(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-07
(45)【発行日】2022-07-15
(54)【発明の名称】車両用駆動装置
(51)【国際特許分類】
B60W 10/10 20120101AFI20220708BHJP
B60K 6/445 20071001ALI20220708BHJP
B60K 6/383 20071001ALI20220708BHJP
B60W 20/17 20160101ALI20220708BHJP
F16D 41/12 20060101ALI20220708BHJP
【ＦＩ】
B60W10/10 900
B60K6/445 ZHV
B60K6/383
B60W20/17
F16D41/12 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020523870
(86)(22)【出願日】2018-06-05
(86)【国際出願番号】 JP2018021492
(87)【国際公開番号】W WO2019234811
(87)【国際公開日】2019-12-12
【審査請求日】2021-05-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000154347
【氏名又は名称】株式会社ユニバンス
(74)【代理人】
【識別番号】110000534
【氏名又は名称】弁理士法人真明センチュリー
(72)【発明者】
【氏名】加藤忠彦
【審査官】篠原 将之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２０９８８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１７５５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０９５３８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｗ １０／００ － ２０／５０
Ｂ６０Ｋ ６／２０ － ６／５４７
Ｂ６０Ｌ １／００ － ３／１２
Ｂ６０Ｌ ７／００ － １３／００
Ｂ６０Ｌ １５／００ － １５／４２
Ｆ１６Ｈ ３／００ － ３／７８
Ｆ１６Ｄ ４１／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンに接続された入力部材と、前記入力部材の動力を断接する第１クラッチと、
車輪に接続された出力部材と、
前記入力部材に接続された回転要素、第１回転電機に接続された回転要素、前記出力部材および第２回転電機に接続された回転要素を有する差動装置と、
前記回転要素のうちいずれか２つの回転要素を連結する第２クラッチと、
前記第２クラッチを切る状態と前記第２クラッチがつながる状態とを切り換える切換装置と、を備え、
前記第２クラッチは、前記２つの回転要素の相対回転の向きが第１方向のときに係合できる第１係合子と、
前記２つの回転要素の相対回転の向きが前記第１方向と反対の第２方向のときに係合できる第２係合子と、
前記第２係合子に干渉して前記第２係合子を係合できなくするリテーナと、を備え、
前記切換装置により前記第２クラッチがつながる状態になると、前記第２クラッチは、前記２つの回転要素の相対回転の向きが前記第２方向のときに前記リテーナにより相対回転を許容し、前記２つの回転要素の相対回転の向きが前記第１方向のときに前記第１係合子により連結し、
前記第２クラッチがつながった後は、前記第１係合子により前記リテーナが干渉しなくなり、前記２つの回転要素の相対回転の向きが前記第２方向のときに前記第２係合子が係合して前記２つの回転要素は一体に回転する車両用駆動装置。
【請求項2】
前記第２クラッチが連結する前記２つの回転要素は、一方が前記エンジンに駆動される駆動側、他方が被動側であり、前記第２クラッチは、前記駆動側の回転要素の回転数が前記被動側の回転要素の回転数より高くなると連結する請求項１記載の車両用駆動装置。
【請求項3】
前記第２クラッチは、前記差動装置の軸線に交差する第１面を有する第１部材と、前記第１面と前記軸線の方向に対向する第２面を有する第２部材と、を備え、
前記第１部材は、前記第１面の前記軸線を中心とする円周上に複数の第１穴が形成され、
