JP2012056510A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体を小型化することにより、車両の軽量化を図るとともに、車両における各駆動源および駆動装置の搭載性を向上させることが可能な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。
【解決手段】内燃機関１１および回転電機１２を駆動源とするハイブリッド車両１の駆動装置２０は、内燃機関１１に連結される入力軸２１と、ハイブリッド車両１の駆動輪に連結される出力軸２２と、入力軸２１の回転を出力軸２２に変速して伝達可能な４組の歯車対からなる変速段を有する変速機構２３を備える。４組の歯車対のうち入力軸２１方向に内燃機関１１から最も離間する第一歯車対は、変速機構２３における最小の変速比に設定され、且つ回転電機１２に連結される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関および回転電機を駆動源とするハイブリッド車両の駆動装置に関するものである。

ハイブリッド車両は、例えば、ガソリンエンジンおよび電気モータを駆動源とし、これらの駆動源により出力される駆動力を駆動装置を介して駆動輪へ伝達している。ハイブリッド車両の駆動装置として、異なる駆動源により出力される駆動力を合成する機構として遊星歯車機構を有するものが知られている。その他に、特許文献１には、ガソリンエンジンに入力軸を連結するとともに、駆動輪に連結される出力軸に支持される出力ギヤに電気モータを連結する駆動装置が開示されている。このような駆動装置により、ハイブリッド車両は、駆動装置を適宜制御し、ガソリンエンジンおよび電気モータの少なくとも一方を駆動源とした走行を可能としている。さらに、ハイブリッド車両は、制動時における駆動輪の回転やガソリンエンジンの回転を利用して電気モータによる発電を可能としている。

特開２００４−１９０４９７号公報

ところで、特許文献１の駆動装置のように電気モータを駆動装置に連結する構成では、電気モータを搭載するスペースを確保するために駆動装置の小型化が望まれる。ここで、ハイブリッド車両の駆動装置は、例えば特許文献１のように前進用と後進用を併せて６段の変速段から構成されることがある。このような場合に、駆動装置は、６段の変速段を構成する６組の歯車対が駆動装置の軸方向に並設される。よって、これらの歯車対を収容するために所定の軸方向幅を要することになり、駆動装置の搭載位置などが制約されるおそれがある。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、装置全体を小型化することにより、車両の軽量化を図るとともに、車両における各駆動源および駆動装置の搭載性を向上させることが可能な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。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、内燃機関および回転電機を駆動源とするハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記内燃機関に連結される入力軸と、前記ハイブリッド車両の駆動輪に連結される出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に変速して伝達可能な４組の歯車対からなる変速段を有する変速機構と、を備え、
前記４組の歯車対のうち前記入力軸方向に前記内燃機関から最も離間する第一歯車対は、前記変速機構における最小の変速比に設定され、且つ前記回転電機に連結されることである。

上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の特徴は、内燃機関および回転電機を駆動源とするハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記内燃機関に連結される入力軸と、前記車両の駆動輪に連結される出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に変速して伝達可能な３組の歯車対からなる変速段を有する変速機構と、を備え、
前記３組の歯車対のうち前記入力軸方向に前記内燃機関から最も離間する第一歯車対は、前記変速機構における最小の変速比に設定され、且つ前記回転電機に連結されることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１において、前記変速機構における後進用の変速段は、前記４組の歯車対から前記第一歯車対を除いた何れか１組の歯車対にカウンタギヤを介在させて構成されることである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項１または２において、前記変速機構における後進用の変速段は、前記回転電機を逆回転させた前記第一歯車対であることである。

請求項５に係る発明の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、前記第一歯車対は、前記入力軸に支持される入力ギヤと、当該入力ギヤと噛合し前記出力軸に支持される出力ギヤとからなり、当該出力ギヤに前記回転電機が連結されることである。

請求項６に係る発明の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、前記駆動装置は、前記回転電機の回転軸に対して前記出力軸が平行となるように、且つ前記回転電機が前記入力軸方向に前記内燃機関と前記第一歯車対との間に位置するように配置されることである。

請求項１に係る発明によると、ハイブリッド車両の駆動装置は、４組の歯車対からなる変速段を有する変速機構を備える。そして、４組の歯車対のうち入力軸方向に内燃機関から最も離間する第一歯車対は、変速機構における最小の変速比に設定され、且つ回転電機に連結される構成としている。これにより、ハイブリッド車両において比較的大きなユニットとなる内燃機関と回転電機が離間することになり、ハイブリッド車両における各駆動源および駆動装置の搭載性を向上させることができる。また、４組の歯車対が駆動装置の軸方向に並設されるため、例えば６組の歯車対からなる変速機構を備える従来の駆動装置と比較して軸方向長さを短縮することができる。よって、駆動装置全体として小型化し、駆動装置を搭載する車両の軽量化を図ることができる。

さらに、回転電機が最小の変速比に設定された第一歯車対に連結される構成としている。ハイブリッド車両に搭載される駆動装置の変速機構は、回転電機が出力する回転を変速するとともに、回転電機へ入力される回転を変速する。また、回転電機は、内燃機関と比較して回転数が低下しても高い駆動力を出力できることから、特に低回転時に内燃機関の駆動アシストを行うことが有用である。つまり、上記構成にすることにより、回転電機は、例えば変速機構における最小の変速比である最高速段を構成する歯車対に連結されている場合に、出力する回転を複数組の歯車対の何れかにより変速し、内燃機関の駆動アシストを好適に行うことができる。ここで、従来の駆動装置と比較して変速段の数を少なくすると、変速段ごとの変速比の差が大きくなり、所定回転数において駆動力が不足することが懸念される。しかし、本発明により、回転電機による駆動アシストを行うことができるので、従来の駆動装置よりも少ない変速段の数に設定することができる。これにより、駆動装置の小型化に加えて、燃費の向上、および走行時におけるシフトチェンジの回数を低減することができる。

