JP3619419B2 - ハイブリッド電気自動車用動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置、特に、電動モータ１個を用いるハイブリッド電気自動車に用いられる動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド電気自動車（HEV）とは従来の内燃機関を原動機とした自動車の燃費向上、排出ガスの低減を主な目標としてE/Gと電動モータの両方を複合して用いたものである。
【０００３】
HEVには、一般的に内燃機関と電動モータを、出力に対し直列に配したシリーズ方式と、並列に配したパラレル方式とがある。シリーズ方式は発電機（ジェネレータ）及び電動モータを必要とする。パラレル方式は、発電機（ジェネレータ）及び電動モータを用いるものと、電動モータ１個のみで発電及びモータの役目をさせて用いるものとがある。それらの内で発電機（ジェネレータ）及び電動モータを用いたものは、電動モータの使い勝手は良いが、重量増でコストアップとなる欠点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電動モータ１個のみを用いた場合、発電作用とモータ作用とを同時に行わせることは不可能で常時電動モータ駆動はできないため、内燃機関の動力を直接出力させる必要が生じる。従って従来の内燃機関を原動機とした駆動装置と同じような変速機が必要となる。従来の変速装置にはMT(マニュアルトランスミッション)、AMT(トートメイティッドマニュアルトランスミッション)、AT(オートマティックトランスミッション)、CVT(コンティニュアスリーバリアブルトランスミッション、無段変速機)があり一部それらを用いて実用化がなされている。
【０００５】
当然、電動モータは変速機の前の内燃機関側に配した方がトルク容量を小さくでき、軽量コンパクトに収めることができ有利となる。内燃機関と電動モータの合成方法は、内燃機関の出力部を直接電動モータで駆動する直動方式と、変速機とは別に遊星ギアを用いた合成装置を用いる方式とが考えられている。
【０００６】
前者の直動方式では、内燃機関と電動モータとが直結しているために電動モータ単独では使用できない欠点があり、後者では、合成装置が変速機とは別に必要となり、複雑かつ重量増、コストアップにつながる。
【０００７】
変速機は、MTが最も軽量で伝達効率も良いが、内燃機関と電動モータとを統合制御する点から自動変速機が必要となる。従ってMTを自動化したAMTが候補となるが、変速特性が他の自動変速機と比べ極めて悪く実用に適さない。
【０００８】
本発明は、MTについで伝達効率の良いATを用い、その構成要素である遊星ギア、クラッチ、ブレーキを利用して内燃機関と電動モータの合成と変速を同時に行うようにしたものである。
【０００９】
但し電動モータは０回転でトルクが出るためトルクコンバータを必要とせず、駆動力確保のためATでは変速段数がMTと同じく５速必要となり、ギア段間差もクロスなものが要求される。
【００１０】
本発明の課題は、以下の通りである。
【００１１】
HEVではエンジン（E/G）と電動機を使用するため、通常のE/Gのみを使用した自動車と比べ、電気関係の電動機、制御機、バッテリの分だけ重たくなる。本発明は直接燃費に影響を与える自動車の重量増加を押さえるために電動機の個数を１個とし、E/Gと電動機の容量を小さく出来るようE/Gと電動機の合成伝達装置を工夫したものである。又伝達装置そのものも軽量・コンパクトを狙っている。
【００１２】
又低燃費効果を上げるため、E/Gと電動機の使用自由度を増すよう合成伝達装置を工夫したものである。以上のことを従来技術を利用することで安価に達成することを目的とした。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、内燃機関及び電動モータの両方を動力源として用いる装置であって、第１及び第２遊星歯車列と、第１及び第２の減速部と、第１クラッチ CA1 と、第２クラッチ CA 及び第３クラッチ CB と、ブレーキ BD と備えている。第１及び第２遊星歯車列は、動力が入出力あるいは規制される、第１構成要素 A 、第２構成要素 B 、第３構成要素 C 、第４構成要素 D を有する。第１及び第２の減速部は動力源からの動力を第１及び第２遊星歯車列へ異なる減速比で入力する。第１クラッチ CA1 は内燃機関の動力と電動モータの動力とを接／断する。第２クラッチ CA 及び第３クラッチ CB は内燃機関から第１及び第２遊星歯車列への入力を接／断する。ブレーキ BD は第１及び第２遊星歯車列の第４構成要素 D の規制及び規制解除を行う。
【００１４】
第１及び第２遊星歯車列の第１構成要素 A には、電動モータの動力が第１減速部を介して入力されると共に、内燃機関の動力が第２減速部及び第２クラッチ CA を介して入力され、第１及び第２遊星歯車列の第２構成要素 B には内燃機関の動力が第２減速部及び第３クラッチ CB を介して入力される。また、第１及び第２遊星歯車列の第３構成要素 C が第１及び第２遊星歯車列の出力部である。そして、第１クラッチ CA1 及び第２クラッチ CA のいずれか一方と第３クラッチ CB 及びブレーキ BD のいずれか一方の計２個を選択的に締結するか、あるいは第３クラッチ CB とブレーキ BD とを締結することにより、内燃機関の動力は５種の変速比で、電動モータは３種の変速比で、かつ内燃機関の動力は単独で、電動モータの動力は合成されて、それぞれ出力可能であり、ブレーキ BD のみを締結することにより、電動モータの動力は単独で発進段において出力可能であり、第３クラッチ CB のみを締結することにより、内燃機関と電動モータの動力は差動状態で出力可能である。
【００１５】
請求項２に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１遊星歯車列は、第１リングギアと、第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有している。また、第２遊星歯車列は、第１キャリアに連結された第２リングギアと、第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、第２遊星ギアを支持する第２キャリアと、第２遊星ギアに噛み合うとともに第１サンギアに連結された第２サンギアとを有している。
【００１６】
そして、メンバー第１構成要素Ａは第１リングギアであり、第２構成要素Ｂは第１キャリア及び第２リングギアであり、第３構成要素Ｃは第２キャリアであり、第４構成要素Ｄは第１及び第２サンギアである。
【００１７】
請求項３に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１遊星歯車列は、第１リングギアと、第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有している。また、第２遊星歯車列は、第１キャリアに連結された第２リングギアと、第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、第２遊星ギアを支持するとともに第１リングギアに連結された第２キャリアと、第２遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有している。
【００１８】
そして、第１構成要素Ａは第１サンギアであり、第２構成要素Ｂは第１キャリア及び第２リングギアであり、第３構成要素Ｃは第１リングギア及び第２キャリアであり、第４構成要素Ｄは第２サンギアである。