前記第１穴の各々に前記第１係合子が揺動可能に配置され、
前記第２部材は、前記第２面の前記軸線を中心とする円周上に複数の第２穴が形成され、
前記第２クラッチをつなぐときは前記第１係合子が前記第１穴の縁部および前記第２穴の縁部にそれぞれ係合する請求項１又は２に記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はエンジン及び回転電機を併用するハイブリッド車両に用いられる車両用駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
エンジン及び回転電機を併用する車両に用いられる車両用駆動装置として、特許文献１に、エンジンに接続された入力部材と、車輪に接続された出力部材と、入力部材に接続された回転要素、第１回転電機に接続された回転要素、並びに、出力部材および第２回転電機に接続された回転要素を有する差動装置と、を備えるものが開示されている。この車両用駆動装置は、エンジンを停止した状態で、第１回転電機および第２回転電機のトルクを出力部材に伝達し、車両を走行させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１３－１８３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、回転電機は回転数が低いほど駆動力が大きいので、上記従来の技術では、車両の速度が上がり回転電機の回転数が高くなると推進力が急激に低下する。推進力の低下を補うためにエンジンを駆動すると、差動装置を介してエンジンに繋がる第１回転電機の駆動力は伝達されない状態になるので、推進力はそれほど大きくならない。第１回転電機の駆動力の低下を補うために加速時にエンジンの回転数を高くし出力を大きくすると、２つの回転電機を駆動した程度の推進力は得られるものの、騒音（エンジン音）が激しくなり車両の静粛性が失われる。
【0005】
本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、加速時に静粛性を確保しつつ強い推進力が得られる車両用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この目的を達成するために本発明の車両用駆動装置は、エンジンに接続された入力部材と、入力部材の動力を断接する第１クラッチと、車輪に接続された出力部材と、入力部材に接続された回転要素、第１回転電機に接続された回転要素、並びに、出力部材および第２回転電機に接続された回転要素を有する差動装置と、いずれか２つの回転要素を連結する第２クラッチと、第２クラッチを切る状態と第２クラッチがつながる状態とを切り換える切換装置と、を備える。切換装置により第２クラッチがつながる状態になると、第２クラッチは、２つの回転要素の相対回転の向きが第２方向のときに相対回転を許容し、２つの回転要素の相対回転の向きが第２方向と反対の第１方向のときに連結する。第２クラッチがつながった後は２つの回転要素の相対回転の向きが第２方向のときも２つの回転要素は一体に回転する。
【発明の効果】
【0007】
請求項１記載の車両用駆動装置によれば、切換装置により、差動装置の回転要素のいずれか２つを連結する第２クラッチを切る状態と第２クラッチがつながる状態とが切り換えられる。切換装置により第２クラッチがつながる状態になると、第２クラッチは、２つの回転要素の相対回転の向きが第２方向のときに相対回転を許容し、２つの回転要素の相対回転の向きが第１方向のときに連結する。これにより、第２クラッチをつなぐために２つの回転要素の回転数を合わせる制御を不要にできる。第２クラッチがつながると回転要素が一体に回転するので、エンジンの回転数に応じて、出力部材、第１回転電機および第２回転電機の回転数が定められる。よって、加速時に強い推進力が得られる。また、第１回転電機および第２回転電機によってエンジンの回転数が制限されるので、加速時に騒音が激しくならないようにすることができ、静粛性を確保できる。
【0008】
請求項２記載の車両用駆動装置によれば、第２クラッチが連結する２つの回転要素は、一方がエンジンに駆動される駆動側、他方が被動側であり、第２クラッチは、駆動側の回転要素の回転数が被動側の回転要素の回転数より高くなると連結する。これにより、エンジンの回転数を高くしていくと第２クラッチが衝撃なくつながり、強い推進力が得られる。よって、請求項１の効果に加え、第２クラッチがつながるときの衝撃を抑制しつつ操縦の入力に対する応答性を良くすることができる。