請求項２に係る発明によると、ハイブリッド車両の駆動装置は、３組の歯車対からなる変速段を有する変速機構を備える。そして、３組の歯車対のうち入力軸方向に内燃機関から最も離間する第一歯車対は、変速機構における最小の変速比に設定され、且つ回転電機に連結される構成としている。これにより、ハイブリッド車両において比較的大きなユニットとなる内燃機関と回転電機が離間することになり、ハイブリッド車両における各駆動源および駆動装置の搭載性を向上させることができる。また、３組の歯車対が駆動装置の軸方向に並設されるため、例えば６組の歯車対からなる変速機構を備える従来の駆動装置と比較して軸方向長さを短縮することができる。よって、駆動装置全体として小型化し、駆動装置を搭載する車両の軽量化を図ることができる。

さらに、回転電機が最小の変速比に設定された第一歯車対に連結される構成としている。ハイブリッド車両に搭載される駆動装置の変速機構は、回転電機が出力する回転を変速するとともに、回転電機へ入力される回転を変速する。また、回転電機は、内燃機関と比較して回転数が低下しても高い駆動力を出力できることから、特に低回転時に内燃機関の駆動アシストを行うことが有用である。つまり、上記構成にすることにより、回転電機は、例えば変速機構における最小の変速比である最高速段を構成する歯車対に連結されている場合に、出力する回転を複数組の歯車対の何れかにより変速し、内燃機関の駆動アシストを好適に行うことができる。ここで、従来の駆動装置と比較して変速段の数を少なくすると、変速段ごとの変速比の差が大きくなり、所定回転数において駆動力が不足することが懸念される。しかし、本発明により、回転電機による駆動アシストを行うことができるので、従来の駆動装置よりも少ない変速段の数に設定することができる。これにより、駆動装置の小型化に加えて、燃費の向上、および走行時におけるシフトチェンジの回数を低減することができる。

請求項３に係る発明によると、変速機構における後進用の変速段は、４組の歯車対から第一歯車対を除いた何れか１組の歯車対にカウンタギヤを介在させて構成される。これにより、駆動装置は、内燃機関が出力する駆動力により車両を後進させるように制御することができる。よって、回転電機を作動させるバッテリーの残量などに関わらず確実に車両を後進させることができる。

請求項４に係る発明によると、変速機構における後進用の変速段は、回転電機を逆回転させた第一歯車対である構成としている。これにより、回転電機に連結された第一歯車対を前進用および後進用の変速段として兼用することができる。よって、変速機構に後進用の変速段を要することなく車両を後進させることができる。従って、駆動装置全体として部品点数を低減させることができる。

請求項５に係る発明によると、第一歯車対は、入力軸に支持される入力ギヤと、当該入力ギヤと噛合し出力軸に支持される出力ギヤとからなり、当該出力ギヤに回転電機が連結される構成としている。これにより、最小の変速比での走行時において、回転電機から出力される駆動力が最小の噛み合い数で出力軸に伝達されることになり、高速巡航時のギヤ効率を向上させることができる。つまり、高速巡航時における駆動力のロスを低減させることができるので、回転電機による内燃機関の駆動アシストを効率的に行うことができる。

請求項６に係る発明によると、駆動装置は、回転電機の回転軸に対して出力軸が平行となるように、且つ回転電機が入力軸方向に内燃機関と第一歯車対との間に位置するように配置される構成としている。換言すると、回転電機は、連結される第一歯車対に対して入力軸方向に内燃機関に近接する側に配置されることになる。これにより、駆動装置は、回転電機を含めて軸方向長さを確実に短くできる。よって、ハイブリッド車両における各駆動源および駆動装置の搭載性を向上させることができる。

第一実施形態：駆動装置２０の全体構造を示すスケルトン図である。 駆動装置２０における駆動力の伝達状態を示す図である。 駆動装置２０における駆動力の伝達状態を示す図である。 電気モータ１２の特性を示す表である。 第二実施形態：駆動装置１２０の全体構造を示すスケルトン図である。

以下、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。また、本発明の駆動装置を搭載する車両は、内燃機関および回転電機を動力源とするハイブリッド車両として説明する。

＜第一実施形態＞
（駆動装置２０の構成）
本実施形態において、本発明のハイブリッド車両１の駆動装置２０について、図１を参照して説明する。ハイブリッド車両１は、主として、エンジン１１と、電気モータ１２と、制御装置１３と、駆動装置２０とから構成される。エンジン１１は、燃料を燃焼させることにより駆動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。このエンジン１１による駆動力は、エンジン１１のクランク軸１１ａを介して駆動装置２０に入力される。また、エンジン１１は、制御装置１３によりスロットルバルブの開度や燃料噴射量、点火時期などを制御される。

電気モータ１２は、接続されるバッテリーからインバータ１２ｂを介して電力を供給され、駆動力を発生する回転電機である。この電気モータ１２による駆動力は、電気モータ１２の回転軸１２ａを介して駆動装置２０に入力される。また、電気モータ１２の状態は、制御装置１３から制御信号を入力されるインバータ１２ｂにより適宜切り換えられる。つまり、電気モータ１２は、駆動力を発生する駆動状態またはハイブリッド車両１の駆動輪から伝達される回転力により発電しバッテリーを充電する回生状態などを制御装置１３により制御される。