【００１９】
請求項４に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１遊星歯車列は、第１リングギアと、第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有している。また、第２遊星歯車列は、第２リングギアと、第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、第２遊星ギアを支持するとともに第１キャリアに連結された第２キャリアと、第２遊星ギアに噛み合うとともに第１リングギアに連結された第２サンギアとを有している。
【００２０】
そして、第１構成要素Ａは第１リングギア及び第２サンギアであり、第２構成要素Ｂは第１及び第２キャリアであり、第３構成要素Ｃは第２リングギアであり、第４構成要素Ｄは第１サンギアである。
【００２１】
請求項５に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１及び第２遊星歯車列は、共通リングギアと、共通リングギアに噛み合う共通遊星ギアと、共通遊星ギアに噛み合う第１サンギアと、共通遊星ギアに噛み合う小遊星ギアと、共通遊星ギア及び小遊星ギアを支持する共通キャリアと、小遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有している。
【００２２】
そして、第１構成要素Ａは第１サンギアであり、第２構成要素Ｂは共通キャリアであり、第３構成要素Ｃは共通リングギアであり、第４構成要素Ｄは第２サンギアである。
【００２３】
請求項６に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１及び第２遊星歯車列は、共通リングギアと、共通リングギアに噛み合う共通遊星ギアと、共通遊星ギアに噛み合う第１サンギアと、共通遊星ギアに噛み合う小遊星ギアと、共通遊星ギア及び小遊星ギアを支持する共通キャリアと、小遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有している。
【００２４】
そして、第１構成要素Ａは第２サンギアであり、第２構成要素Ｂは共通リングギアであり、第３構成要素Ｃは共通キャリアであり、第４構成要素Ｄは第１サンギアである。
【００２５】
請求項７に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１から６のいずれかの装置において、電動モータと内燃機関の減速にカウンターギアを用いたものである。
【００２６】
請求項８に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１から６のいずれかに記載の装置において、電動モータの減速に遊星ギアを用いたものである。
【００２７】
【実施の形態】
図１及び図２に、本発明の実施形態によるハイブリッド電気自動車用動力伝達装置を示す。図１はＦＦ車用の装置を示し、図２はＦＲ車用の装置を示す。
【００２８】
これらの装置において、電動モータMGは、減速されて（図１ではカウンターギアＸ，Ｙ、図２では遊星ギアＺ：リングギア固定、サンギア入力、キャリア出力）、構成要素（メンバー）Aに直接入力される。
【００２９】
内燃機関E/GはクラッチCA1を介して電動モータMGに、電動モータMGの減速比とは異なる減速比（図１の場合はカウンターギアの減速比、図２の場合は１：１）でクラッチ CAを介してメンバーAに、クラッチ CBを介してメンバーBに接続され、メンバーCが出力される。
【００３０】
電動モータは、発電機（ジェネレータ）の役目もし、インバータで制御されバッテリに充電したりバッテリからの電力で駆動されたりする。又電動ホ゜ンフ゜は、油圧クラッチCA1,CA,CB ブレーキBDの断接を行うためのもので、インバータにより制御される。
【００３１】
図１，２における２列の遊星歯車列（遊星ギア）１１，１２を図３に５種示す。これらの遊星ギア列は同じ特性を持ち、共通の速度線図（図４）を持つ。
【００３２】
図３（ａ）に示された遊星歯車列１１，１２において、第１遊星歯車列１１は、第１リングギアR1と、第１リングギアR1に噛み合う第１遊星ギアP1と、第１遊星ギアP1を支持する第１キャリアQ1と、第１遊星ギアP1に噛み合う第１サンギアS1とを有している。また、第２遊星歯車列１２は、第１キャリアQ1に連結された第２リングギアR2と、第２リングギアR2に噛み合う第２遊星ギアP2と、第２遊星ギアP2を支持する第２キャリアQ2と、第２遊星ギアP2に噛み合うとともに第１サンギアS1に連結された第２サンギアS2とを有している。
【００３３】
そして、メンバーＡは第１リングギアR1であり、メンバーＢは第１キャリアQ1及び第２リングギアR2であり、メンバーＣは第２キャリアQ2であり、メンバーＤは第１及び第２サンギアS1,S2である。
【００３４】
図３（ｂ）に示された遊星歯車列１１，１２において、第１遊星歯車列１１は、第１リングギアR1と、第１リングギアR1に噛み合う第１遊星ギアP1と、第１遊星ギアP1を支持する第１キャリアQ1と、第１遊星ギアP1に噛み合う第１サンギアS1とを有している。また、第２遊星歯車列１２は、第１キャリアQ1に連結された第２リングギアR2と、第２リングギアR2に噛み合う第２遊星ギアP2と、第２遊星ギアP2を支持するとともに第１リングギアR1に連結された第２キャリアQ2と、第２遊星ギアP2に噛み合う第２サンギアS2とを有している。
【００３５】
そして、メンバーＡは第１サンギアS1であり、メンバーＢは第１キャリアQ1及び第２リングギアR2であり、メンバーＣは第１リングギアR1及び第２キャリアQ2であり、メンバーＤは第２サンギアS2である。
【００３６】
図３（ｃ）に示された遊星歯車列１１，１２において、第１遊星歯車列１１は、第１リングギアR1と、第１リングギアR1に噛み合う第１遊星ギアP1と、第１遊星ギアP1を支持する第１キャリアQ1と、第１遊星ギアP1に噛み合う第１サンギアS1とを有している。また、第２遊星歯車列１２は、第２リングギアR2と、第２リングギアR2に噛み合う第２遊星ギアP2と、第２遊星ギアP2を支持するとともに第１キャリアQ1に連結された第２キャリアQ2と、第２遊星ギアP2に噛み合うとともに第１リングギアR1に連結された第２サンギアS2とを有している。
【００３７】
そして、メンバーＡは第１リングギアR1及び第２サンギアS2であり、メンバーＢは第１及び第２キャリアQ1,Q2であり、メンバーＣは第２リングギアR2であり、メンバーＤは第１サンギアS1である。
【００３８】
図３（ｄ）に示された遊星歯車列１１，１２において、これらの遊星歯車列１１，１２は、共通リングギアRCと、共通リングギアRCに噛み合う共通遊星ギアPCと、共通遊星ギアPCに噛み合う第１サンギアS1と、共通遊星ギアPCに噛み合う小遊星ギアPSと、共通遊星ギアPC及び小遊星ギアPSを支持する共通キャリアQCと、小遊星ギアPSに噛み合う第２サンギアS2とを有している。
【００３９】
そして、メンバーＡは第１サンギアS1であり、メンバーＢは共通キャリアQCであり、メンバーＣは共通リングギアRCであり、メンバーＤは第２サンギアS2である。
【００４０】
