JP2010006139A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速走行時における第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられるとともに、車両への搭載性が良好であるハイブリッド駆動装置１０を提供する。
【解決手段】ハイブリッド駆動装置１０は、４要素複合スプリットタイプの電気式差動部５０と、第１入力要素ＲＭ３から動力が入力されたときは変速比が１の低速側ギヤ段Ｌを成立させ、第２出力要素ＲＭ４から動力が入力されたときは変速比が１より小さいの高速側ギヤ段Ｈを成立させる遊星歯車式自動変速機２０と、低速走行モードでは遊星歯車式自動変速機２０を低速側ギヤ段Ｌとする第１クラッチＣ１と、高速走行モードでは遊星歯車式自動変速機２０を高速側ギヤ段Ｈとする第２クラッチＣ２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、２モータ機械分配式のハイブリッド駆動装置に関するものであり、特に、高速走行時における燃費の向上を図る技術に関するものである。

原動機に連結された入力要素と、第１電動機に連結された反力要素と、駆動輪に動力伝達可能に連結された出力要素とを備え、その第１電動機の運転状態が制御されることにより、上記入力要素の回転速度と上記出力要素の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、電気式差動部の出力要素から駆動輪までの動力伝達経路に、変速比の異なる複数の変速段を有する遊星歯車式自動変速機構を介して動力伝達可能に連結された第２電動機とを有するハイブリッド駆動装置が知られている。例えば特許文献１に記載されたハイブリッド駆動装置がそれである。
国際公開第２００５／０００６２０号パンフレット

このような２モータ機械分配式のハイブリッド駆動装置においては、第２電動機を力行制御して車両を走行させるＥＶ運転モードや、第１電動機を発電制御するとともに、その発電制御で得られた電気エネルギーで第２電動機を力行制御して車両を走行させるアシスト運転モードの他、第１電動機を逆回転方向へ力行制御することにより、エンジン回転速度を燃費等に応じて定められた所定の低回転に維持しつつ、ハイブリッド駆動装置の出力軸回転速度を大幅に上昇させて車両を高速走行させるオーバードライブ運転モード等の複数の運転モードを有する。

ところで、前記オーバードライブ運転モードでは、前述のように、前記電気式差動部の出力要素に連結されたハイブリッド駆動装置の出力軸の回転速度を高回転とするために、前記電気式差動部の反力要素に連結された第１電動機を逆回転方向に力行制御すなわち逆転力行させる必要がある。この第１電動機の力行制御のためのエネルギーは、例えば第２電動機による発電制御により得られた電気エネルギーあるいは予めバッテリーに蓄えられた電気エネルギーが用いられるので、エネルギー循環あるいはエネルギーの持ち出しとなり、エネルギー効率すなわち伝達効率が悪くなって燃費が悪化する。

かかる燃費の悪化に対し、従来の前進走行時における運転モードに相当する第１モードと、高速域においてその第１モードから切り換えられ、上記第１電動機を力行制御させずに車両を高速走行させるための第２モードとを含む運転モードが備えられたハイブリッド駆動装置が提案されている。例えば特許文献２に記載されたハイブリッド駆動装置がそれである。これによれば、高速走行域において第１電動機を逆転力行させることがないので、その逆転力行に起因して伝達効率が悪化することがない。
特開２０００−１５０６２７号公報

ところが、上記特許文献２に記載されたハイブリッド駆動装置において、前記遊星歯車式自動変速機構は、前記電気式差動部からの動力を減速して出力軸へ伝達するか、あるいは上記動力を直結状態で出力軸へ伝達する設定であるので、さらなる燃費向上のためには、動力伝達経路においてハイブリッド駆動装置の下流に位置する終減速機のファイナルギヤ比（終減速比）をよりハイギヤに設定（ギヤ比を小さく設定）する必要がある。しかし、これによれば、車両を駆動させるために必要な出力が増大することから、第１電動機および第２電動機が大型化し、車両への搭載性の悪化や重量増大となるので好ましくない。また、上記ファイナルギヤ比のハイギヤ化は、一般的に、強度低下を防ぐために、ファイナルギヤ対のうちのドリブンギヤ（例えばデフリング）径を維持したままドライブギヤ（例えばドライブピニオン）径を大径化させることにより行われるため、そのドライブギヤによる引き摺り損失や噛み合い摩擦損失が増加し、ハイギヤ化したことによる燃費向上効果が十分にでないという問題がある。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、高速走行時における電動機の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられるとともに、車両への搭載性が良好であるハイブリッド駆動装置を提供することにある。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a) 原動機に連結された入力要素と、第１電動機に連結された反力要素と、第２電動機に連結された第１出力要素と、第２出力要素とを備え、該第１電動機の運転状態が制御されることにより、該入力要素の回転速度と該第１出力要素および第２出力要素の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、(b) 該電気式差動部の第１出力要素および第２出力要素と駆動輪との間に設けられ、該第１出力要素から動力が入力されたときは第１変速比の低速側ギヤ段を成立させ、該第２出力要素から動力が入力されたときは該第１変速比より小さい第２変速比の高速側ギヤ段を成立させる２段の変速段を有する遊星歯車式自動変速機と、(c) 前記電気式差動部の第１出力要素から前記遊星歯車式自動変速機への第１入力経路に設けられ、低速走行モードでは該第１出力要素からの動力を該遊星歯車式自動変速機へ入力させて該遊星歯車式自動変速機を低速側ギヤ段とする第１クラッチと、(d) 前記電気式差動部の第２出力要素から前記遊星歯車式自動変速機への第２入力経路に設けられ、高速走行モードでは該第２出力要素からの動力を該遊星歯車式自動変速機へ入力させて該遊星歯車式自動変速機を高速側ギヤ段とする第２クラッチとを、含むことにある。

また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、前記電気式差動部は、前記第１電動機に連結された第１サンギヤと、前記原動機に連結された第１キャリヤと、前記第２電動機および第１入力経路に連結された第１リングギヤとを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車装置と、前記第２入力経路に連結された第２サンギヤと、前記第１入力経路に連結された第２キャリヤと、前記第１キャリヤおよび原動機に連結された第２リングギヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車装置とを、備え、前記低速走行モードでは、前記第１リングギヤおよび第２キャリヤから前記第１入力経路へ動力を伝達し、前記高速走行モードでは、前記第２サンギヤから前記第２入力経路へ動力を伝達するものであることにある。

また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、請求項１または２に係る発明において、前記遊星歯車式自動変速機は、非回転部材に連結された第３サンギヤと、前記駆動輪および第１クラッチに連結された第３キャリヤと、前記第２クラッチに連結された第３リングギヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車装置を備え、前記低速走行モードでは、該第３キャリヤに動力が入力されて該第３キャリヤから出力する変速比が１の低速側ギヤ段を成立させ、前記高速走行モードでは、前記第３リングギヤに動力が入力されて該第３キャリヤから出力する変速比が１より小さい高速側ギヤ段を成立させるものであることにある。