【0009】
請求項３記載の車両用駆動装置によれば、第２クラッチは、差動装置の軸線に交差する第１面を有する第１部材と、第１面と軸線の方向に対向する第２面を有する第２部材と、を備える。第１部材は、第１面の軸線を中心とする円周上に複数の第１穴が形成され、第１穴の各々に第１係合子が揺動可能に配置され、第２部材は、第２面の軸線を中心とする円周上に複数の第２穴が形成される。第１部材の第１面に形成された第１穴に第１係合子が配置され、第１面に対向する第２部材の第２面に形成された第２穴の縁部と第１穴の縁部とに第１係合子が係合して第２クラッチがつながるので、第２クラッチの軸線方向の長さを短くできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、第２クラッチが配置されたことによる車両用駆動装置の軸線方向の長さの増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施の形態における車両用駆動装置のスケルトン図である。
【図2】第２クラッチの断面図である。
【図5】（ａ）は滑り状態にある第２クラッチの模式図であり、（ｂ）はつながった第２クラッチの模式図である。
【図6】車両用駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図7】（ａ）は第１マップの模式図であり、（ｂ）は第２マップの模式図である。
【図8】（ａ）はＥＶモードの共線図であり、（ｂ）はパワーＥＶモードの共線図であり、（ｃ）はＨＶモードの共線図であり、（ｄ）はパワーＨＶモードの共線図である。
【図9】パワーモード処理のフローチャートである。
【図10】（ａ）は第２実施の形態における車両用駆動装置のスケルトン図であり、（ｂ）は第３実施の形態における車両用駆動装置のスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
【0012】
図１に示すように車両用駆動装置１０は、エンジン（ＩＣＥ）１３に接続された入力部材１４、第１回転電機（ＭＧ１）１１及び第２回転電機（ＭＧ２）１２に接続された差動装置２０、車輪２９に接続された出力部材２７、第２クラッチ３０及び切換装置６０を備えている。なお、回転電機は、モータ、ジェネレータ、及び、必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすジェネレータモータのいずれをも含む概念である。
【0013】
エンジン１３はガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が用いられる。入力部材１４は例えば軸部材で構成される。入力部材１４はエンジン１３の出力軸であるクランクシャフト等に接続される。エンジン１３の出力軸と入力部材１４とは、直接的に連結されていても良いし、ダンパ等の他部材を介して連結されていても良い。
【0014】
入力部材１４と車両用駆動装置１０のケース１５との間に第１クラッチ１６が配置されている。本実施形態では第１クラッチ１６はワンウェイクラッチであり、入力部材１４の正回転を許容し、入力部材１４の逆回転を規制する。入力部材１４の正回転は、エンジン１３の出力軸（クランクシャフト等）の回転方向と同じ回転方向である。
【0015】
差動装置２０は、本実施形態ではシングルピニオン型の遊星歯車装置である。差動装置２０は、サンギヤ２１、キャリヤ２２及びリングギヤ２３の３つの回転要素を有する。サンギヤ２１は、第１回転電機１１の出力軸である第１ロータ軸１７に連結されている。キャリヤ２２は入力部材１４に連結されている。リングギヤ２３はカウンタギヤ２４にかみ合う。
【0016】
カウンタギヤ２４は、第２回転電機１２の出力軸である第２ロータ軸１８に連結する駆動ギヤ２５にかみ合う。チェーン２６は、カウンタギヤ２４と出力部材２７との間に掛け渡されている。出力部材２７は、出力用差動装置２８を介して車輪２９に駆動力を伝達する。本実施形態では、出力部材２７は、出力用差動装置２８のケースと一体に回転する部材によって構成されている。出力用差動装置２８を介して車輪２９に接続された出力部材２７は、カウンタギヤ２４及びチェーン２６を介してリングギヤ２３に接続されている。