制御装置１３は、マイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置であり、各種センサにより車両速度やシフトポジションなどの車両情報を入力される。制御装置１３は、入力した車両情報などに基づいて、エンジン１１と電気モータ１２による駆動力の出力を切り換えることによりハイブリッド制御を行う。これにより、ハイブリッド車両１の走行状態は、エンジン１１および電気モータ１２が駆動源となるＨＶ走行、エンジン１１のみが駆動源となるＥＧ走行、電気モータ１２のみが駆動源となるＥＶ走行を切り換えられる。そして、制御装置１３は、検出されるエンジン回転数およびモータ回転数や運転者のアクセル操作などに基づいて、エンジン１１および電気モータ１２の回転数を制御する。

さらに、制御装置１３は、車速、アクセル操作によるスロットルバルブの開度、シフトポジションなどに応じて、駆動装置２０の変速段を切り換え制御を行う。その他に、制御装置１３は、図示しないパーキング装置の制御やＡＢＳ制御などを行う。パーキング装置は、車両が駐車状態となった場合に、出力軸２２に固定されたパーキングギヤ４５の回転を拘束し、出力軸２２の回転を防止する装置である。ＡＢＳ制御は、ハイブリッド車両１の制動時において、駆動輪のロックを防止するアンチロックブレーキ（ＡＢＳ）の制御である。

駆動装置２０は、制御装置１３による制御信号などに基づいて、動力源であるエンジン１１および電気モータ１２により出力される駆動力を駆動輪へ伝達する装置である。この駆動装置２０は、図１に示すように、エンジン１１に連結される入力軸２１と、ハイブリッド車両１の駆動輪に連結される出力軸２２と、入力軸２１の回転を出力軸２２に変速して伝達可能な４組の歯車対からなる変速段を有する変速機構２３を有する。

入力軸２１は、軸状に形成され、図示しないミッションケースに回転可能に支持されている。この入力軸２１は、図１に示すように、各変速段の入力ギヤ３１〜３３と、後進入力ギヤ３４と、クラッチ３５を有する。入力軸２１の外周面には、一速入力ギヤ３１、二速入力ギヤ３２、および後進入力ギヤ３４が一体的に固定されている。さらに、入力軸２１は、三速入力ギヤ３３をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持している。また、入力軸２１は、クラッチ３５を介してエンジン１１のクランク軸１１ａと連結され、エンジン１１の駆動力を入力する。このクラッチ３５は、制御装置１３により係合状態を制御され、エンジン１１から入力軸２１への駆動力の係断を切り換える装置である。

出力軸２２は、軸状に形成され、ミッションケースに回転可能に支持されている。この出力軸２２は、図１に示すように、各変速段の出力ギヤ４１〜４３と、後進出力ギヤ４４と、パーキングギヤ４５と、最終出力ギヤ４６を有する。出力軸２２は、一速出力ギヤ４１、二速出力ギヤ４２、三速出力ギヤ４３、および後進出力ギヤ４４をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持している。さらに、出力軸２２の外周面には、パーキングギヤ４５および最終出力ギヤ４６が一体的に固定されている。このパーキングギヤ４５は、車両の駐車状態において出力軸２２が回転しないようにパーキング装置のロック部材と係合する。最終出力ギヤ４６は、ディファレンシャル（差動機構）のリングギヤ５２に噛合し、変速機構２３の外部に減速した回転を出力する最終減速ギヤである。

変速機構２３は、上述した各変速段の入力ギヤ３１〜３３および出力ギヤ４１〜４３と、後進入力ギヤ３４および後進出力ギヤ４４との４組の歯車対を有する。入力ギヤ３１〜３３は、対応する出力ギヤ４１〜４３と常時噛み合っている。ここで、４組の歯車対のうち三速入力ギヤ３３および三速出力ギヤ４３により構成される歯車対は、図１に示すように、入力軸２１の軸線方向（図１の左右方向であり、本発明の「入力軸方向」に相当する）にエンジン１１から最も離間するように配置されている。また、この歯車対は、変速機構２３における最小の変速比に設定され、最高速段（三速）の変速段となっている。さらに、この歯車対の三速出力ギヤ４３に中間ギヤ５１を介して電気モータ１２と連結される。このように三速の変速段を構成する歯車対は、本発明の「第一歯車対」に相当する。また、変速機構２３は、４組の歯車対のうち後進入力ギヤ３４および後進出力ギヤ４４により構成される歯車対にカウンタギヤ５３を介在させて、この歯車対を後進用の変速段としている構成している。

さらに、変速機構２３は、入力軸２１に配置される第一シンクロ機構６１と、出力軸２２に配置される第二シンクロ機構６２および第三シンクロ機構６３を有する。各シンクロ機構６１〜６３は、配置された軸と、当該軸に遊転可能に支持されたギヤの回転数を同調させて連結可能な機構である。第一シンクロ機構６１は、入力軸２１に一体的に取り付けられた連結歯車６１ａと、連結歯車６１ａにシフト可能に噛合するシフトギヤ６１ｂを有する。このような第一シンクロ機構６１は、シフトギヤ６１ｂを入力軸２１の軸線方向にシフトすることにより、三速入力ギヤ３３のシンクロギヤ部に噛合状態と非噛合状態とを切り換え可能としている。この第一シンクロ機構６１の切り換えにより、三速入力ギヤ３３は、入力軸２１に対して連結状態と非連結状態を切り換えられる。