また、請求項４に係る発明の要旨とするところは、請求項１乃至３に係る発明において、前記電気式差動部および遊星歯車式自動変速機は、前記低速走行モードにおいて前記電気式差動部の第１出力要素から動力が入力される前記遊星歯車式自動変速機の第１入力部材と該第１出力要素との回転、および前記高速走行モードにおいて前記電気式差動部の第２出力要素から動力が入力される前記遊星歯車式自動変速機の第２入力部材と該第２出力要素との回転が、前記第１電動機の零回転またはその零回転付近において同時にそれぞれ同期状態となるように設定されていることにある。

また、請求項５に係る発明の要旨とするところは、請求項４に係る発明において、前記低速走行モードと高速走行モードとの切り換えは、前記第１入力部材と第１出力要素との回転、および前記第２入力部材と第２出力要素との回転がそれぞれ同期状態であるときに、前記第１クラッチおよび第２クラッチの係合状態が相互に切り換えられることにより行われることにある。

また、請求項６に係る発明の要旨とするところは、請求項１乃至５に係る発明において、前記第１クラッチおよび第２クラッチは、噛合クラッチであることにある。

また、請求項７に係る発明の要旨とするところは、請求項１乃至６に係る発明において、前記第１電動機、電気式差動部、第２電動機、および遊星歯車式自動変速機は、円筒状のハウジング内において共通の一軸心方向に沿って順に直列に配設されていることにある。

請求項１に係る発明のハイブリッド駆動装置によれば、そのハイブリッド駆動装置は、原動機に連結された入力要素と、第１電動機に連結された反力要素と、第２電動機に連結された第１出力要素と、第２出力要素とを備え、該第１電動機の運転状態が制御されることにより、該入力要素の回転速度と該第１出力要素および第２出力要素の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、該電気式差動部の第１出力要素および第２出力要素と駆動輪との間に設けられ、該第１出力要素から動力が入力されたときは第１変速比の低速側ギヤ段を成立させ、該第２出力要素から動力が入力されたときは該第１変速比より小さい第２変速比の高速側ギヤ段を成立させる２段の変速段を有する遊星歯車式自動変速機と、前記電気式差動部の第１出力要素から前記遊星歯車式自動変速機への第１入力経路に設けられ、低速走行モードでは該第１出力要素からの動力を該遊星歯車式自動変速機へ入力させて該遊星歯車式自動変速機を低速側ギヤ段とする第１クラッチと、前記電気式差動部の第２出力要素から前記遊星歯車式自動変速機への第２入力経路に設けられ、高速走行モードでは該第２出力要素からの動力を該遊星歯車式自動変速機へ入力させて該遊星歯車式自動変速機を高速側ギヤ段とする第２クラッチとを、含む。このことから、上記ハイブリッド駆動装置を備える車両において、低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１電動機の発電制御や原動機の出力制御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１電動機が逆転力行（力行制御）させられる前に第１クラッチおよび第２クラッチの係合状態を切り換えることにより、上記低速走行モードにて成立している低速側ギヤ段よりも変速比が小さい高速側ギヤ段が成立させられる高速走行モードへ切り換えて走行できるので、高速走行時における電動機の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、燃費向上のために終減速機のファイナルギヤ比をよりハイギヤに設定する必要がないので、車両への搭載性が損なわれることがない。

また、請求項２に係る発明のハイブリッド駆動装置によれば、前記電気式差動部は、前記第１電動機に連結された第１サンギヤと、前記原動機に連結された第１キャリヤと、前記第２電動機および第１入力経路に連結された第１リングギヤとを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車装置と、前記第２入力経路に連結された第２サンギヤと、前記第１入力経路に連結された第２キャリヤと、前記第１キャリヤおよび原動機に連結された第２リングギヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車装置とを、備え、前記低速走行モードでは、前記第１リングギヤおよび第２キャリヤから前記第１入力経路へ動力を伝達し、前記高速走行モードでは、前記第２サンギヤから前記第２入力経路へ動力を伝達するものである。このことから、上記ハイブリッド駆動装置を備える車両において、低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１電動機の発電制御御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１電動機が逆転力行させられる前に第１クラッチおよび第２クラッチの係合状態を切り換えることにより、前記高速側ギヤ段が成立させられる高速走行モードへ切り換えられ、その後、第１電動機の回転速度を発電制御等により正回転方向に増速させることにより、走行速度をさらに高めて走行できるので、高速走行時における電動機の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、燃費向上のために終減速機のファイナルギヤ比をよりハイギヤに設定する必要がないので、車両への搭載性が損なわれることがない。

また、請求項３に係る発明のハイブリッド駆動装置によれば、前記遊星歯車式自動変速機は、非回転部材に連結された第３サンギヤと、前記駆動輪および第１クラッチに連結された第３キャリヤと、前記第２クラッチに連結された第３リングギヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車装置を備え、前記低速走行モードでは、該第３キャリヤに動力が入力されて該第３キャリヤから出力する変速比が１の低速側ギヤ段を成立させ、前記高速走行モードでは、前記第３リングギヤに動力が入力されて該第３キャリヤから出力する変速比が１より小さい高速側ギヤ段を成立させるものである。このことから、上記ハイブリッド駆動装置を備える車両において、変速比が１の低速側ギヤ段が成立させられている低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１電動機の発電制御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１電動機が逆転力行させられる前に第１クラッチおよび第２クラッチの係合状態を切り換えることにより、変速比が１よりも小さい高速側ギヤ段が成立させられる高速走行モードへ切り換えて走行できるので、高速走行時における電動機の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、上記ハイブリッド駆動装置は、２つの電動機、２つのクラッチ、および３つの遊星歯車装置を主体とする比較的少ない部品からコンパクトに構成されるので、車両への搭載性が損なわれることなく且つ安価に製造可能である。

また、請求項４に係る発明のハイブリッド駆動装置によれば、前記電気式差動部および遊星歯車式自動変速機は、前記低速走行モードにおいて前記電気式差動部の第１出力要素から動力が入力される前記遊星歯車式自動変速機の第１入力部材と該第１出力要素との回転、および前記高速走行モードにおいて前記電気式差動部の第２出力要素から動力が入力される前記遊星歯車式自動変速機の第２入力部材と該第２出力要素との回転が、前記第１電動機の零回転またはその零回転付近において同時にそれぞれ同期状態となるように設定されている。このことから、上記ハイブリッド駆動装置を備える車両において、低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１電動機の発電制御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１電動機が逆転力行させられる前であって、上記第１入力部材と第１出力要素との回転、および上記第２入力部材と第２出力要素との回転がそれぞれ同期状態であるときに第１クラッチおよび第２クラッチの係合状態を切り換えることにより、変速比が１よりも小さい高速側ギヤ段が成立させられる高速走行モードへ切り換えて走行できるので、高速走行時における電動機の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、燃費向上のために終減速機のファイナルギヤ比をよりハイギヤに設定する必要がないので、車両への搭載性が損なわれることがない。また、上記低速走行モードから高速走行モードへの切り換えは、上記同期状態である時に切り換えられるので、その切り換えに伴う変速ショックが発生しないという利点がある。

また、請求項５に係る発明のハイブリッド駆動装置によれば、前記低速走行モードと高速走行モードとの切り換えは、前記第１入力部材と第１出力要素との回転、および前記第２入力部材と第２出力要素との回転がそれぞれ同期状態であるときに、前記第１クラッチおよび第２クラッチの係合状態が相互に切り換えられることにより行われることから、上記切り換えは、所謂同期切換であるので、その切り換えに伴って変速ショックが発生しない。