【0017】
第２クラッチ３０は、差動装置２０の回転要素のうちいずれか２つを連結する装置である。本実施形態では、第２クラッチ３０はキャリヤ２２とリングギヤ２３との間において動力の伝達・遮断を行う機能をもつ一種のかみ合いクラッチである。切換装置６０は、第２クラッチ３０を切る状態と第２クラッチ３０がつながる状態とを切り換える装置である。
【0018】
図２は第２クラッチ３０の軸線Ｏを含む断面図であり、図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における第２クラッチ３０の断面図であり、図４は図２のＩＶ－ＩＶ線における第２クラッチ３０の断面図である。理解を容易にするため、図２から図４では第２クラッチ３０が結合するキャリヤ２２やリングギヤ２３の図示が省略されている。
【0019】
図２に示すように第２クラッチ３０は、軸線Ｏを中心に回転する第１部材３１及び第２部材５０を備えている。本実施形態では、第１部材３１及び第２部材５０は、第１ロータ軸１７及び差動装置２０と同一の軸線Ｏ上に配置され、第１ロータ軸１７に回転自在に固定されている。本実施形態では、第１部材３１はキャリヤ２２（図１参照）に連結され、第２部材５０はリングギヤ２３に連結されている。
【0020】
第１部材３１は、軸線Ｏを中心とする円環状に形成される部材であり、軸線Ｏに交差する（本実施形態では軸線Ｏに直交する）平坦面状の第１面３２に第１穴３３及び第３穴３５（図４参照）が複数形成されている。第１面３２は、第２部材５０の平坦面状の第２面５１と軸線Ｏ方向に対向する。第１穴３３及び第３穴３５には、第２部材５０側を向く第３面３７がそれぞれ形成されている。
【0021】
第１穴３３の第３面３７には第１係合子４０が配置され、第３穴３５（図４参照）の第３面３７には第２係合子４３が配置されている。第３面３７よりも第２部材５０から離れた位置にある第１穴３３の底面３８と第１係合子４０との間、第３穴３５の底面３８と第２係合子４３との間に、圧縮ばね４６がそれぞれ配置されている。圧縮ばね４６は、第１係合子４０及び第２係合子４３を第２部材５０側へ付勢する。第１部材３１の第１面３２には、第１係合子４０及び第２係合子４３と干渉するリテーナ４７が配置されている。
【0022】
第２部材５０は、軸線Ｏを中心とする円環状に形成される部材であり、軸線Ｏに交差する（本実施形態では軸線Ｏに直交する）平坦面状の第２面５１に第２穴５２が複数形成されている。第２穴５２は、第１部材３１に配置された第１係合子４０及び第２係合子４３（図４参照）が係合する部位である。
【0023】
図３に示すように第２穴５２は、周方向に互いに間隔をあけて第２部材５０に複数形成されている。第２穴５２は同じ大きさであり、軸線方向から見て略矩形状である。第２穴５２の周方向に対向する縁部５３，５４は、軸線Ｏを中心とする円周上に位置する。第２部材５０は、第２穴５２を周方向に繋ぐリング溝５５が第２面５１に形成されている。第２部材５０は、リング溝５５の溝底に連通するピン穴５６が複数形成されている。
【0024】
図１に戻って説明する。ピン穴５６は、第２部材５０を軸線方向に貫通する。切換装置６０は、リング６１、ピン６２、板部材６３及びアクチュエータ６４を備えている。リング６１はリング溝５５（図４参照）に収容され、ピン６２はピン穴５６に収容される。ピン６２は、軸線Ｏの周りに配置された円環状の板部材６３を介して、アクチュエータ６４の軸線方向の力をリング６１に伝達する。アクチュエータ６４は板部材６３及びピン６２を介してリング６１を軸線方向へ移動させる。
【0025】
図４に示すように第１部材３１は、第１穴３３及び第３穴３５が周方向に交互に並んでいる。第１穴３３及び第３穴３５は軸線Ｏ方向から見て略矩形状である。本実施形態では、第１穴３３の周方向の長さは第３穴３５の周方向の長さよりも長い。第１穴３３の縁部３４及び第３穴３５の縁部３６は、軸線Ｏを中心とする円周上に位置する。第１部材３１は、第１穴３３及び第３穴３５を周方向に繋ぐ円形の溝３９が第１面３２に形成されている。溝３９は、第２部材５０（図２参照）に配置されたリング６１が進入する窪みである。
【0026】