同様に、第二シンクロ機構６２は連結歯車６２ａとシフトギヤ６２ｂを有し、第三シンクロ機構６３は連結歯車６３ａとシフトギヤ６３ｂを有する。そして、第二シンクロ機構６２は、シフトギヤ６２ｂを出力軸２２の軸線方向（図１の左右方向）にシフトすることにより、出力軸２２に対して一速出力ギヤ４１または二速出力ギヤ４２を選択的に連結可能としている。また、第三シンクロ機構６３は、シフトギヤ６３ｂを出力軸２２の軸線方向にシフトすることにより、出力軸２２に対して三速出力ギヤ４３または後進出力ギヤ４４を選択的に連結可能としている。

また、このような構成からなる駆動装置２０は、本実施形態において、電気モータ１２の回転軸１２ａに対して出力軸２２が平行となるように配置される。さらに、駆動装置２０は、電気モータ１２が入力軸２１の軸線方向にエンジン１１と第一歯車対（三速の変速段を構成する歯車対）との間に位置するように配置される。即ち、電気モータ１２は、中間ギヤ５１を介して連結される三速出力ギヤ４３に対して、図１の左右方向にエンジン１１に近接する側に配置される構成としている。

（駆動装置２０の動作）
ハイブリッド車両１の各走行状態における駆動装置２０の動作について図１〜図３を参照して説明する。ハイブリッド車両１がエンジン１１の駆動力により一速または二速で走行する場合には、第二シンクロ機構６２が制御装置１３により制御されシフトギヤ６２ｂが図１の左側（一速側）または右側（二速側）にシフトされる。これにより、一速出力ギヤ４１または二速出力ギヤ４２が出力軸２２に連結される。そうすると、クラッチ３５を介して入力軸２１に伝達されたエンジン１１の駆動力が、一速または二速の変速段を構成する歯車対を介して出力軸２２に伝達される。そして、この歯車対によりエンジン１１の回転数が変速され、出力軸２２の最終出力ギヤ４６からリングギヤ５２を介して駆動輪に駆動力が伝達される。

ここで、ハイブリッド車両１がエンジン１１を駆動源として走行している状態において、さらに電気モータ１２を駆動源とするＨＶ走行とすることがある。このような場合に、二速による走行を例にすると、図２に示すように、第三シンクロ機構６３が制御装置１３により制御されシフトギヤ６３ｂが図２の右側（三速側）にシフトされ、三速出力ギヤ４３が出力軸２２に連結される。この時、第一シンクロ機構６１が制御装置１３によりシフトギヤ６１ｂが図２の左側（三速側）にシフトしないように制御され、一速入力ギヤ３１が入力軸２１に連結されず遊転可能な状態となっている。そうすると、中間ギヤ５１を介して電気モータ１２の駆動力が伝達され、出力軸２２においてエンジン１１の駆動力と合成される。このようにして、ハイブリッド車両１のＨＶ走行において、電気モータ１２がエンジン１１を駆動アシストする。

また、上記の場合において、電気モータ１２の駆動力を別経路で伝達しエンジン１１を駆動アシストする構成としてもよい。具体的には、図３に示すように、第一シンクロ機構６１が制御装置１３により制御されシフトギヤ６１ｂが図３の左側（三速側）にシフトされ、三速入力ギヤ３３が入力軸２１に連結される。この時、第三シンクロ機構６３が制御装置１３によりシフトギヤ６３ｂが図３の右側（三速側）にシフトしないように制御され、三速出力ギヤ４３が出力軸２２に連結されず遊転可能な状態となっている。そうすると、中間ギヤ５１および三速出力ギヤ４３を介して電気モータ１２の駆動力が伝達され、入力軸２１においてエンジン１１の駆動力と合成される。このようにして、ハイブリッド車両１のＨＶ走行において、電気モータ１２がエンジン１１を駆動アシストする。

次に、ハイブリッド車両１がエンジン１１の駆動力により三速で走行する場合には、第一シンクロ機構６１が制御装置１３により制御されシフトギヤ６１ｂが図１の左側にシフトされる。これにより、三速入力ギヤ３３が入力軸２１に連結される。さらに、第三シンクロ機構６３のシフトギヤ６３ｂが図１の右側にシフトされ、三速出力ギヤ４３が出力軸２２に連結される。そうすると、クラッチ３５を介して入力軸２１に伝達されたエンジン１１の駆動力が、三速の変速段を構成する歯車対を介して出力軸２２に伝達される。そして、この歯車対によりエンジン１１の回転数が変速され、出力軸２２の最終出力ギヤ４６からリングギヤ５２を介して駆動輪に駆動力が伝達される。

ここで、ハイブリッド車両１がエンジン１１を駆動源として三速で走行している状態において、さらに電気モータ１２を駆動源とするＨＶ走行とすることがある。ここで、電気モータ１２に中間ギヤ５１を介して連結される三速出力ギヤ４３は、制御装置１３により第三シンクロ機構６３が制御され、既に出力軸２２に連結されている。そこで、電気モータ１２を所定の回転数に制御することにより、電気モータ１２の駆動力が伝達され、出力軸２２においてエンジン１１の駆動力と合成される。このようにして、ハイブリッド車両１のＨＶ走行において、電気モータ１２がエンジン１１を駆動アシストする。