また、請求項６に係る発明のハイブリッド駆動装置によれば、前記第１クラッチおよび第２クラッチは、噛合クラッチであることから、電気式差動部から遊星歯車式自動変速機への動力伝達に際して、例えば摩擦係合装置等を用いたときに発生する摩擦損失等が発生しないので、さらに伝達効率を向上することができる。

また、請求項７に係る発明のハイブリッド駆動装置によれば、前記第１電動機、電気式差動部、第２電動機、および遊星歯車式自動変速機は、円筒状のハウジング内において共通の一軸心方向に沿って順に直列に配設されていることから、第１電動機および第２電動機をそのハウジング内に収納することが可能となる。このため、部品点数を減らしてコストを低減することができるとともに、剛性が向上し、騒音あるいは振動の発生を低減することができる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例のハイブリッド駆動装置１０の骨子図を含む、車両の動力伝達装置１２の概略を説明する図である。この動力伝達装置１２は、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型の駆動方式の車両に好適に採用されるものである。図１において、上記動力伝達装置１２では、ハイブリッド駆動装置１０で発生させられたトルク（動力）が、ハイブリッド駆動装置１０の出力部材としての出力軸１４から差動歯車装置１６等を介して左右一対の駆動輪１７に伝達されるようになっている。なお、ハイブリッド駆動装置１０は、出力軸１４に対して略対称的に構成されているため、図１ではそれらの下半分が省略されて示されている。

上記ハイブリッド駆動装置１０は、主動力源である第１駆動力発生源１８と、その第１駆動力発生源１８と出力軸１４との間に設けられた遊星歯車式自動変速機２０とを備えている。このハイブリッド駆動装置１０では、上記第１駆動力発生源１８において発生させられたトルクが、２つの動力伝達経路すなわち第１入力経路ＲＴ１および第２入力経路ＲＴ２のうちの１つを介して、遊星歯車式自動変速機２０へ伝達されるようになっている。また、ハイブリッド駆動装置１０は、第１駆動力発生源１８と遊星歯車式自動変速機２０との間の上記第１入力経路ＲＴ１に設けられ、走行のための駆動力を出力する力行制御およびエネルギーを回収するための発電制御を選択的に実行可能である第２駆動力発生源としての第２モータジェネレータＭＧ２（第２電動機）を備えている。この第２モータジェネレータＭＧ２は、第１駆動力発生源１８とともに、遊星歯車式自動変速機２０を介して出力軸１４に連結されている。したがって、上記第１駆動力発生源１８および第２モータジェネレータＭＧ２から出力軸１４へ出力されるトルク容量が、遊星歯車式自動変速機２０で設定される変速比（＝遊星歯車式自動変速機２０の入力部材の回転速度／出力軸１４の回転速度（出力軸回転速度Ｎ_ＯＵＴ））に応じて増減させられる。なお、上記第２モータジェネレータＭＧ２および後述の第１モータジェネレータ（第１電動機）ＭＧ１は、何れも発電機としても電動モータとしても機能するものである。

第１駆動力発生源１８は、主動力源としてのエンジン（原動機）２６と、第１モータジェネレータＭＧ１と、これらエンジン２６と第１モータジェネレータＭＧ１との間でトルクを合成もしくは分配するための動力分配機構としての遊星歯車装置２８とを主体として構成されている。上記エンジン２６は、燃料を燃焼させて動力を出力するガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の内燃機関であって、マイクロコンピュータを主体とするエンジン制御用の電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）３０によって、スロットル弁開度や吸入空気量、燃料供給量、点火時期などの運転状態が要求駆動力を満足させつつ高効率となるように電気的に制御されるように構成されている。この電子制御装置３０には、アクセルペダル３１のアクセル操作量Ａccを検出するアクセル操作量センサ３２、ブレーキペダル３３の操作の有無を検出するためのブレーキセンサ３４、エンジン２６のエンジン回転速度Ｎ_Ｅを検出するエンジン回転速度センサ３５等から検出信号が供給される。

前記第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータモジュレータＭＧ２は、駆動トルクを発生させる電動モータとしての機能と発電機としての機能とが選択的に得られるように構成され、インバータ３６および３７を介してバッテリー、コンデンサなどの蓄電装置３８に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とするモータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）４０によってそのインバータ３６および３７が制御されることにより、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の出力トルクあるいは発電トルク（回生トルク）が調整或いは設定されるようになっている。この電子制御装置４０には、シフトレバー４１の操作位置を検出する操作位置センサ４２、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎ_ＭＧ１を検出するＭＧ１回転速度センサ４４、および第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎ_ＭＧ２を検出するＭＧ２回転速度センサ４５等から検出信号が供給される。

前記遊星歯車装置２８は、シングルピニオン型の第１遊星歯車装置４６とダブルピニオン型の第２遊星歯車装置４８とを備えており、エンジン２６や遊星歯車式自動変速機２０と同心に設けられている。第１遊星歯車装置４６は、第１モータジェネレータＭＧ１に連結された第１サンギヤＳ１と、その第１サンギヤＳ１に対して略同心に配置され、第２モータジェネレータＭＧ２および第１入力経路ＲＴ１に連結された第１リングギヤＲ１と、これら第１サンギヤＳ１および第１リングギヤＲ１に噛み合う複数の第１ピニオンギヤを自転可能かつ第１サンギヤＳ１まわりの公転可能に支持するとともに、エンジン２６の出力部材に連結された第１キャリアＣＡ１とを有している。また、第２遊星歯車装置４８は、第２入力経路ＲＴ２に連結された第２サンギヤＳ２と、複数の互いに噛み合う一対の第２ピニオンギヤを自転可能および第２サンギヤＳ２まわりの公転可能に支持するとともに、第１リングギヤＲ１および第１入力経路ＲＴ１に連結された第２キャリヤＣＡ２と、その第２ピニオンギヤを介して第２サンギヤＳ２と噛み合うとともに第２サンギヤＳ２に対して同心に配置され、第１キャリヤＣＡ１およびエンジン２６の出力部材に連結された第２リングギヤＲ２とを有している。なお、本実施例では、上記第１キャリヤＣＡ１および第２リングギヤＲ２は、エンジン２６の出力部材に対して直接的に連結されているが、脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）やトルクコンバータ等を介して間接的に連結されてもよい。

この遊星歯車装置２８では、一部が互いに連結されることによって４つの回転要素が構成されている。具体的には、エンジン２６に連結された第１キャリヤＣＡ１および第２リングギヤＲ２が互いに一体的に連結されて成る入力要素ＲＭ１と、第１モータジェネレータＭＧ１に連結された第１サンギヤＳ１から成る反力要素ＲＭ２と、第２モータジェネレータＭＧ２に連結された第１リングギヤＲ１および第２キャリヤＣＡ２が互いに一体的に連結されて成る第１出力要素ＲＭ３と、第２入力経路ＲＴ２に連結された第２サンギヤＳ２から成る第２出力要素ＲＭ４とが構成されている。なお、第１遊星歯車装置４６および第２遊星歯車装置４８は、それらの各部材の連結関係を適宜変更可能であり、また、シングルピニオン型あるいはダブルピニオン型の遊星歯車装置を適宜選択して用いることも可能である。