図３（ｅ）に示された遊星歯車列１１，１２において、これらの遊星歯車列１１，１２は、共通リングギアRCと、共通リングギアRCに噛み合う共通遊星ギアPCと、共通遊星ギアPCに噛み合う第１サンギアS1と、共通遊星ギアPCに噛み合う小遊星ギアPSと、共通遊星ギアPC及び小遊星ギアPSを支持する共通キャリアQCと、小遊星ギアPSに噛み合う第２サンギアS2とを有している。
【００４１】
そして、メンバーＡは第２サンギアS2であり、メンバーＢは共通リングギアRCであり、メンバーＣは共通キャリアQCであり、メンバーＤは第１サンギアS１である。
【００４２】
実施例（図５，６）として図３（ｂ）の遊星ギア列を用いたFF用（図１）について説明する。図５は電動モータ（この場合は発電機の役目もするためモータジェネレータ MGと表現）をE/G側に、図６はE/Gと反対側にレイアウトしたスケルトン図である。なお、いずれの装置においても、ここでは、カウンターギアＸ，Ｙのギア比は、αＸ＝１．７、αＹ＝１であり、遊星ギアの比は、それぞれρ１＝０．６、ρ２＝０．５である。
【００４３】
変速形態として１〜５速、N, Revの7種の他、発進段と無段変速の２種の形態を持つ。
【００４４】
E/GとMGの動力の伝わり方を図７〜１５に示し、速度線図と変速比を図１６（ａ），（ｂ）及ぶ図１７に表す。
【００４５】
次に動作について説明する。
【００４６】
＜１ｓｔ：図７参照＞ 締結要素・・CA1、BD
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはCA1を通りMGと１：１に合成されカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。
【００４７】
メンバーA'でMGとE/Gが合成され同じ変速比で出力される（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００４８】
＜２ｎｄ：図８参照＞ 締結要素・・CA、BD
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCAを通りメンバーAに入力される。
【００４９】
MGはメンバーA'に、E/GはメンバーAに作用する。MGの変速比は１ｓｔと同じだがE/Gの変速比はカウンターギアXとYの比率だけ異なる。E/GにカウンターギアXとYの比率だけ大きな変速比のMGが合成されたことになる（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５０】
＜３ｒｄ：図９参照＞ 締結要素・・CB、BD
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCBを通りメンバーBに入力される。
【００５１】
MGはメンバーA'に、E/GはメンバーBに作用する。MGの変速比は１ｓｔと同じだがE/Gの変速比はカウンターギアXとYの比率とメンバーBに入力する遊星ギアの比率分だけ異なる。E/GにカウンターギアXとYの比率と遊星ギアの比率分だけ大きな変速比のMGが合成されたことになる（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５２】
＜４ｔｈ：図１０参照＞ 締結要素・・CB、CA
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAとクラッチCA,CBを通りメンバーBに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCA、CBを通りメンバーA、Bに入力される。このときクラッチCA、CBによりメンバーA、Bが一体となるため、遊星ギアは一体となり回転する。
【００５３】
MGはメンバーA'に、E/GはメンバーA、Bに作用する。遊星ギアの変速比は１：１である。
【００５４】
MGとE/Gの変速比はカウンターギアXとYの比率だけ異なる。E/GにカウンターギアXとYの比率だけ大きな変速比のMGが合成されたことになる（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５５】
＜５ｔｈ：図１１参照＞ 締結要素・・CA1、CB
MGとE/GはそれぞれCA1で合成されカウンターギアX、Yに分配されメンバーAと、クラッチCBを通りメンバーBに入力される。
【００５６】
メンバーA'でMGとE/Gが１：１で合成され、カウンターギアX、Yの減速比分だけ異なる回転がメンバーAとBに入力され出力メンバーCが増速される（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５７】
＜Rev：図１２参照＞ 締結要素・・BD
MGのみを逆転させ出力。変速比は１ｓｔと同じ（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５８】
＜N：図１３参照＞
通常はすべてOFF、暖気運転、空調、充電、E/G始動時CA1又はCAを締結する。
【００５９】
CA1締結の時MGとE/Gは１：１で、CA締結の時MGはE/Gに対してカウンターギアX、Yの減速比分だけ増速される。従ってバッテリの充電を早めたい時などCAを締結するなどの選択が可能。
【００６０】
＜発進段：図１４参照＞ 締結要素・・BD
１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄにおいてクラッチCA1、CA、CBをOFFにしてE/Gの連結を切った状態でMGだけを出力。自動車の発進状態でクリーフ゜状態、渋滞走行に用いる（図１７参照）。
【００６１】
１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄの変速に際して、この状態で出力とE/Gを同期させクラッチをつなげばスムースな変速ができる。
【００６２】
＜無段変速：図１５参照＞ 締結要素・・CB
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCBを通りメンバーBに入力される。遊星ギアによりMGとE/Gが差動（デファレンシャル）状態となり、メンバーCから出力される。MGはメンバーA'に、E/GはメンバーBに作用する。図１６（ｂ）より出力トルクとMGトルクを加えたものがE/Gトルクとなりギア比の関係からE/Gトルクの８０％以上が出力される（図１６（ｂ）、図１７参照）。
【００６３】
MGをジェネレータ作用させ発進さすことが可能。但し変速比が１であるため力不足となる。
【００６４】
３ｒｄ、４ｔｈ、５ｔｈの変速に際して、MGで出力とE/Gを同期させクラッチをつなげばスムースな変速ができる。
【００６５】
MGとE/Gの各変速段での減速比と比率を図１８に示す。E/Gは５段階、MGは３段階の変速段を有する。１ｓｔと５ｔｈではMGとE/Gの変速比率が同じで１：１となり２ｎｄと４ｔｈではカウンターギアX,Yの比率で、３ｒｄでは遊星ギアの比率が加算されそれ以上の比率となる。つまりMGとE/Gを合成させた場合、３ｒｄ＞２ｎｄ、４ｔｈ＞１ｓｔ、５ｔｈとMGの寄与率が大きくなる。
【００６６】
尚カウンターギアを減速装置として用いた図１はFF車用に適し、遊星ギアを単なる減速装置として用いた図２はFR車に適する。図２においても作用は図１と全く同じである。又図３の（ｂ）の遊星ギア列で説明を行ったがその他の遊星ギア列でも速度線図が同じであるため同じ特性を得る。
【００６７】
本発明の実用面での使用例を図１９に示す。
【００６８】
＜特徴及び効果＞
−MGとE/Gの多用な合成−