続いて、ハイブリッド車両１がエンジン１１の駆動力により後進する場合には、第三シンクロ機構６３が制御装置１３により制御されシフトギヤ６３ｂが図１の左側（後進側）にシフトされる。これにより、後進出力ギヤ４４が出力軸２２に連結される。また、上述したように、後進用の変速段は、後進入力ギヤ３４および後進出力ギヤ４４により構成される歯車対にカウンタギヤ５３を介在させて構成している。これにより、クラッチ３５を介して入力軸２１に伝達されたエンジン１１の駆動力が、後進用の変速段を介して出力軸２２に伝達される。そして、後進用の変速段を構成する歯車対によりエンジン１１の回転数が変速されるとともに、カウンタギヤ５３により逆回転となり、出力軸２２の最終出力ギヤ４６からリングギヤ５２を介して駆動輪に駆動力が伝達される。

ここで、ハイブリッド車両１がエンジン１１を駆動源として後進している状態において、さらに電気モータ１２を駆動源とするＨＶ走行とすることがある。このような場合に、第一シンクロ機構６１が制御装置１３により制御されシフトギヤ６１ｂが図１の左側にシフトされ、三速入力ギヤ３３が入力軸２１に連結される。この時、第三シンクロ機構６３のシフトギヤ６３ｂが後進出力ギヤ４４を出力軸２２に連結しているため、三速出力ギヤ４３は出力軸２２に連結されずに遊転可能な状態となっている。そうすると、中間ギヤ５１をおよび三速出力ギヤ４３を介して電気モータ１２の駆動力が伝達され、入力軸２１においてエンジン１１の駆動力と合成される。このようにして、ハイブリッド車両１のＨＶ走行において、電気モータ１２がエンジン１１を駆動アシストする。

このようにハイブリッド車両１は、エンジン１１のみが駆動源となるＥＧ走行と、さらに電気モータ１２を駆動源とするＨＶ走行を可能としている。また、ハイブリッド車両１は、エンジン１１を休止状態にし、電気モータ１２のみを駆動源とするＥＶ走行を可能としている。このＥＶ走行における各シンクロ機構の動作については、上述したＨＶ走行と同様なので説明を省略する。なお、このＥＶ走行においては、クラッチ３５を切ることにより休止しているエンジン１１が入力軸２１と連結されない状態としている。このように、ハイブリッド車両１は、駆動装置２０により種々の走行状態を切り換えることを可能としている。さらに、電気モータ１２の駆動力を入力軸２１または出力軸２２の何れかの軸において選択的に合成することを可能としている。また、電気モータ１２は、制御装置１３により制御され、駆動力を発生する駆動状態、ハイブリッド車両１の駆動輪から伝達される回転力により発電しバッテリーを充電する回生状態などに切り換えられる。

（駆動装置２０による効果）
以上のように構成されるハイブリッド車両１の駆動装置２０は、４組の歯車対からなる変速段を有する変速機構２３を備える。また、変速機構２３において電気モータ１２がエンジン１１から最も離間する三速の変速段を構成する歯車対に連結される。従って、ハイブリッド車両１において比較的大きなユニットとなるエンジン１１と電気モータ１２が離間することになり、ハイブリッド車両１における各駆動源および駆動装置２０の搭載性を向上させることができる。また、４組の歯車対が駆動装置２０の軸方向に並設されるため、例えば６組の歯車対からなる変速機構を備える従来の駆動装置と比較して軸方向長さを短縮することができる。よって、駆動装置２０全体として小型化し、駆動装置２０を搭載するハイブリッド車両１の軽量化を図ることができる。

また、電気モータ１２が最小の変速比に設定された第一歯車対（三速の変速段を構成する歯車対）に連結される構成としている。ハイブリッド車両１に搭載される駆動装置２０の変速機構２３は、電気モータ１２が出力する回転を変速するとともに、電気モータ１２へ入力される回転を変速する。また、一般に電気モータは、エンジンと比較して回転数が低下しても高い駆動力を出力できることから、特に低回転時にエンジンの駆動アシストを行うことが有用である。つまり、上記構成にすることにより、電気モータ１２は、変速機構２３における最高速段を構成する歯車対に連結されるため、出力する回転を複数組の歯車対の何れかにより変速し、エンジン１１の駆動アシストを好適に行うことができる。ここで、従来の駆動装置と比較して変速段の数を少なくすると、変速段ごとの変速比の差が大きくなり、所定回転数において駆動力が不足することが懸念される。しかし、本発明により、電気モータ１２による駆動アシストを好適に行うことができるので、従来の駆動装置よりも少ない変速段の数に設定することができる。これにより、駆動装置２３の小型化に加えて、燃費の向上、および走行時におけるシフトチェンジの回数を低減することができる。

また、本実施形態の駆動装置２０の構成によれば、駆動力を複数の経路で伝達することが可能になることから、ハイブリッド車両１が少なくとも電気モータ１２を駆動源として一速または二速で走行（ＨＶ走行またはＥＶ走行）する際に、電気モータ１２の駆動力を出力軸２２から入力軸２１を介さずに駆動輪に伝達する構成と、入力軸２１を介して駆動輪に伝達する構成を例示した。前者の場合には、電気モータ１２から最終出力ギヤ４６までの歯車の噛合数が後者と比較して少なくすることができる。これにより、ギヤ効率を向上させることができるので、駆動力のロスを低減させることができる。

また、後者の場合には、一速または二速を構成する歯車対により入力軸２１に伝達した回転を変速することができる。つまり、変速機構２３を電気モータ１２が出力する回転を変速するように動作させることができる。ここで、電気モータ１２は、図４の領域Ｒ１で示すように、所定の回転数において出力可能な駆動力のカバーレンジを有する。ハイブリッド車両１の駆動装置２０として、駆動力のカバーレンジの拡張を要する場合に、高回転かつ高出力にする必要があるため電気モータ１２が大型化するおそれがある。そこで、上記のように、変速機構２３を電気モータ１２が出力する回転を変速するように動作させることにより、図４の領域Ｒ２で示すように、領域Ｒ１とは異なる駆動力のカバーレンジを得られる。よって、電気モータ１２を大型化することなく、駆動力のカバーレンジを実質的に拡張することができる。従って、ハイブリッド車両１は、電気モータ１２によるエンジン１１の駆動アシストを効率的に行うことができるとともに、路面状況などに適応して走行することができる。