本実施例では、遊星歯車装置２８および第１モータジェネレータＭＧ１によって電気式差動部５０が構成されている。この電気式差動部５０は、エンジン２６に連結された入力要素ＲＭ１と、第１モータジェネレータＭＧ１に連結された反力要素ＲＭ２と、第１入力経路ＲＴ１および第２モータジェネレータＭＧ２に連結された第１出力要素ＲＭ３と、第２入力経路ＲＴ２に連結された第２出力要素ＲＭ４とを備え、第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されるすなわち力行制御あるいは発電制御が実行されることにより、上記入力要素ＲＭ１の回転速度と第１出力要素ＲＭ３および第２出力要素ＲＭ４の回転速度との差動状態が制御されるものである。

図２は、トルク合成分配機構として機能する遊星歯車装置２８の各回転要素ＲＭ１〜ＲＭ４の回転速度の相対関係を示す共線図である。図２において、縦軸ＲＭ１、縦軸ＲＭ２、縦軸ＲＭ３、および縦軸ＲＭ４は、入力要素ＲＭ１（第１キャリヤＣＡ１、第２リングギヤＲ２）の回転速度、反力要素ＲＭ２（第１サンギヤ）の回転速度、第１出力要素（第１リングギヤＲ１、第２キャリヤＣＡ２）の回転速度、および第２出力要素（第２サンギヤＳ２）の回転速度をそれぞれ表す軸である。また、図２において、縦軸ＲＭ２、縦軸ＲＭ１、縦軸ＲＭ３の相互の間隔は、縦軸ＲＭ２と縦軸ＲＭ１との間隔をａとした場合、縦軸ＲＭ１と縦軸ＲＭ３との間隔がａ＊ρ１（ρ１＝第１サンギヤＳ１の歯数／第１リングギヤＲ１の歯数）となるように設定されており、縦軸ＲＭ４、縦軸ＲＭ１、縦軸ＲＭ３の相互の間隔は、縦軸ＲＭ４と縦軸ＲＭ３との間隔をｂとした場合、縦軸ＲＭ１と縦軸ＲＭ３との間隔がｂ＊ρ２（ρ２＝第２サンギヤＳ２の歯数／第２リングギヤＲ２の歯数）となるように設定されている。

遊星歯車装置２８において、入力要素ＲＭ１に入力されるエンジン２６の出力トルクに対して、第１モータジェネレータＭＧ１による反力トルクが反力要素ＲＭ２に入力されると、第１出力要素ＲＭ３および第２出力要素ＲＭ４には、その反力トルクの大きさに応じて、その出力トルクより大きいトルクまたは小さいトルクが現れる。また、第１出力要素ＲＭ３または第２出力要素ＲＭ４の回転速度が一定であるとき、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎ_ＭＧ１を上下に変化させることにより、エンジン回転速度Ｎ_Ｅを連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、第１出力要素ＲＭ３および第２出力要素ＲＭ４の回転速度（遊星歯車式自動変速機２０の入力部材の回転速度）に対するエンジン回転速度Ｎ_Ｅの変速比を、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎ_ＭＧ１を制御することにより無段階で変更することができるのである。図２の破線は、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎ_ＭＧ１を実線で示す値から下げたときに、エンジン回転速度Ｎ_Ｅが低下する状態を示している。これにより、エンジン回転速度Ｎ_Ｅを例えば燃費が最もよい回転速度に設定する制御を、第１モータジェネレータＭＧ１を制御することによって実行することができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称される。特に、本実施例の場合は、２つの電動機を有し且つトルク合成分配機構として機能する遊星歯車装置２８が４つの回転要素から成る、２モータ型４要素複合スプリットタイプである。

図１に戻って、前記遊星歯車式自動変速機２０は、電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３および第２出力要素ＲＭ４と出力軸１４との間に設けられ、電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３から動力が入力されたときは、変速比（第１変速比）が１の低速側ギヤ段Ｌを成立させ、電気式差動部５０の第２出力要素ＲＭ４から動力が入力されたときは、変速比（第２変速比）が１より小さい高速側ギヤ段Ｈを成立させる２段の変速段を有するものである。具体的には、遊星歯車式自動変速機２０は、出力軸１４と同心に設けられ、非回転部材であるハウジング５２に位置固定に連結された第３サンギヤＳ３と、複数の互いに噛み合う一対の第３ピニオンギヤを自転可能および第３サンギヤＳ３まわりの公転可能に支持するとともに、出力軸１４に連結され且つ第１入力経路ＲＴ１に第１クラッチＣ１を介して間接的に連結された第３キャリヤＣＡ３と、その第３ピニオンギヤを介して第３サンギヤＳ３と噛み合うとともに第３サンギヤＳ３に対して同心に配置され、第２入力経路ＲＴ２に第２クラッチを介して間接的に連結された第３リングギヤＲ１とを、有するダブルピニオン型遊星歯車装置５３を備えている。そして、第１クラッチＣ１が係合させられ且つ第２クラッチＣ２が解放させられたときは、電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３から第１入力経路ＲＴ１および第１クラッチＣ１を介して第３キャリアＣＡ３に動力が入力されて、その第３キャリヤＣＡ３から動力を出力する低速側ギヤ段Ｌが成立させられ、第１クラッチＣ１が解放させられ且つ第２クラッチＣ２が係合させられたときは、電気式差動部５０の第２出力要素ＲＭ４から第２入力経路ＲＴ２および第２クラッチＣ２を介して第３リングギヤＲ３に動力が入力されて、その第３キャリアＣＡ３から動力を出力する高速側ギヤ段Ｈが成立させられる。なお、上記第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、複数の互いに噛み合うドグ歯を有し、そのドグ歯の噛み合いによりトルク（動力）を伝達するドグ歯型噛合クラッチである。これらの第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、図示しない油圧アクチュエータ等により噛み合い状態が切り換えられるように構成されており、油圧制御装置５５（図５参照）を介して係合、解放制御される。また、低速側ギヤ段Ｌおよび高速側ギヤ段Ｈの間での変速すなわち変速制御は、後述の運転モード切換手段６０により行われる。