クラッチ３個、ブレーキ１個のうちの２個の締結で変速段が決定され、E/GとMGは各変速段で異なる変速比を持つ。E/Gの変速比は前進５速でMTの５速と同じようなクロスな段間差のギア比となる。MGは前進で３速度段を有する。その他ブレーキBDの締結によりMGのみを低中速領域で出力したり、クラッチCBの締結により全域（中高速領域が主）でE/GとMGの差動（無段変速）出力を出せる。更にMG及びE/Gの動力を出力しない状態（ニュートラル）でMGとE/Gを直結したり、減速して連結したりできる。
【００６９】
以下にこの特徴の実作用を説明する。
【００７０】
(1) MGによるE/Gアシスト
１速から５速まで全ての変速段でＭＧによるＥ/Ｇアシストが可能。但しMGの寄与率は３ｒｄ＞２ｎｄ、４ｔｈ＞１ｓｔ、５ｔｈの順。従ってE/GとMGを小さく設定できる。
【００７１】
(2) MGによる動力回生
１速から５速まで全ての変速段でＭＧによるブレーキ力の回生が可能。但しMGの寄与率は３ｒｄ＞２ｎｄ、４ｔｈ＞１ｓｔ、５ｔｈの順。この場合E/Gブレーキ力も作用するが、１〜３ｒｄではE/GとMGを切り離すことができ、１００％ MGでブレーキ力を回生できる。
【００７２】
(3) MG単独の使用
MGのみで発進し、E/Gを１、２、３速段で各クラッチ接続によりどの状態でも始動可能。E/Gの始動領域が３速段までと広く、渋滞路等低速走行時MG単独で走れる自由度がある。
【００７３】
(4) E/G単独での発進
車両が停止状態でのクラッチを用いたクリープ（這いずるように動く）及びスムースな発進は困難となる。そこでMGとE/Gの ディファレンシャル作用によりE/G駆動でMGのジェネレータ作用によるクリープ及びスムースな発進が可能となる。
【００７４】
(5) 変速
１〜３速の変速時にはE/Gを切り離しMGのみの出力作用により、３〜５速の変速時には固定変速状態を解除しMGとE/Gのディファレンシャル作用により、E/Gと出力回転を同期させスムースな変速が可能。
【００７５】
(6) 発電（バッテリ充電）
バッテリの充電は(2)のMGによる動力回生の他、全変速段でＥ/Ｇによるモータ駆動（ジェネレータモード）によって行うことができる。
【００７６】
N時でのE/Gによる充電ではMGとE/Gを減速して連結することにより急速充電が可能。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を採用したハイブリッド電気自動車のシステム構成図。
【図２】本発明の他の実施形態を採用したハイブリッド電気自動車のシステム構成図。
【図３】図１及び図２に示した装置の遊星歯車列の構成を模式的に示す図。
【図４】前記装置の速度線図及び締結要素の制御状態を示す図。
【図５】前記装置の動力伝達装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図６】前記装置の動力伝達装置の他の実施形態を示す概略構成図。
【図７】前記動力伝達装置の前進第１速時の動力伝達経路を示す図。
【図８】前記動力伝達装置の前進第２速時の動力伝達経路を示す図。
【図９】前記動力伝達装置の前進第３速時の動力伝達経路を示す図。
【図１０】前記動力伝達装置の前進第４速時の動力伝達経路を示す図。
【図１１】前記動力伝達装置の前進第５速時の動力伝達経路を示す図。
【図１２】前記動力伝達装置の後進時の動力伝達経路を示す図。
【図１３】前記動力伝達装置のニュートラル時の動力伝達経路を示す図。
【図１４】前記動力伝達装置のモータのみで駆動する際の動力伝達経路を示す図。
【図１５】前記動力伝達装置の差動・無段変速時の動力伝達経路を示す図。
【図１６】前記装置の速度線図を示す図。
【図１７】前記装置の締結要素及び変速比を示す図。
【図１８】前記装置におけるモータ駆動とエンジン駆動の各変速段での減速比と比率を示す図。
【図１９】前記装置の使用例を示す図。
【符号の説明】
１１，１２ 遊星歯車列
Ｇ１，Ｇ２ カウンタギア
Ｇ３ 遊星ギア
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 遊星歯車列の構成要素
ＣＡ，ＣＢ，ＣＡ１ クラッチ
ＢＤ ブレーキ
Ｘ，Ｙ カウンターギア
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置、特に、電動モータ１個を用いるハイブリッド電気自動車に用いられる動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド電気自動車（HEV）とは従来の内燃機関を原動機とした自動車の燃費向上、排出ガスの低減を主な目標としてE/Gと電動モータの両方を複合して用いたものである。
【０００３】
HEVには、一般的に内燃機関と電動モータを、出力に対し直列に配したシリーズ方式と、並列に配したパラレル方式とがある。シリーズ方式は発電機（ジェネレータ）及び電動モータを必要とする。パラレル方式は、発電機（ジェネレータ）及び電動モータを用いるものと、電動モータ１個のみで発電及びモータの役目をさせて用いるものとがある。それらの内で発電機（ジェネレータ）及び電動モータを用いたものは、電動モータの使い勝手は良いが、重量増でコストアップとなる欠点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電動モータ１個のみを用いた場合、発電作用とモータ作用とを同時に行わせることは不可能で常時電動モータ駆動はできないため、内燃機関の動力を直接出力させる必要が生じる。従って従来の内燃機関を原動機とした駆動装置と同じような変速機が必要となる。従来の変速装置にはMT(マニュアルトランスミッション)、AMT(トートメイティッドマニュアルトランスミッション)、AT(オートマティックトランスミッション)、CVT(コンティニュアスリーバリアブルトランスミッション、無段変速機)があり一部それらを用いて実用化がなされている。
【０００５】
当然、電動モータは変速機の前の内燃機関側に配した方がトルク容量を小さくでき、軽量コンパクトに収めることができ有利となる。内燃機関と電動モータの合成方法は、内燃機関の出力部を直接電動モータで駆動する直動方式と、変速機とは別に遊星ギアを用いた合成装置を用いる方式とが考えられている。
【０００６】
前者の直動方式では、内燃機関と電動モータとが直結しているために電動モータ単独では使用できない欠点があり、後者では、合成装置が変速機とは別に必要となり、複雑かつ重量増、コストアップにつながる。
【０００７】
変速機は、MTが最も軽量で伝達効率も良いが、内燃機関と電動モータとを統合制御する点から自動変速機が必要となる。従ってMTを自動化したAMTが候補となるが、変速特性が他の自動変速機と比べ極めて悪く実用に適さない。
【０００８】
本発明は、MTについで伝達効率の良いATを用い、その構成要素である遊星ギア、クラッチ、ブレーキを利用して内燃機関と電動モータの合成と変速を同時に行うようにしたものである。
【０００９】
但し電動モータは０回転でトルクが出るためトルクコンバータを必要とせず、駆動力確保のためATでは変速段数がMTと同じく５速必要となり、ギア段間差もクロスなものが要求される。
【００１０】
本発明の課題は、以下の通りである。
【００１１】
HEVではエンジン（E/G）と電動機を使用するため、通常のE/Gのみを使用した自動車と比べ、電気関係の電動機、制御機、バッテリの分だけ重たくなる。本発明は直接燃費に影響を与える自動車の重量増加を押さえるために電動機の個数を１個とし、E/Gと電動機の容量を小さく出来るようE/Gと電動機の合成伝達装置を工夫したものである。又伝達装置そのものも軽量・コンパクトを狙っている。
【００１２】