さらに、三速の変速段を構成する歯車対のうち三速出力ギヤ４３に電気モータ１２が中間ギヤ５１を介して連結される構成としている。これにより、最小の変速比である三速での走行時において、電気モータ１２から出力される駆動力が最小の噛み合い数で出力軸２２に伝達されることになり、高速巡航時のギヤ効率を向上させることができる。つまり、高速巡航時における駆動力のロスを低減させることができるので、電気モータ１２によるエンジン１１の駆動アシストを効率的に行うことができる。

変速機構２３における後進用の変速段は、後進入力ギヤ３４および後進出力ギヤ４４からなる歯車対にカウンタギヤ５３を介在させて構成される。これにより、駆動装置２０は、エンジン１１が出力する駆動力により車両を後進させるように制御することができる。よって、電気モータ１２を作動させるバッテリーの残量などに関わらず確実に車両を後進させることができる。

また、このような構成からなる駆動装置２０は、本実施形態において、電気モータ１２の回転軸１２ａに対して出力軸２２が平行となるように配置される。さらに、駆動装置２０は、電気モータ１２が入力軸２１の軸線方向にエンジン１１と第一歯車対（三速の変速段を構成する歯車対）との間に位置するように配置される。このような構成により、駆動装置２０は、電気モータ１２を含めて軸方向長さを確実に短くできる。よって、ハイブリッド車両１における各駆動源および駆動装置２０の搭載性を向上させることができる。

＜第二実施形態＞
（駆動装置１２０の構成）
本実施形態において、本発明のハイブリッド車両１０１の駆動装置１２０について、図５を参照して説明する。ここで、第一実施形態の駆動装置２０の変速機構２３は、４組の歯車対からなる変速段を有するものとした。これに対して、本実施形態の構成は、主に、駆動装置１２０の変速機構１２３が３組の歯車対からなる変速段を有するものとした点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。

ハイブリッド車両１０１は、主として、エンジン１１と、電気モータ１２と、制御装置１３と、駆動装置１２０とから構成される。駆動装置１２０は、制御装置１３による制御信号などに基づいて、動力源であるエンジン１１および電気モータ１２により出力される駆動力を駆動輪へ伝達する装置である。この駆動装置２０は、図５に示すように、エンジン１１に連結される入力軸２１と、ハイブリッド車両１の駆動輪に連結される出力軸２２と、入力軸２１の回転を出力軸２２に変速して伝達可能な３組の歯車対からなる変速段を有する変速機構１２３を有する。

入力軸２１は、各変速段の入力ギヤ３１〜３３と、クラッチ３５を有する。入力軸２１の外周面には、一速入力ギヤ３１、および二速入力ギヤ３２が一体的に固定されている。さらに、入力軸２１は、三速入力ギヤ３３をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持している。出力軸２２は、各変速段の出力ギヤ４１〜４３と、パーキングギヤ４５と、最終出力ギヤ４６を有する。出力軸２２は、一速出力ギヤ４１、二速出力ギヤ４２、および三速出力ギヤ４３をニードルベアリングなどの軸受け手段により遊転可能に支持している。

変速機構１２３は、上述した各変速段の入力ギヤ３１〜３３および出力ギヤ４１〜４３の３組の歯車対を有する。入力ギヤ３１〜３３は、対応する出力ギヤ４１〜４３と常時噛み合っている。ここで、３組の歯車対のうち三速入力ギヤ３３および三速出力ギヤ４３により構成される歯車対は、図５に示すように、入力軸２１の軸線方向（図５の左右方向）にエンジン１１から最も離間するように配置されている。また、この歯車対は、変速機構１２３における最小の変速比に設定され、最高速段（三速）の変速段となっている。さらに、この歯車対の三速出力ギヤ４３に中間ギヤ５１を介して電気モータ１２と連結される。このように三速の変速段を構成する歯車対は、本発明の「第一歯車対」に相当する。また、変速機構１２３の後進用の変速段は、電気モータ１２を逆回転させた上記の第一歯車対である。

さらに、変速機構１２３は、入力軸２１に配置される第一シンクロ機構６１と、出力軸２２に配置される第二シンクロ機構６２および第三シンクロ機構６３を有する。第一シンクロ機構６１は、連結歯車６１ａとシフトギヤ６１ｂを有し、シフトギヤ６１ｂを入力軸２１の軸線方向にシフトすることにより、入力軸２１に対する三速入力ギヤ３３の連結状態と非連結状態を切り換え可能としている。第二シンクロ機構６２は、シフトギヤ６２ｂを出力軸２２の軸線方向にシフトすることにより、出力軸２２に対して一速出力ギヤ４１または二速出力ギヤ４２を選択的に連結可能としている。また、第三シンクロ機構６３は、シフトギヤ６３ｂを出力軸２２の軸線方向にシフトすることにより、出力軸２２に対する三速出力ギヤ４３の連結状態と非連結状態を切り替え可能としている。

（駆動装置１２０の動作）
ハイブリッド車両１０１の各走行状態における駆動装置１２０の動作について説明する。但し、ハイブリッド車両１０１が一速〜三速で走行する場合に、制御装置１３による各シンクロ機構の動作は、ＨＶ走行を含めて第一実施形態と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。