図３は、遊星歯車式自動変速機２０を構成している前記ダブルピニオン型遊星歯車装置５３における各回転要素の回転速度の相対関係を示す共線図である。図３において、縦軸Ｓ３、縦軸ＣＡ３、および縦軸Ｒ３は、第３サンギヤＳ３の回転速度、第３キャリヤＣＡ３の回転速度、および第３リングギヤＲ３の回転速度をそれぞれ表す軸である。また、図３において、縦軸Ｓ３、縦軸ＣＡ３、および縦軸Ｒ３の相互の間隔は、縦軸Ｓ３と縦軸ＣＡ３との間隔をｃとした場合、縦軸ＣＡ３と縦軸Ｒ３との間隔がｃ＊ρ３（ρ３＝第３サンギヤＳ３の歯数／第３リングギヤＲ３の歯数）となるように設定されている。図３における実線および一点鎖線は、高速側ギヤ段Ｈおよび低速側ギヤ段Ｌが成立している場合をそれぞれ示すものであり、その際に入力部材として機能する第３キャリヤＣＡ３および第３リングギヤの回転速度を、それぞれ同じ所定値Ｎ１にして比較したものである。図３に示すように、遊星歯車式自動変速機２０において高速側ギヤ段Ｈが成立させらた場合、出力軸１４の出力軸回転速度Ｎ_ＯＵＴ２は、低速側ギヤ段Ｌが成立させらた場合の出力軸回転速度Ｎ_ＯＵＴ１に対して（１／（１−ρ３））倍になり、入力の回転速度Ｎ１に対して増速されることになる。ここで、本実施例における遊星歯車装置２８およびダブルピニオン型遊星歯車装置５３は、後述の図７に示すように、第１出力要素ＲＭ３の回転速度に対応する第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎ_ＭＧ２および第３キャリヤＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３、第２出力要素ＲＭ４の回転速度Ｎ_ＲＭ４および第３リングギヤＲ３の回転速度Ｎ_Ｒ３が、第１モータジェネレータＭＧ１の零回転またはその付近において同時にそれぞれ同期状態となるように機械的に設定されている。

図１に戻って、本実施例では、前記変速制御を行うためにマイクロコンピュータを主体とした変速制御用の電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）５４が設けられており、前記油圧制御装置を介して第１クラッチＣ１およびＣ２が係合、解放制御される。この電子制御装置５４には、車速Ｖに対応する出力軸１４の回転速度Ｎ_ＯＵＴを検出する出力軸回転速度センサ５６、第２出力要素ＲＭ４の回転速度Ｎ_ＲＭ４を検出するＲＭ４回転速度センサ５７、後述の第１入力部材の回転速度に相当する第３キャリヤＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３を検出するＣＡ３回転速度センサ５８、および後述の第２入力部材の回転速度に相当する第３リングギヤＲ３の回転速度Ｎ_Ｒ３を検出するＲ３回転速度センサ５９から検出信号が供給される他、第１出力部材ＲＭ３の回転速度に対応する前記第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎ_ＭＧ２やアクセル操作量Ａcc等の各種の信号が直接あるいは前記電子制御装置３０および４０を介して読み込まれる。

なお、第１モータジェネレータＭＧ１、電気式差動部５０、第２モータジェネレータＭＧ２、および遊星歯車式自動変速機２０は、円筒状のハウジング５２内において共通の一軸心すなわち出力軸１４の軸心方向に沿って順に直列に配設されている。

以上のように構成されるハイブリッド駆動装置１０では、上記第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態が切り換えられることにより、第１駆動力発生源１８および第２モータモジュレータＭＧ２において発生させられたトルクが２つの動力伝達経路のうちの１つを介して出力軸１４へ伝達される２つのモード、すなわち図４に示す低速走行モードと高速走行モードとが成立させられるようになっている。図４は、ハイブリッド駆動装置１０において各ギヤ段を成立させる際の係合要素すなわち第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の作動状態を説明する作動表である。図４に示すように、第１クラッチＣ１が係合させられ且つ第２クラッチＣ２が解放させられることにより、低速走行モードが成立する。この低速走行モードでは、電気式差動部５０は第１出力要素ＲＭ３から第１入力経路ＲＴ１へ動力を伝達し、遊星歯車式自動変速機２０は低速側ギヤ段Ｌを成立させるようになっている。また、図４に示すように、第１クラッチＣ１が解放させられ且つ第２クラッチＣ２が係合させられることにより、高速走行モードが成立する。この高速走行モードでは、電気式差動部５０は第２出力要素ＲＭ４から第２入力経路ＲＴ２へ動力を伝達し、遊星歯車式自動変速機２０は高速側ギヤ段Ｈを成立させるようになっている。ここで、第１クラッチＣ１は、電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３から遊星歯車式自動変速機２０への第１入力経路ＲＴ１に設けられ、低速走行モードでは該第１出力要素ＲＭ３からの動力を遊星歯車式自動変速機２０へ入力させてその遊星歯車式自動変速機２０を低速側ギヤ段Ｌとするものとして機能している。また、第２クラッチＣ２は、電気式差動部５０の第２出力要素ＲＭ４から遊星歯車式自動変速機２０への第２入力経路ＲＴ２に設けられ、高速走行モードでは第２出力要素ＲＭ４からの動力を遊星歯車式自動変速機２０へ入力させてその遊星歯車式自動変速機２０を高速側ギヤ段Ｈとするものとして機能している。

本実施例の前記電子制御装置３０、４０、および５４は、全体として機能的に図５に示すような運転モード切換制御手段６０を備えている。ここで、前述のように、遊星歯車装置２８およびダブルピニオン型遊星歯車装置５３は、回転速度Ｎ_ＭＧ２および回転速度Ｎ_ＣＡ３、回転速度Ｎ_ＲＭ４および回転速度Ｎ_Ｒ３が、第１モータジェネレータＭＧ１の零回転またはその付近でそれぞれ同じとなるように設定されている。そして、運転モード切換手段６０は、例えば実際の第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎ_ＭＧ１が零回転またはその零回転付近に設定された判定値となったときに一方のモードから他方のモードへ切り換えるようになっている。この運転モード切換制御手段６０は、上記運転モードの変更に際して実行する、低速走行モード実行手段６２および高速走行モード実行手段６４を備えている。

上記低速走行モード実行手段６２は、車両を前記低速走行モードで走行させるためのものであって、図４に示すように第１クラッチＣ１を係合させ且つ第２クラッチＣ２を解放させることにより遊星歯車式自動変速機２０を低速側ギヤ段Ｌにする。そして、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御して第３キャリアＣＡ３を介して出力軸１４にアシスト駆動力を加える一方、その第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御するための電気エネルギーを、主として第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御によって賄い、蓄電装置３８の残容量の過不足等により必要に応じて蓄電装置３８から電気エネルギーを持ち出したり蓄電装置３８を充電したりする。この低速走行モードは、比較的低車速で実行され、第１モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２６と同じ正回転方向へ回転させられた状態で発電制御（回生制動）が行われる。

上記高速走行モード実行手段６４は、車両を高速走行モードで走行させるためのものであって、図４に示すように第１クラッチＣ１を解放させ且つ第２クラッチＣ２を係合させることにより遊星歯車式自動変速機２０を高速側ギヤ段Ｈにする。そして、前記低速走行モードと同様に、第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御して出力軸１４にアシスト駆動力を加える一方、その第２モータジェネレータＭＧ２を力行制御するための電気エネルギーを、主として第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御によって賄い、蓄電装置３８の残容量の過不足等により必要に応じて蓄電装置３８から電気エネルギーを持ち出したり蓄電装置３８を充電したりする。この高速走行モードは、低速走行モードよりも高車速側で実行される。