又低燃費効果を上げるため、E/Gと電動機の使用自由度を増すよう合成伝達装置を工夫したものである。以上のことを従来技術を利用することで安価に達成することを目的とした。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、内燃機関及び電動モータの両方を動力源として用いる装置であって、第１及び第２遊星歯車列と、第１及び第２の減速部と、第１クラッチ CA1 と、第２クラッチ CA 及び第３クラッチ CB と、ブレーキ BD と備えている。第１及び第２遊星歯車列は、動力が入出力あるいは規制される、第１構成要素 A 、第２構成要素 B 、第３構成要素 C 、第４構成要素 D を有する。第１及び第２の減速部は動力源からの動力を第１及び第２遊星歯車列へ異なる減速比で入力する。第１クラッチ CA1 は内燃機関の動力と電動モータの動力とを接／断する。第２クラッチ CA 及び第３クラッチ CB は内燃機関から第１及び第２遊星歯車列への入力を接／断する。ブレーキ BD は第１及び第２遊星歯車列の第４構成要素 D の規制及び規制解除を行う。
【００１４】
第１及び第２遊星歯車列の第１構成要素 A には、電動モータの動力が第１減速部を介して入力されると共に、内燃機関の動力が第２減速部及び第２クラッチ CA を介して入力され、第１及び第２遊星歯車列の第２構成要素 B には内燃機関の動力が第２減速部及び第３クラッチ CB を介して入力される。また、第１及び第２遊星歯車列の第３構成要素 C が第１及び第２遊星歯車列の出力部である。そして、第１クラッチ CA1 及び第２クラッチ CA のいずれか一方と第３クラッチ CB 及びブレーキ BD のいずれか一方の計２個を選択的に締結するか、あるいは第３クラッチ CB とブレーキ BD とを締結することにより、内燃機関の動力は５種の変速比で、電動モータは３種の変速比で、かつ内燃機関の動力は単独で、電動モータの動力は合成されて、それぞれ出力可能であり、ブレーキ BD のみを締結することにより、電動モータの動力は単独で発進段において出力可能であり、第３クラッチ CB のみを締結することにより、内燃機関と電動モータの動力は差動状態で出力可能である。
【００１５】
請求項２に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１遊星歯車列は、第１リングギアと、第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有している。また、第２遊星歯車列は、第１キャリアに連結された第２リングギアと、第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、第２遊星ギアを支持する第２キャリアと、第２遊星ギアに噛み合うとともに第１サンギアに連結された第２サンギアとを有している。
【００１６】
そして、メンバー第１構成要素Ａは第１リングギアであり、第２構成要素Ｂは第１キャリア及び第２リングギアであり、第３構成要素Ｃは第２キャリアであり、第４構成要素Ｄは第１及び第２サンギアである。
【００１７】
請求項３に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１遊星歯車列は、第１リングギアと、第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有している。また、第２遊星歯車列は、第１キャリアに連結された第２リングギアと、第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、第２遊星ギアを支持するとともに第１リングギアに連結された第２キャリアと、第２遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有している。
【００１８】
そして、第１構成要素Ａは第１サンギアであり、第２構成要素Ｂは第１キャリア及び第２リングギアであり、第３構成要素Ｃは第１リングギア及び第２キャリアであり、第４構成要素Ｄは第２サンギアである。
【００１９】
請求項４に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１遊星歯車列は、第１リングギアと、第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有している。また、第２遊星歯車列は、第２リングギアと、第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、第２遊星ギアを支持するとともに第１キャリアに連結された第２キャリアと、第２遊星ギアに噛み合うとともに第１リングギアに連結された第２サンギアとを有している。
【００２０】
そして、第１構成要素Ａは第１リングギア及び第２サンギアであり、第２構成要素Ｂは第１及び第２キャリアであり、第３構成要素Ｃは第２リングギアであり、第４構成要素Ｄは第１サンギアである。
【００２１】
請求項５に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１及び第２遊星歯車列は、共通リングギアと、共通リングギアに噛み合う共通遊星ギアと、共通遊星ギアに噛み合う第１サンギアと、共通遊星ギアに噛み合う小遊星ギアと、共通遊星ギア及び小遊星ギアを支持する共通キャリアと、小遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有している。
【００２２】
そして、第１構成要素Ａは第１サンギアであり、第２構成要素Ｂは共通キャリアであり、第３構成要素Ｃは共通リングギアであり、第４構成要素Ｄは第２サンギアである。
【００２３】
請求項６に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１の装置において、第１及び第２遊星歯車列は、共通リングギアと、共通リングギアに噛み合う共通遊星ギアと、共通遊星ギアに噛み合う第１サンギアと、共通遊星ギアに噛み合う小遊星ギアと、共通遊星ギア及び小遊星ギアを支持する共通キャリアと、小遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有している。
【００２４】
そして、第１構成要素Ａは第２サンギアであり、第２構成要素Ｂは共通リングギアであり、第３構成要素Ｃは共通キャリアであり、第４構成要素Ｄは第１サンギアである。
【００２５】
請求項７に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１から６のいずれかの装置において、電動モータと内燃機関の減速にカウンターギアを用いたものである。
【００２６】
請求項８に係るハイブリッド電気自動車用動力伝達装置は、請求項１から６のいずれかに記載の装置において、電動モータの減速に遊星ギアを用いたものである。
【００２７】
【実施の形態】
図１及び図２に、本発明の実施形態によるハイブリッド電気自動車用動力伝達装置を示す。図１はＦＦ車用の装置を示し、図２はＦＲ車用の装置を示す。
【００２８】
これらの装置において、電動モータMGは、減速されて（図１ではカウンターギアＸ，Ｙ、図２では遊星ギアＺ：リングギア固定、サンギア入力、キャリア出力）、構成要素（メンバー）Aに直接入力される。
【００２９】
内燃機関E/GはクラッチCA1を介して電動モータMGに、電動モータMGの減速比とは異なる減速比（図１の場合はカウンターギアの減速比、図２の場合は１：１）でクラッチ CAを介してメンバーAに、クラッチ CBを介してメンバーBに接続され、メンバーCが出力される。