本実施形態において、ハイブリッド車両１０１が後進する場合には、電気モータ１２を前進時とは逆方向に回転させることにより駆動輪に後進方向の回転を伝達している。つまり、第三シンクロ機構６３が制御装置１３により制御されシフトギヤ６３ｂが図５の右側（三速側）にシフトされる。これにより、三速出力ギヤ４３が出力軸２２に連結される。この時、第一シンクロ機構６１が制御装置１３によりシフトギヤ６１ｂが図５の左側（一速側）にシフトしないように制御され、三速入力ギヤ３３が入力軸２１に連結されずに遊転可能な状態となっている。そして、上述したように、後進用の変速段は、電気モータ１２を逆回転させた三速出力ギヤ４３を含む歯車対である。これにより、逆回転する電気モータ１２の駆動力が中間ギヤ５１を介して出力軸２２に伝達される。

また、ハイブリッド車両１０１が後進する場合において、電気モータ１２の駆動力を別経路で伝達し駆動輪に後進方向の回転を伝達するものとしてもよい。具体的には、第三シンクロ機構６３のシフトギヤ６３ｂが図５の右側にシフトしないように制御する。これにより、三速出力ギヤ４３が出力軸２２に連結されずに遊転可能な状態となる。さらに、第一シンクロ機構６１のシフトギヤ６１ｂにより三速入力ギヤ３３を入力軸２１に連結するとともに、第二シンクロ機構６２のシフトギヤ６２ｂにより一速出力ギヤ４１を出力軸２２に連結する。この時、クラッチ３５を切ることによりエンジン１１が入力軸２１と連結されない状態としている。このような状態で電気モータ１２を逆回転させると、中間ギヤ５１および三速の変速段を構成する歯車対により駆動力が入力軸２１に伝達される。そして、一速の変速段を構成する歯車対により入力軸２１の回転数が変速されて出力軸２２に伝達される。ここでは、一速の変速段を構成する歯車対により駆動力を入力軸２１から出力軸２２に伝達する構成を例示したが、二速の変速段を構成する歯車対により伝達する構成としてもよい。

このようにハイブリッド車両１０１は、第一実施形態と同様に、エンジン１１のみが駆動源となるＥＧ走行と、さらに電気モータ１２を駆動源とするＨＶ走行、電気モータ１２のみを駆動源とするＥＶ走行を可能としている。さらに、駆動装置１２０は、エンジン１１の駆動力に対して、電気モータ１２の駆動力を入力軸２１または出力軸２２の何れかの軸において選択的に合成することを可能としている。また、電気モータ１２は、制御装置１３により制御され、駆動力を発生する駆動状態、ハイブリッド車両１０１の駆動輪から伝達される回転力により発電しバッテリーを充電する回生状態などに切り換えられる。

（駆動装置１２０による効果）
以上のように構成されるハイブリッド車両１０１の駆動装置１２０は、３組の歯車対からなる変速段を有する変速機構１２３を備える。また、変速機構１２３において電気モータ１２がエンジン１１から最も離間する三速の変速段を構成する歯車対に連結される。従って、ハイブリッド車両１において比較的大きなユニットとなるエンジン１１と電気モータ１２が離間することになり、ハイブリッド車両１０１における各駆動源および駆動装置１２０の搭載性を向上させることができる。また、３組の歯車対が駆動装置１２０の軸方向に並設されるため、例えば６組の歯車対からなる変速機構を備える従来の駆動装置と比較して軸方向長さを短縮することができる。よって、駆動装置１２０全体として小型化し、駆動装置１２０を搭載するハイブリッド車両１０１の軽量化を図ることができる。

また、第一実施形態の駆動装置２０と同様に、本実施形態の駆動装置１２０は、電気モータ１２が最小の変速比に設定された第一歯車対（三速の変速段を構成する歯車対）に連結される構成としている。これにより、電気モータ１２は、変速機構２３における最高速段を構成する歯車対に連結されるため、出力する回転を複数組の歯車対の何れかにより変速し、エンジン１１の駆動アシストを好適に行うことができる。よって、駆動装置２３の小型化に加えて、燃費の向上、および走行時におけるシフトチェンジの回数を低減することができる。

また、本実施形態の駆動装置１２０の構成によれば、駆動力を複数の経路で伝達することが可能になることから、ハイブリッド車両１０１が後進するように、逆回転させた電気モータ１２の駆動力を出力軸２２から入力軸２１を介さずに駆動輪に伝達する構成と、入力軸２１を介して駆動輪に伝達する構成を例示した。前者の場合には、電気モータ１２から最終出力ギヤ４６までの歯車の噛合数が後者と比較して少なくすることができる。これにより、ギヤ効率を向上させることができるので、駆動力のロスを低減させることができる。また、後者の場合には、一速または二速を構成する歯車対により入力軸２１に伝達した回転を変速することができる。これにより、ハイブリッド車両１０１は、電気モータ１２の駆動力のカバーレンジを実質的に拡張できる。従って、ハイブリッド車両１０１は、電気モータ１２によるエンジン１１の駆動アシストを効率的に行うことができるとともに、路面状況などに適応して走行することができる。

さらに、三速の変速段を構成する歯車対のうち三速出力ギヤ４３に電気モータ１２が中間ギヤ５１を介して連結される構成としている。これにより、最小の変速比である三速での走行時において、電気モータ１２から出力される駆動力が最小の噛み合い数で出力軸２２に伝達されることになり、高速巡航時のギヤ効率を向上させることができる。つまり、高速巡航時における駆動力のロスを低減させることができるので、電気モータ１２によるエンジン１１の駆動アシストを効率的に行うことができる。