図６は、上記低速走行モードにおける遊星歯車装置２８および遊星歯車式自動変速機２０の各回転要素の関係の一例を表す共線図である。図６における各縦軸は、図２に示した遊星歯車装置２８の共線図および図３に示した遊星歯車式自動変速機２０の共線図と共通の縦軸によって表されている。図６において、破線で示す部分は、第１出力要素ＲＭ３と第３キャリヤＣＡ３すなわち出力軸１４とが第１クラッチＣ１の係合により連結されていることを示している。ここで、エンジン２６のエンジン回転速度Ｎ_Ｅは、例えば車両の走行状態に応じて燃費が最もよいエンジン回転速度Ｎ_Ｅ１に制御されている。この場合、出力軸回転速度Ｎ_ＯＵＴに相当する第３キャリアＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３は、第２モータジェネレータＭＧ２が力行制御されるか、あるいは第１モータジェネレータＭＧ１が発電制御されることにより、実線で示す状態から一点鎖線で示す状態にまで変動させられる。すなわち、一定のエンジン回転速度Ｎ_Ｅ１に対して、第２モータジェネレータＭＧ２が力行制御させられる、または第１モータジェネレータＭＧ１が発電制御させられることにより、第３キャリアＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３が停止状態からエンジン回転速度Ｎ_Ｅ１の（１＋ρ１）倍にまで増速させられるようになっている。

ここで、従来のハイブリッド駆動装置において、車両が高速で走行する場合においては、遊星歯車装置２８の第１サンギヤＳ１すなわち反力要素ＲＭ２を逆方向に回転させる必要があり、これは、図６において二点差線で示すように、その第１サンギヤＳ１に連結された第１モータジェネレータＭＧ１を逆回転に力行する必要があることを意味する。そのため、第１モータジェネレータＭＧ１は電気エネルギーを消費するが、第２モータジェネレータＭＧ２が力行している場合や、あるいは発電している場合であってもその発電量を超える電気エネルギーを必要とする場合には、蓄電装置３８からのエネルギーの持ち出しとなるため、燃費の悪化を招くことになる。

これに対して、本実施例においては、高速走行時における電動機の力行制御を回避するための高速走行モードへの切り換えが行われる。図７は、前記低速走行モードと上記高速走行モードとが切り換えられるときの遊星歯車装置２８および遊星歯車式自動変速機２０の各回転要素の関係の一例を表す共線図である。図７における各縦軸は、図６に示したものと同じ縦軸によって表されている。図７において、破線で示す部分は、第１出力要素ＲＭ３と第３キャリヤＣＡ３すなわち出力軸１４とが第１クラッチＣ１の係合により連結されているかあるいは連結される直前の状態であることを示している。また、長破線で示す部分は、第２出力要素ＲＭ４と第３リングギヤＲ３とが第２クラッチＣ２の係合により連結されているかあるいは連結される直前の状態であることを示している。図７において、実線に示す状態は、低速走行モードあるいは高速走行モードにおいて、一定のエンジン回転速度Ｎ_Ｅ１に対して第２モータジェネレータＭＧ２が力行制御されるか、あるいは第１モータジェネレータＭＧ１が発電制御されることにより、第２回転要素ＲＭ２が停止状態にさせられたときを示している。このとき、第１出力要素ＲＭ１と第３キャリヤＣＡ３との回転、および第２出力要素ＲＭ２と第３リングギヤＲ３との回転が同期状態となっている。すなわち、すなわち、ハイブリッド駆動装置１０の電気式差動部５０および遊星歯車式自動変速機２０は、第１出力要素ＲＭ３の回転速度に対応する第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎ_ＭＧ２および第３キャリヤＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３、第２出力要素ＲＭ４の回転速度Ｎ_ＲＭ４および第３リングギヤＲ３の回転速度Ｎ_Ｒ３が、第１モータジェネレータＭＧ１の零回転またはその付近でそれぞれ同じとなるように設定されている。そして、上記低速走行モードと高速走行モードとの切り換えは、上記同期状態であるときに、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態が相互に切り換えられることにより行われるようになっている。なお、上記第３キャリヤＣＡ３は、第１クラッチＣ１が係合された場合に電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３から動力が入力される遊星歯車式自動変速機２０の第１入力部材に相当し、また、第３リングギヤＲ３は、第２クラッチＣ２が係合された場合に電気式差動部５０の第２出力要素ＲＭ４から動力が入力される遊星歯車式自動変速機２０の第２入力部材に相当する。

図８は、上記高速走行モードにおける遊星歯車装置２８および遊星歯車式自動変速機２０の各回転要素の関係の一例を表す共線図である。図８における各縦軸は、図６に示したものと同じ縦軸によって表されている。図８において、長破線で示す部分は、第２出力要素ＲＭ４と第３リングギヤＲ３とが第２クラッチＣ２の係合により連結されていることを示している。ここで、出力軸回転速度Ｎ_ＯＵＴに相当する第３キャリアＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３は、第２モータジェネレータＭＧ２が力行制御あるいは発電制御されるか、または第１モータジェネレータＭＧ１が発電制御されることにより、実線で示す状態から一点鎖線で示す状態にまで変動させられる。すなわち、一定のエンジン回転速度Ｎ_Ｅ１に対して、第２モータジェネレータＭＧ２が力行制御あるいは発電制御されるか、または第１モータジェネレータＭＧ１が発電制御されることにより、第３キャリアＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３がエンジン回転速度Ｎ_Ｅ１の（１＋ρ１）倍から（１／ρ２）／（１−ρ３）倍にまで増速させられるようになっている。

上述のように、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、そのハイブリッド駆動装置１０は、エンジン２６に連結された入力要素ＲＭ１と、第１モータジェネレータＭＧ１に連結された反力要素ＲＭ２と、第２モータジェネレータＭＧ２および第１入力経路ＲＴ１に連結された第１出力要素ＲＭ３と、第２入力経路ＲＴ２に連結された第２出力要素ＲＭ４とを備え、その第１モータジェネレータＭＧ１の運転状態が制御されることにより、入力要素ＲＭ１の回転速度と第１出力要素ＲＭ３および第２出力要素ＲＭ４の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部５０と、その電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３および第２出力要素ＲＭ４と駆動輪１７との間に設けられ、第１入力要素ＲＭ３から動力が入力されたときは変速比が１の低速側ギヤ段Ｌを成立させ、第２出力要素ＲＭ４から動力が入力されたときは変速比が１より小さいの高速側ギヤ段Ｈを成立させる２段の変速段を有する遊星歯車式自動変速機２０と、電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３から遊星歯車式自動変速機２０への第１入力経路ＲＴ１に設けられ、低速走行モードでは第１出力要素ＲＭ３からの動力を遊星歯車式自動変速機２０へ入力させてその遊星歯車式自動変速機２０を低速側ギヤ段Ｌとする第１クラッチＣ１と、電気式差動部５０の第２出力要素ＲＭ４から遊星歯車式自動変速機２０への第２入力経路ＲＴ２に設けられ、高速走行モードでは第２出力要素ＲＭ４からの動力を遊星歯車式自動変速機２０へ入力させてその遊星歯車式自動変速機２０を高速側ギヤ段Ｈとする第２クラッチＣ２とを、含む。このことから、上記ハイブリッド駆動装置１０を備える車両において、低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御やエンジン２６の出力制御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行（力行制御）させられる前に第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態を切り換えることにより、上記低速走行モードにて成立している低速側ギヤ段Ｌよりも変速比が小さい高速側ギヤ段Ｈが成立させられる高速走行モードへ切り換えて走行できるので、高速走行時における第1モータジェネレータＭＧ１の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、燃費向上のために終減速機のファイナルギヤ比をよりハイギヤに設定する必要がないので、車両への搭載性が損なわれることがない。