【００３０】
電動モータは、発電機（ジェネレータ）の役目もし、インバータで制御されバッテリに充電したりバッテリからの電力で駆動されたりする。又電動ホ゜ンフ゜は、油圧クラッチCA1,CA,CB ブレーキBDの断接を行うためのもので、インバータにより制御される。
【００３１】
図１，２における２列の遊星歯車列（遊星ギア）１１，１２を図３に５種示す。これらの遊星ギア列は同じ特性を持ち、共通の速度線図（図４）を持つ。
【００３２】
図３（ａ）に示された遊星歯車列１１，１２において、第１遊星歯車列１１は、第１リングギアR1と、第１リングギアR1に噛み合う第１遊星ギアP1と、第１遊星ギアP1を支持する第１キャリアQ1と、第１遊星ギアP1に噛み合う第１サンギアS1とを有している。また、第２遊星歯車列１２は、第１キャリアQ1に連結された第２リングギアR2と、第２リングギアR2に噛み合う第２遊星ギアP2と、第２遊星ギアP2を支持する第２キャリアQ2と、第２遊星ギアP2に噛み合うとともに第１サンギアS1に連結された第２サンギアS2とを有している。
【００３３】
そして、メンバーＡは第１リングギアR1であり、メンバーＢは第１キャリアQ1及び第２リングギアR2であり、メンバーＣは第２キャリアQ2であり、メンバーＤは第１及び第２サンギアS1,S2である。
【００３４】
図３（ｂ）に示された遊星歯車列１１，１２において、第１遊星歯車列１１は、第１リングギアR1と、第１リングギアR1に噛み合う第１遊星ギアP1と、第１遊星ギアP1を支持する第１キャリアQ1と、第１遊星ギアP1に噛み合う第１サンギアS1とを有している。また、第２遊星歯車列１２は、第１キャリアQ1に連結された第２リングギアR2と、第２リングギアR2に噛み合う第２遊星ギアP2と、第２遊星ギアP2を支持するとともに第１リングギアR1に連結された第２キャリアQ2と、第２遊星ギアP2に噛み合う第２サンギアS2とを有している。
【００３５】
そして、メンバーＡは第１サンギアS1であり、メンバーＢは第１キャリアQ1及び第２リングギアR2であり、メンバーＣは第１リングギアR1及び第２キャリアQ2であり、メンバーＤは第２サンギアS2である。
【００３６】
図３（ｃ）に示された遊星歯車列１１，１２において、第１遊星歯車列１１は、第１リングギアR1と、第１リングギアR1に噛み合う第１遊星ギアP1と、第１遊星ギアP1を支持する第１キャリアQ1と、第１遊星ギアP1に噛み合う第１サンギアS1とを有している。また、第２遊星歯車列１２は、第２リングギアR2と、第２リングギアR2に噛み合う第２遊星ギアP2と、第２遊星ギアP2を支持するとともに第１キャリアQ1に連結された第２キャリアQ2と、第２遊星ギアP2に噛み合うとともに第１リングギアR1に連結された第２サンギアS2とを有している。
【００３７】
そして、メンバーＡは第１リングギアR1及び第２サンギアS2であり、メンバーＢは第１及び第２キャリアQ1,Q2であり、メンバーＣは第２リングギアR2であり、メンバーＤは第１サンギアS1である。
【００３８】
図３（ｄ）に示された遊星歯車列１１，１２において、これらの遊星歯車列１１，１２は、共通リングギアRCと、共通リングギアRCに噛み合う共通遊星ギアPCと、共通遊星ギアPCに噛み合う第１サンギアS1と、共通遊星ギアPCに噛み合う小遊星ギアPSと、共通遊星ギアPC及び小遊星ギアPSを支持する共通キャリアQCと、小遊星ギアPSに噛み合う第２サンギアS2とを有している。
【００３９】
そして、メンバーＡは第１サンギアS1であり、メンバーＢは共通キャリアQCであり、メンバーＣは共通リングギアRCであり、メンバーＤは第２サンギアS2である。
【００４０】
図３（ｅ）に示された遊星歯車列１１，１２において、これらの遊星歯車列１１，１２は、共通リングギアRCと、共通リングギアRCに噛み合う共通遊星ギアPCと、共通遊星ギアPCに噛み合う第１サンギアS1と、共通遊星ギアPCに噛み合う小遊星ギアPSと、共通遊星ギアPC及び小遊星ギアPSを支持する共通キャリアQCと、小遊星ギアPSに噛み合う第２サンギアS2とを有している。
【００４１】
そして、メンバーＡは第２サンギアS2であり、メンバーＢは共通リングギアRCであり、メンバーＣは共通キャリアQCであり、メンバーＤは第１サンギアS１である。
【００４２】
実施例（図５，６）として図３（ｂ）の遊星ギア列を用いたFF用（図１）について説明する。図５は電動モータ（この場合は発電機の役目もするためモータジェネレータ MGと表現）をE/G側に、図６はE/Gと反対側にレイアウトしたスケルトン図である。なお、いずれの装置においても、ここでは、カウンターギアＸ，Ｙのギア比は、αＸ＝１．７、αＹ＝１であり、遊星ギアの比は、それぞれρ１＝０．６、ρ２＝０．５である。
【００４３】
変速形態として１〜５速、N, Revの7種の他、発進段と無段変速の２種の形態を持つ。
【００４４】
E/GとMGの動力の伝わり方を図７〜１５に示し、速度線図と変速比を図１６（ａ），（ｂ）及ぶ図１７に表す。
【００４５】
次に動作について説明する。
【００４６】
＜１ｓｔ：図７参照＞ 締結要素・・CA1、BD
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはCA1を通りMGと１：１に合成されカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。
【００４７】
メンバーA'でMGとE/Gが合成され同じ変速比で出力される（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００４８】
＜２ｎｄ：図８参照＞ 締結要素・・CA、BD
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCAを通りメンバーAに入力される。
【００４９】
MGはメンバーA'に、E/GはメンバーAに作用する。MGの変速比は１ｓｔと同じだがE/Gの変速比はカウンターギアXとYの比率だけ異なる。E/GにカウンターギアXとYの比率だけ大きな変速比のMGが合成されたことになる（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５０】
＜３ｒｄ：図９参照＞ 締結要素・・CB、BD
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCBを通りメンバーBに入力される。
【００５１】
MGはメンバーA'に、E/GはメンバーBに作用する。MGの変速比は１ｓｔと同じだがE/Gの変速比はカウンターギアXとYの比率とメンバーBに入力する遊星ギアの比率分だけ異なる。E/GにカウンターギアXとYの比率と遊星ギアの比率分だけ大きな変速比のMGが合成されたことになる（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５２】
＜４ｔｈ：図１０参照＞ 締結要素・・CB、CA
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAとクラッチCA,CBを通りメンバーBに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCA、CBを通りメンバーA、Bに入力される。このときクラッチCA、CBによりメンバーA、Bが一体となるため、遊星ギアは一体となり回転する。
【００５３】
