出力軸２１と無段変速機構４０の入力軸４２との間）に設けた他の第２クラッチＣ２´を備えている。その他の構成は、第１実施形態のハイブリッド駆動装置１と同じである。すなわち、本実施形態のハイブリッド駆動装置１−２では、遊星歯車機構３０のサンギヤＳにモータジェネレータ２０の出力軸２１が連結されており、リングギヤＲにエンジン１０の出力軸１１が連結されており、キャリアＣに無段変速機構４０の入力軸４２が連結されている。そして、エンジン１０の出力軸１１と遊星歯車機構３０のリングギヤＲとの間に第１クラッチＣ１を設け、遊星歯車機構３０のキャリアＣとサンギヤＳとの間に第２クラッチＣ２´を設け、さらに、無段変速機構４０の従動プーリ４３に繋がる出力軸４４上（従動プーリ４３と出力歯車４５との間）に第３クラッチＣ３を設けている。

本実施形態のハイブリッド駆動装置１においても、遊星歯車機構３０のサンギヤＳとキャリアＣとの間に設けた第２クラッチＣ２´を備えた構成によって、従来のハイブリッド駆動装置が備える遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの間に設置したクラッチと比較して、第２クラッチＣ２´が非係合状態での摩擦材の差回転（スベリ速度）が小さくなるので、第２クラッチＣ２´での摩擦損失を少なく抑えることができ、その分、ハイブリッド駆動装置１−２の動力伝達効率を向上させることができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図６は、本発明の第３実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。同図に示す第３実施形態のハイブリッド駆動装置１−３では、図１に示す第１実施形態のハイブリッド駆動装置１において無段変速機構４０の従動プーリ４３に繋がる出力軸（第２回転軸）４４上に設けていた第３クラッチＣ３に代えて、無段変速機構４０の駆動プーリ４１に繋がる入力軸（第１回転軸）４２上に設けた他の第３クラッチＣ３´を備えている。その他の構成は、第１実施形態のハイブリッド駆動装置１と同じである。

本実施形態のハイブリッド駆動装置１−３では、第３クラッチＣ３を無段変速機構４０の入力軸４２上に設けたことで、当該第３クラッチＣ３を非係合とすることで、ベルト式の無段変速機構４０に入力する駆動力（入力トルク）を制限することが可能となる。これにより、ベルト式の無段変速機構４０への入力トルクの複雑な制御や推定を行うことなく、ベルト式の無段変速機構４０のスリップ保障などの機能保障が可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本発明にかかるハイブリッド駆動装置が備える変速機構は、上記実施形態に示すベルト式の無段変速機構４０には限らず、他の構成の変速機構であってもよい。

１，１−２，１−３ ハイブリッド駆動装置
２ ケース
１０ エンジン
１１ 出力軸
２０ モータジェネレータ
２１ 出力軸（回転軸）
３０ 遊星歯車機構
４０ 無段変速機構
４１ 駆動プーリ
４２ 入力軸（第１回転軸）
４３ 従動プーリ
４４ 出力軸（第２回転軸）
４５ 出力歯車
４７ カウンタ歯車
４８ ベルト
５０ ディファレンシャル装置
５１ リングギヤ
６０，６０ 駆動輪
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２，Ｃ２´ 第２クラッチ
Ｃ３，Ｃ３´ 第３クラッチ
Ｂ１ ブレーキ

Claims (4)

1. 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、
   電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータと、
   サンギヤとリングギヤとキャリアの三要素を有する遊星歯車機構と、
   前記遊星歯車機構に連結された第１回転軸と駆動輪側に繋がる第２回転軸のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構と、を備え、
   前記遊星歯車機構は、前記サンギヤに前記モータジェネレータの回転軸が連結され、前記リングギヤに前記エンジンの出力軸が連結され、前記キャリアに前記変速機構の前記第１回転軸が連結されており、
   前記エンジンの出力軸と前記遊星歯車機構の前記リングギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチと、
   前記遊星歯車機構の前記キャリアと前記リングギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチと、を備える
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、
   電動モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータと、
   サンギヤとリングギヤとキャリアの三要素を有する遊星歯車機構と、
   前記遊星歯車機構に連結された第１回転軸と駆動輪側に繋がる第２回転軸のいずれか一方から入力した回転を変速して他方へ出力する変速機構と、を備え、
   前記遊星歯車機構は、前記サンギヤに前記モータジェネレータの回転軸が連結され、前記リングギヤに前記エンジンの出力軸が連結され、前記キャリアに前記変速機構の前記第１回転軸が連結されており、
   前記エンジンの出力軸と前記遊星歯車機構の前記リングギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第１クラッチと、
   前記遊星歯車機構の前記キャリアと前記サンギヤとの間で係合・非係合を切替可能な第２クラッチと、を備える
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
3. 前記変速機構は、前記第１回転軸上又は前記第２回転軸上で係合・非係合を切替可能な第３クラッチを更に備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド駆動装置。
4. 前記変速機構は、前記第１回転軸に繋がる駆動プーリと、前記第２回転軸に繋がる従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に架け渡されたベルトとを有するベルト式の無段変速機構であって、
   前記第３クラッチは、前記変速機構の前記第２回転軸上に設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。

Images