また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、電気式差動部５０は、第１モータジェネレータＭＧ１に連結された第１サンギヤＳ１と、エンジン２６に連結された第１キャリヤＣＡ１と、第２モータジェネレータＭＧ２および第１入力経路ＲＴ１に連結された第１リングギヤＲ１とを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車装置４６と、第２入力経路ＲＴ２に連結された第２サンギヤＳ２と、第１入力経路ＲＴ１に連結された第２キャリヤＣＡ２と、第１キャリヤＣＡ１およびエンジン２６に連結された第２リングギヤＲ２とを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車装置４８とを、備え、前記低速走行モードでは、第１リングギヤＲ１および第２キャリヤＣＡ２から第１入力経路ＲＴ１へ動力を伝達し、前記高速走行モードでは、第２サンギヤＳ２から第２入力経路ＲＴ２へ動力を伝達するものである。このことから、上記ハイブリッド駆動装置１０を備える車両において、低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行させられる前に第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態を切り換えることにより、高速側ギヤ段Ｈが成立させられる高速走行モードへ切り換えられ、その後、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度を発電制御等により正回転方向に増速させることにより、走行速度をさらに高めて走行できるので、高速走行時における第1モータジェネレータＭＧ１の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、燃費向上のために終減速機のファイナルギヤ比をよりハイギヤに設定する必要がないので、車両への搭載性が損なわれることがない。

また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、遊星歯車式自動変速機２０は、非回転部材としてのハウジング５２に連結された第３サンギヤＳ３と、出力軸１４および第１クラッチＣ２に連結された第３キャリヤＣＡ３と、第２クラッチＣ２に連結された第３リングギヤＲ３とを有するダブルピニオン型遊星歯車装置５３を備え、前記低速走行モードでは、第３キャリヤＣＡ３に動力が入力されてその第３キャリヤＣＡ３から出力する変速比が１の低速側ギヤ段Ｌを成立させ、前記高速走行モードでは、第３リングギヤＲ３に動力が入力されて第３キャリヤＣＡ３から出力する変速比が１より小さい高速側ギヤ段Ｌを成立させるものである。このことから、上記ハイブリッド駆動装置１０を備える車両において、変速比が１の低速側ギヤ段Ｌが成立させられている低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行させられる前に第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態を切り換えることにより、変速比が１よりも小さい高速側ギヤ段Ｈが成立させられる高速走行モードへ切り換えて走行できるので、高速走行時における第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、上記ハイブリッド駆動装置１０は、２つの電動機、２つのクラッチ、および３つの遊星歯車装置を主体とする比較的少ない部品からコンパクトに構成されるので、車両への搭載性が損なわれることなく且つ安価に製造可能である。

また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、電気式差動部５０および遊星歯車式自動変速機２０は、前記低速走行モードにおいて電気式差動部５０の第１出力要素ＲＭ３から動力が入力される遊星歯車式自動変速機２０の第３キャリヤＣＡ３（第１入力部材）とその第１出力要素ＲＭ３との回転、および前記高速走行モードにおいて電気式差動部５０の第２出力要素ＲＭ４から動力が入力される遊星歯車式自動変速機２０の第３リングギヤＲ３（第２入力部材）とその第２出力要素ＲＭ４との回転が、第１モータジェネレータＭＧ１の正回転中または回転停止中に同時にそれぞれ同期状態となるように設定されている。このことから、上記ハイブリッド駆動装置１０を備える車両において、低速走行モードで走行している車両の走行速度が第１モータジェネレータＭＧ１の発電制御等により低速側から高速側へ移行する際、上記第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行させられる前であって、第３キャリヤＣＡ３と第１出力要素ＲＭ３との回転、および第３リングギヤＲ３と第２出力要素ＲＭ４との回転がそれぞれ同期状態であるときに第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態を切り換えることにより、変速比が１よりも小さい高速側ギヤ段Ｈが成立させられる高速走行モードへ切り換えて走行できるので、高速走行時における第１モータジェネレータＭＧ１の力行制御を回避しつつ一層燃費が向上させられる。また、燃費向上のために終減速機のファイナルギヤ比をよりハイギヤに設定する必要がないので、車両への搭載性が損なわれることがない。また、上記低速走行モードから高速走行モードへの切り換えは、上記同期状態である時に切り換えられるので、その切り換えに伴う変速ショックが発生しないという利点がある。

また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、前記低速走行モードと高速走行モードとの切り換えは、第３キャリヤＣＡ３（第１入力部材）と第１出力要素ＲＭ３との回転、および第３リングギヤＲ３（第２入力部材）と第２出力要素ＲＭ４との回転が同期状態であるときに、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態が相互に切り換えられることにより行われることから、上記切り換えは、所謂同期切換であるので、その切り換えに伴って変速ショックが発生しない。

また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、ドグ歯型噛合クラッチであることから、電気式差動部５０から遊星歯車式自動変速機２０への動力伝達に際して、例えば摩擦係合装置等を用いたときに発生する摩擦損失等が発生しないので、さらに伝達効率を向上することができる。

また、本実施例のハイブリッド駆動装置１０によれば、第１モータジェネレータＭＧ１、電気式差動部５０、第２モータジェネレータＭＧ２、および遊星歯車式自動変速機２０は、円筒状のハウジング５２内において共通の一軸心すなわち出力軸１４の軸心方向に沿って順に直列に配設されていることから、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をそのハウジング５２内に収納することが可能となる。このため、部品点数を減らしてコストを低減することができるとともに、剛性が向上し、騒音あるいは振動の発生を低減することができる。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

例えば、前述の実施例において、第１駆動力発生源１８は主動力源としてのエンジン２６を備えるものであったが、このエンジン２６はガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であればその種類を問わず適用することができる。また、それ以外の主動力源として電動モータやモータジェネレータ等の内燃機関以外の駆動力源を採用することもできる。

また、前述の実施例において、本発明の一実施例が適用された車両はＦＲ型であったが、これに限られない。たとえば、ＦＦ型あるいはその他の駆動形式の車両にも適用されうる。

また、前述の実施例において、電気式差動部５０は、シングルピニオン型の遊星歯車装置４６およびダブルピニオン型の遊星歯車装置４８を用いて構成されていたが、これに限られない。例えば、シングルピニオン型の遊星歯車装置、ダブルピニオン型の遊星歯車装置、あるいは傘歯車式の差動歯車装置のいずれか１を複数組み合わせることにより、４つの回転要素を備えて構成されてもよい。

また、前述の実施例においては、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は、電動モータおよび発電機の機能が選択的に得られるモータジェネレータが好適に用いられたが、これに限られず、運転の態様によっては何れか一方が電動モータ或いは発電機のどちらかを用いることも可能であり、また、電動モータおよび発電機の両方を用いて第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をそれぞれ構成することもできる。

また、前述の実施例において、上記第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、ドグ歯型噛合クラッチから成るものであったが、これに限られず、例えば、摩擦力によって係合力が生じる油圧式等の摩擦係合装置などであってもよい。要するに、２つの回転要素を連結できる係合装置であればよい。