MGはメンバーA'に、E/GはメンバーA、Bに作用する。遊星ギアの変速比は１：１である。
【００５４】
MGとE/Gの変速比はカウンターギアXとYの比率だけ異なる。E/GにカウンターギアXとYの比率だけ大きな変速比のMGが合成されたことになる（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５５】
＜５ｔｈ：図１１参照＞ 締結要素・・CA1、CB
MGとE/GはそれぞれCA1で合成されカウンターギアX、Yに分配されメンバーAと、クラッチCBを通りメンバーBに入力される。
【００５６】
メンバーA'でMGとE/Gが１：１で合成され、カウンターギアX、Yの減速比分だけ異なる回転がメンバーAとBに入力され出力メンバーCが増速される（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５７】
＜Rev：図１２参照＞ 締結要素・・BD
MGのみを逆転させ出力。変速比は１ｓｔと同じ（図１６（ａ）、図１７参照）。
【００５８】
＜N：図１３参照＞
通常はすべてOFF、暖気運転、空調、充電、E/G始動時CA1又はCAを締結する。
【００５９】
CA1締結の時MGとE/Gは１：１で、CA締結の時MGはE/Gに対してカウンターギアX、Yの減速比分だけ増速される。従ってバッテリの充電を早めたい時などCAを締結するなどの選択が可能。
【００６０】
＜発進段：図１４参照＞ 締結要素・・BD
１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄにおいてクラッチCA1、CA、CBをOFFにしてE/Gの連結を切った状態でMGだけを出力。自動車の発進状態でクリーフ゜状態、渋滞走行に用いる（図１７参照）。
【００６１】
１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄの変速に際して、この状態で出力とE/Gを同期させクラッチをつなげばスムースな変速ができる。
【００６２】
＜無段変速：図１５参照＞ 締結要素・・CB
MGはカウンターギアXで減速されメンバーAに入力される。E/GはカウンターギアYとクラッチCBを通りメンバーBに入力される。遊星ギアによりMGとE/Gが差動（デファレンシャル）状態となり、メンバーCから出力される。MGはメンバーA'に、E/GはメンバーBに作用する。図１６（ｂ）より出力トルクとMGトルクを加えたものがE/Gトルクとなりギア比の関係からE/Gトルクの８０％以上が出力される（図１６（ｂ）、図１７参照）。
【００６３】
MGをジェネレータ作用させ発進さすことが可能。但し変速比が１であるため力不足となる。
【００６４】
３ｒｄ、４ｔｈ、５ｔｈの変速に際して、MGで出力とE/Gを同期させクラッチをつなげばスムースな変速ができる。
【００６５】
MGとE/Gの各変速段での減速比と比率を図１８に示す。E/Gは５段階、MGは３段階の変速段を有する。１ｓｔと５ｔｈではMGとE/Gの変速比率が同じで１：１となり２ｎｄと４ｔｈではカウンターギアX,Yの比率で、３ｒｄでは遊星ギアの比率が加算されそれ以上の比率となる。つまりMGとE/Gを合成させた場合、３ｒｄ＞２ｎｄ、４ｔｈ＞１ｓｔ、５ｔｈとMGの寄与率が大きくなる。
【００６６】
尚カウンターギアを減速装置として用いた図１はFF車用に適し、遊星ギアを単なる減速装置として用いた図２はFR車に適する。図２においても作用は図１と全く同じである。又図３の（ｂ）の遊星ギア列で説明を行ったがその他の遊星ギア列でも速度線図が同じであるため同じ特性を得る。
【００６７】
本発明の実用面での使用例を図１９に示す。
【００６８】
＜特徴及び効果＞
−MGとE/Gの多用な合成−
クラッチ３個、ブレーキ１個のうちの２個の締結で変速段が決定され、E/GとMGは各変速段で異なる変速比を持つ。E/Gの変速比は前進５速でMTの５速と同じようなクロスな段間差のギア比となる。MGは前進で３速度段を有する。その他ブレーキBDの締結によりMGのみを低中速領域で出力したり、クラッチCBの締結により全域（中高速領域が主）でE/GとMGの差動（無段変速）出力を出せる。更にMG及びE/Gの動力を出力しない状態（ニュートラル）でMGとE/Gを直結したり、減速して連結したりできる。
【００６９】
以下にこの特徴の実作用を説明する。
【００７０】
(1) MGによるE/Gアシスト
１速から５速まで全ての変速段でＭＧによるＥ/Ｇアシストが可能。但しMGの寄与率は３ｒｄ＞２ｎｄ、４ｔｈ＞１ｓｔ、５ｔｈの順。従ってE/GとMGを小さく設定できる。
【００７１】
(2) MGによる動力回生
１速から５速まで全ての変速段でＭＧによるブレーキ力の回生が可能。但しMGの寄与率は３ｒｄ＞２ｎｄ、４ｔｈ＞１ｓｔ、５ｔｈの順。この場合E/Gブレーキ力も作用するが、１〜３ｒｄではE/GとMGを切り離すことができ、１００％ MGでブレーキ力を回生できる。
【００７２】
(3) MG単独の使用
MGのみで発進し、E/Gを１、２、３速段で各クラッチ接続によりどの状態でも始動可能。E/Gの始動領域が３速段までと広く、渋滞路等低速走行時MG単独で走れる自由度がある。
【００７３】
(4) E/G単独での発進
車両が停止状態でのクラッチを用いたクリープ（這いずるように動く）及びスムースな発進は困難となる。そこでMGとE/Gの ディファレンシャル作用によりE/G駆動でMGのジェネレータ作用によるクリープ及びスムースな発進が可能となる。
【００７４】
(5) 変速
１〜３速の変速時にはE/Gを切り離しMGのみの出力作用により、３〜５速の変速時には固定変速状態を解除しMGとE/Gのディファレンシャル作用により、E/Gと出力回転を同期させスムースな変速が可能。
【００７５】
(6) 発電（バッテリ充電）
バッテリの充電は(2)のMGによる動力回生の他、全変速段でＥ/Ｇによるモータ駆動（ジェネレータモード）によって行うことができる。
【００７６】
N時でのE/Gによる充電ではMGとE/Gを減速して連結することにより急速充電が可能。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を採用したハイブリッド電気自動車のシステム構成図。
【図２】本発明の他の実施形態を採用したハイブリッド電気自動車のシステム構成図。
【図３】図１及び図２に示した装置の遊星歯車列の構成を模式的に示す図。
【図４】前記装置の速度線図及び締結要素の制御状態を示す図。
【図５】前記装置の動力伝達装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図６】前記装置の動力伝達装置の他の実施形態を示す概略構成図。
【図７】前記動力伝達装置の前進第１速時の動力伝達経路を示す図。
【図８】前記動力伝達装置の前進第２速時の動力伝達経路を示す図。
【図９】前記動力伝達装置の前進第３速時の動力伝達経路を示す図。
【図１０】前記動力伝達装置の前進第４速時の動力伝達経路を示す図。
【図１１】前記動力伝達装置の前進第５速時の動力伝達経路を示す図。
【図１２】前記動力伝達装置の後進時の動力伝達経路を示す図。
【図１３】前記動力伝達装置のニュートラル時の動力伝達経路を示す図。
【図１４】前記動力伝達装置のモータのみで駆動する際の動力伝達経路を示す図。
【図１５】前記動力伝達装置の差動・無段変速時の動力伝達経路を示す図。
【図１６】前記装置の速度線図を示す図。
【図１７】前記装置の締結要素及び変速比を示す図。
【図１８】前記装置におけるモータ駆動とエンジン駆動の各変速段での減速比と比率を示す図。