変速機構１２３は、電気モータ１２を逆回転することにより、三速の変速段を構成する歯車対（第一歯車対）を後進用の変速段とする構成としている。これにより、電気モータ１２に連結された第一歯車対を前進用および後進用の変速段として兼用することができる。よって、変速機構２３に後進用の変速段を要することなく車両を後進させることができる。従って、駆動装置２０全体として部品点数を低減させることができる。

＜その他＞
以上、本発明について、ハイブリッド車両１，１０１の駆動装置２０，１２０として説明した。この駆動装置２０，１２０において、電気モータ１２は、変速機構２３，１２３の三速出力ギヤ４３に中間ギヤ５１を介して連結される構成とした。つまり、電気モータ１２は、三速の変速段を構成する歯車対のうち出力軸２２に支持される三速出力ギヤ４３と連結される構成とした。これに対して、電気モータ１２は、三速の変速段を構成する歯車対のうち入力軸２１に支持される三速入力ギヤ３３と連結される構成としてもよい。これにより、ハイブリッド車両１，１０１が三速で走行する場合においても、変速機構２３，１２３を電気モータ１２が出力する回転を変速するように動作させることができる。但し、電気モータ１２から最終出力ギヤ４６までの歯車の噛合数を少なくし、三速での走行時におけるギヤ効率を向上させるという観点からは、電気モータ１２を三速出力ギヤ４３に連結する方が好適である。

また、ハイブリッド車両１，１０１の駆動装置２０，１２０は、電気モータ１２が入力軸２１の軸線方向にエンジン１１と第一歯車対（三速の変速段を構成する歯車対）との間に位置するように配置される構成とした。これに対して、駆動装置２０，１２０は、電気モータ１２が入力軸２１の軸線方向にエンジン１１から離間する側に配置する構成としてもよい。このように配置しても、駆動装置２０，１２０の動作により同様の効果を得られる。但し、電気モータ１２を含めて軸方向長さを短くするという観点からは、第一実施形態および第二実施形態で例示した構成が好適である。
その他に、ハイブリッド車両１，１０１は、駆動源としてエンジン１１と電気モータ１２に加えて、さらに第二の電気モータを備えることがある。このような場合に、駆動装置２０，１２０は、例えば、エンジン１１の回転により電気モータ１２で発電し、その電力がバッテリーなどを介して第二の電気モータに供給されるようにしてもよい。このように、駆動装置２０，１２０は、いわゆるシリーズ式のＨＶ走行が可能な車両に適用することができる。

１，１０１：ハイブリッド車両
１１：エンジン（内燃機関）、 １１ａ：クランク軸
１２：電気モータ（回転電機）、 １２ａ：回転軸、 １２ｂ：インバータ
１３：制御装置
２０，１２０：駆動装置、２１：入力軸、 ２２：出力軸、 ２３，１２３：変速機構
３１：一速入力ギヤ、 ３２：二速入力ギヤ、 ３３：三速入力ギヤ
３４：後進入力ギヤ、 ３５：クラッチ
４１：一速出力ギヤ、 ４２：二速出力ギヤ、 ４３：三速出力ギヤ
４４：後進出力ギヤ、 ４５：パーキングギヤ、 ４６：最終出力ギヤ
５１：中間ギヤ、 ５２：リングギヤ、 ５３：カウンタギヤ
６１：第一シンクロ機構、 ６１ａ：連結歯車、 ６１ｂ：シフトギヤ
６２：第二シンクロ機構、 ６２ａ：連結歯車、 ６２ｂ：シフトギヤ
６３：第三シンクロ機構、 ６３ａ：連結歯車、 ６３ｂ：シフトギヤ

Claims (6)

1. 内燃機関および回転電機を駆動源とするハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記内燃機関に連結される入力軸と、
   前記ハイブリッド車両の駆動輪に連結される出力軸と、
   前記入力軸の回転を前記出力軸に変速して伝達可能な４組の歯車対からなる変速段を有する変速機構と、
   を備え、
   前記４組の歯車対のうち前記入力軸方向に前記内燃機関から最も離間する第一歯車対は、前記変速機構における最小の変速比に設定され、且つ前記回転電機に連結されることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 内燃機関および回転電機を駆動源とするハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記内燃機関に連結される入力軸と、
   前記車両の駆動輪に連結される出力軸と、
   前記入力軸の回転を前記出力軸に変速して伝達可能な３組の歯車対からなる変速段を有する変速機構と、
   を備え、
   前記３組の歯車対のうち前記入力軸方向に前記内燃機関から最も離間する第一歯車対は、前記変速機構における最小の変速比に設定され、且つ前記回転電機に連結される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において、
   前記変速機構における後進用の変速段は、前記４組の歯車対から前記第一歯車対を除いた何れか１組の歯車対にカウンタギヤを介在させて構成される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または２において、
   前記変速機構における後進用の変速段は、前記回転電機を逆回転させた前記第一歯車対であ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１〜４の何れか一項において、
   前記第一歯車対は、前記入力軸に支持される入力ギヤと、当該入力ギヤと噛合し前記出力軸に支持される出力ギヤとからなり、当該出力ギヤに前記回転電機が連結される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１〜５の何れか一項において、
   前記駆動装置は、前記回転電機の回転軸に対して前記出力軸が平行となるように、且つ前記回転電機が前記入力軸方向に前記内燃機関と前記第一歯車対との間に位置するように配置され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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