また、前述の実施例において、低速側ギヤ段Ｌおよび高速側ギヤ段Ｈの間での変速すなわち変速制御は、実際の第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎ_ＭＧ１が零回転またはその零回転付近に設定された判定値となったときに一方のモードから他方のモードへ切り換える運転モード切換手段６０により行われていたが、これに限らない。例えば、上記運転モード切換手段６０は、実際の第２出力要素ＲＭ４の回転速度Ｎ_ＲＭ４と第３リングギヤＲ３の回転速度Ｎ_Ｒ３とが略同期状態になったことに基づいて低速走行モードから高速走行モードへ切り換え、また、実際の第１出力要素ＲＭ３の回転速度Ｎ_ＲＭ３と第３キャリヤＣＡ３の回転速度Ｎ_ＣＡ３とが略同期状態になったことに基づいて高速走行モードから低速走行モードへ切り換えるものであってもよい。また、上記変速制御は、運転モード切換手段６０によらず、たとえば、車速Ｖやアクセル操作量Ａcc、あるいは要求駆動力などの車両の走行状態に基づいて実行されてもよい。より具体的には、たとえば、各ギヤ段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された上記走行状態に応じてどちらかのギヤ段を設定するように制御されてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例のハイブリッド駆動装置の骨子図を含む、車両の動力伝達装置の概略を説明する図である。 図１のハイブリッド駆動装置の電気式差動部に備えられている遊星歯車装置の各回転要素の回転速度の相対関係を示す共線図である。 図１に示す遊星歯車式自動変速機を構成しているダブルピニオン型遊星歯車装置における各回転要素の回転速度の相対関係を示す共線図である。 図１のハイブリッド駆動装置において、各ギヤ段を成立させる際の係合要素すなわち第１クラッチおよび第２クラッチの作動状態を説明する作動表である。 図１のハイブリッド駆動装置の制御を行う制御装置が、複数の運転モードに関して備えている機能を説明するブロック線図である。 図１のハイブリッド駆動装置の運転モードのうちの低速走行モードにおける遊星歯車装置および遊星歯車式自動変速機の各回転要素の関係の一例を表す共線図である。 図１のハイブリッド駆動装置の運転モードのうちの低速走行モードと高速走行モードとが切り換えられるときの遊星歯車装置および遊星歯車式自動変速機の各回転要素の関係の一例を表す共線図である。 図１のハイブリッド駆動装置の運転モードのうちの高速走行モードにおける遊星歯車装置および遊星歯車式自動変速機の各回転要素の関係の一例を表す共線図である。

符号の説明

１０：ハイブリッド駆動装置
１７：駆動輪
２０：遊星歯車式自動変速機
２６：エンジン（原動機）
４６：第１遊星歯車装置
４８：第２遊星歯車装置
５０：電気式差動部
５２：ハウジング（非回転部材）
５３：ダブルピニオン型遊星歯車装置
Ｃ１：第１クラッチ
Ｃ２：第２クラッチ
ＣＡ１：第１キャリヤ
ＣＡ２：第２キャリヤ
ＣＡ３：第３キャリヤ
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）
Ｒ１：第１リングギヤ
Ｒ２：第２リングギヤ
Ｒ３：第３リングギヤ
ＲＭ１：入力要素
ＲＭ２：反力要素
ＲＭ３：第１出力要素
ＲＭ４：第２出力要素
ＲＴ１：第１入力経路
ＲＴ２：第２入力経路
Ｓ１：第１サンギヤ
Ｓ２：第２サンギヤ
Ｓ３：第３サンギヤ

Claims (7)

1. 原動機に連結された入力要素と、第１電動機に連結された反力要素と、第２電動機に連結された第１出力要素と、第２出力要素とを備え、該第１電動機の運転状態が制御されることにより、該入力要素の回転速度と該第１出力要素および第２出力要素の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、
   該電気式差動部の第１出力要素および第２出力要素と駆動輪との間に設けられ、該第１出力要素から動力が入力されたときは第１変速比の低速側ギヤ段を成立させ、該第２出力要素から動力が入力されたときは該第１変速比より小さい第２変速比の高速側ギヤ段を成立させる２段の変速段を有する遊星歯車式自動変速機と、
   前記電気式差動部の第１出力要素から前記遊星歯車式自動変速機への第１入力経路に設けられ、低速走行モードでは該第１出力要素からの動力を該遊星歯車式自動変速機へ入力させて該遊星歯車式自動変速機を低速側ギヤ段とする第１クラッチと、
   前記電気式差動部の第２出力要素から前記遊星歯車式自動変速機への第２入力経路に設けられ、高速走行モードでは該第２出力要素からの動力を該遊星歯車式自動変速機へ入力させて該遊星歯車式自動変速機を高速側ギヤ段とする第２クラッチと
   を、含むことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 前記電気式差動部は、
   前記第１電動機に連結された第１サンギヤと、前記原動機に連結された第１キャリヤと、前記第２電動機および第１入力経路に連結された第１リングギヤとを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車装置と、
   前記第２入力経路に連結された第２サンギヤと、前記第１入力経路に連結された第２キャリヤと、前記第１キャリヤおよび原動機に連結された第２リングギヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車装置とを、備え、
   前記低速走行モードでは、前記第１リングギヤおよび第２キャリヤから前記第１入力経路へ動力を伝達し、前記高速走行モードでは、前記第２サンギヤから前記第２入力経路へ動力を伝達するものである請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
3. 前記遊星歯車式自動変速機は、
   非回転部材に連結された第３サンギヤと、前記駆動輪および第１クラッチに連結された第３キャリヤと、前記第２クラッチに連結された第３リングギヤとを有するダブルピニオン型遊星歯車装置を備え、
   前記低速走行モードでは、該第３キャリヤに動力が入力されて該第３キャリヤから出力する変速比が１の低速側ギヤ段を成立させ、前記高速走行モードでは、前記第３リングギヤに動力が入力されて該第３キャリヤから出力する変速比が１より小さい高速側ギヤ段を成立させるものである請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
4. 前記電気式差動部および遊星歯車式自動変速機は、前記低速走行モードにおいて前記電気式差動部の第１出力要素から動力が入力される前記遊星歯車式自動変速機の第１入力部材と該第１出力要素との回転、および前記高速走行モードにおいて前記電気式差動部の第２出力要素から動力が入力される前記遊星歯車式自動変速機の第２入力部材と該第２出力要素との回転が、前記第１電動機の零回転または該零回転付近において同時にそれぞれ同期状態となるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のハイブリッド駆動装置。
5. 前記低速走行モードと高速走行モードとの切り換えは、前記第１入力部材と第１出力要素との回転、および前記第２入力部材と第２出力要素との回転がそれぞれ同期状態であるときに、前記第１クラッチおよび第２クラッチの係合状態が相互に切り換えられることにより行われることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド駆動装置。
6. 前記第１クラッチおよび第２クラッチは、噛合クラッチであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のハイブリッド駆動装置。
7. 前記第１電動機、電気式差動部、第２電動機、および遊星歯車式自動変速機は、円筒状のハウジング内において共通の一軸心方向に沿って順に直列に配設されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のハイブリッド駆動装置。

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