【図１９】前記装置の使用例を示す図。
【符号の説明】
１１，１２ 遊星歯車列
Ｇ１，Ｇ２ カウンタギア
Ｇ３ 遊星ギア
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 遊星歯車列の構成要素
ＣＡ，ＣＢ，ＣＡ１ クラッチ
ＢＤ ブレーキ
Ｘ，Ｙ カウンターギア
Claims (8)
- 内燃機関及び電動モータの両方を動力源として用いるハイブリッド電気自動車用動力伝達装置であって、
動力が入出力あるいは規制される、第１構成要素Ａ、第２構成要素Ｂ、第３構成要素Ｃ、第４構成要素Ｄを有する第１及び第２遊星歯車列と、
前記動力源からの動力を前記第１及び第２遊星歯車列へ異なる減速比で入力する第１及び第２の減速部と、
前記内燃機関の動力と前記電動モータの動力とを接／断するための第１クラッチＣＡ１と、
前記内燃機関から前記第１及び第２遊星歯車列への入力を接／断するための第２クラッチＣＡ及び第３クラッチＣＢと、
前記第１及び第２遊星歯車列の前記第４構成要素Ｄの規制及び規制解除を行うブレーキＢＤとを備え、
前記第１及び第２遊星歯車列の前記第１構成要素Ａには、前記電動モータの動力が前記第１減速部を介して入力されると共に、前記内燃機関の動力が前記第２減速部及び前記第２クラッチＣＡを介して入力され、
前記第１及び第２遊星歯車列の前記第２構成要素Ｂには前記内燃機関の動力が前記第２減速部及び前記第３クラッチＣＢを介して入力され、
前記第１及び第２遊星歯車列の前記第３構成要素Ｃが前記第１及び第２遊星歯車列の出力部であり、
前記第１クラッチＣＡ１及び前記第２クラッチＣＡのいずれか一方と前記第３クラッチＣＢ及び前記ブレーキＢＤのいずれか一方の計２個を選択的に締結するか、あるいは前記第３クラッチＣＢと前記ブレーキＢＤとを締結することにより、前記内燃機関の動力は５種の変速比で、前記電動モータは３種の変速比で、かつ前記内燃機関の動力は単独で、前記電動モータの動力は合成されて、それぞれ出力可能であり、
前記ブレーキＢＤのみを締結することにより、前記電動モータの動力は単独で発進段において出力可能であり、
前記第３クラッチＣＢのみを締結することにより、前記内燃機関と前記電動モータの動力は差動状態で出力可能である、
ハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。 - 前記第１遊星歯車列は、第１リングギアと、前記第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、前記第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、前記第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有し、
前記第２遊星歯車列は、前記第１キャリアに連結された第２リングギアと、前記第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、前記第２遊星ギアを支持する第２キャリアと、前記第２遊星ギアに噛み合うとともに前記第１サンギアに連結された第２サンギアとを有しており、
前記第１構成要素Ａは前記第１リングギアであり、前記第２構成要素Ｂは前記第１キャリア及び第２リングギアであり、前記第３構成要素Ｃは前記第２キャリアであり、前記第４構成要素Ｄは前記第１及び第２サンギアである、
請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。 - 前記第１遊星歯車列は、第１リングギアと、前記第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、前記第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、前記第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有し、
前記第２遊星歯車列は、前記第１キャリアに連結された第２リングギアと、前記第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、前記第２遊星ギアを支持するとともに前記第１リングギアに連結された第２キャリアと、前記第２遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有し、
前記第１構成要素Ａは前記第１サンギアであり、前記第２構成要素Ｂは前記第１キャリア及び第２リングギアであり、前記第３構成要素Ｃは前記第１リングギア及び第２キャリアであり、前記第４構成要素Ｄは前記第２サンギアである、
請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。 - 前記第１遊星歯車列は、第１リングギアと、前記第１リングギアに噛み合う第１遊星ギアと、前記第１遊星ギアを支持する第１キャリアと、前記第１遊星ギアに噛み合う第１サンギアとを有し、
前記第２遊星歯車列は、第２リングギアと、前記第２リングギアに噛み合う第２遊星ギアと、前記第２遊星ギアを支持するとともに前記第１キャリアに連結された第２キャリアと、前記第２遊星ギアに噛み合うとともに前記第１リングギアに連結された第２サンギアとを有し、
前記第１構成要素Ａは前記第１リングギア及び第２サンギアであり、前記第２構成要素Ｂは前記第１及び第２キャリアであり、前記第３構成要素Ｃは前記第２リングギアであり、前記第４構成要素Ｄは第１サンギアである、
請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。 - 前記第１及び第２遊星歯車列は、共通リングギアと、前記共通リングギアに噛み合う共通遊星ギアと、前記共通遊星ギアに噛み合う第１サンギアと、前記共通遊星ギアに噛み合う小遊星ギアと、前記共通遊星ギア及び小遊星ギアを支持する共通キャリアと、前記小遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有し、
前記第１構成要素Ａは前記第１サンギアであり、前記第２構成要素Ｂは前記共通キャリアであり、前記第３構成要素Ｃは前記共通リングギアであり、前記第４構成要素Ｄは第２サンギアである、
請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。 - 前記第１及び第２遊星歯車列は、共通リングギアと、前記共通リングギアに噛み合う共通遊星ギアと、前記共通遊星ギアに噛み合う第１サンギアと、前記共通遊星ギアに噛み合う小遊星ギアと、前記共通遊星ギア及び小遊星ギアを支持する共通キャリアと、前記小遊星ギアに噛み合う第２サンギアとを有し、
前記第１構成要素Ａは前記第２サンギアであり、前記第２構成要素Ｂは前記共通リングギアであり、前記第３構成要素Ｃは前記共通キャリアであり、前記第４構成要素Ｄは前記第１サンギアである、
請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。 - 前記電動モータと内燃機関の減速にカウンターギアを用いた、請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。
- 前記電動モータの減速に遊星ギアを用いた、請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車用動力伝達装置。
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