第１係合子４０は第１穴３３に配置され、第２係合子４３は第３穴３５に配置される。第１係合子４０は、矩形の板状の支柱４１と、支柱４１の端から支柱４１の幅方向の両側に突出する腕４２と、を備えている。第２係合子４３は、矩形の板状の支柱４４と、支柱４４の端から支柱４４の幅方向の両側に突出する腕４５と、を備えている。第１係合子４０は、第１穴３３の第３面３７上を周方向にスライドできる。第１係合子４０及び第２係合子４３は、第１部材３１に配置される周方向の向きが異なる以外は同一の部品である。
【0027】
リテーナ４７は円板状の部材であり、放射状に延びる複数の第１腕４８及び第２腕４９が、周方向に交互に配置されている。リテーナ４７は、第１部材３１に配置された圧縮ばね（図示せず）の復元力により、軸線Ｏを中心に第１方向（矢印Ｆ方向）に付勢されている。リテーナ４７が第１方向（矢印Ｆ方向）に付勢された状態で、第１腕４８は第１係合子４０の支柱４１の周方向の端面に当接し、第２腕４９は第２係合子４３の支柱４４の一部を覆う。
【0028】
図５（ａ）は滑り状態にある第２クラッチ３０の模式図であり、図５（ｂ）はつながった第２クラッチ３０の模式図である。図５（ａ）に示すように、第１穴３３の第３面３７に配置された第１係合子４０と第１穴３３の底面３８との間に配置された圧縮ばね４６は、第１係合子４０の支柱４１のうち腕４２（図４参照）が設けられた部分と反対側の部分に弾性力（復元力）を加える。本実施形態では、圧縮ばね４６はねじりコイルばねである。リテーナ４７（図２参照）の第１腕４８は第１係合子４０の腕４２側の支柱４１の端面に押し当てられており、第１係合子４０の腕４２は第２部材５０の第２面５１に押さえられるので、第１係合子４０は腕４２を中心に揺動できる。
【0029】
しかし、切換装置６０（図１参照）のリング６１が第２穴５２に進入している場合は（切換装置６０がオフのとき）、第１係合子４０は、リング６１に当たって第２穴５２に係合できない。一方、切換装置６０を作動させてリング６１が第２穴５２から退出すると（切換装置６０がオンのとき）、第２クラッチ３０はつながる状態になる。しかし、図５（ａ）のように、第２部材５０に対して第１部材３１が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対回転する場合は、第１係合子４０は第２穴５２に係合できないので、第２クラッチ３０は滑り状態となる。このときの第２係合子４３は、リテーナ４７の第２腕４９に支柱４４の一部が覆われているので、第２穴５２に進入できない。
【0030】
これに対し、切換装置６０を作動させてリング６１を第２穴５２から退出させ、第２クラッチ３０がつながる状態のときに（切換装置６０がオンのとき）、第２部材５０に対して第１部材３１が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対回転すると、第２穴５２に進入した第１係合子４０が第１腕４８を押し、リテーナ４７は第２方向（反矢印Ｆ方向）へ回転する。その結果、図５（ｂ）のように、第１係合子４０はリテーナ４７を押し退けて第１穴３３の縁部３４及び第２穴５２の縁部５３にそれぞれ係合する。連結された第１部材３１及び第２部材５０は第１方向（矢印Ｆ方向）へ一体に回転し、第２クラッチ３０は動力を伝達する。
【0031】
また、第１係合子４０に押し退けられたリテーナ４７の第２腕４９は第２係合子４３を覆えなくなるので、第２係合子４３は圧縮ばね４６の弾性力によって第２部材５０側へ起き上がる。第２部材５０の第２穴５２は、第２部材５０側へ起き上がった第２係合子４３が進入できる位置に形成されているので、第２係合子４３は第２部材５０の第２穴５２に進入する。これにより、第２部材５０に対して第１部材３１が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対回転する場合に、第２係合子４３は第３穴３５の縁部３６及び第２穴５２の縁部５４にそれぞれ係合して、第１部材３１及び第２部材５０は第２方向（反矢印Ｆ方向）へ一体に回転し、動力を伝達する。
【0032】
第２クラッチ３０を切るには、第１係合子４０及び第２係合子４３を第２部材５０の第２穴５２から退出させれば良い。第２部材５０の第２面５１に第１係合子４０を接触させた状態で第２クラッチ３０を切ることができるので、第２クラッチ３０を切るための軸線方向の隙間（空間）をほとんど必要としない。よって、第２クラッチ３０の軸線方向の長さを短くできる。その結果、第２クラッチ３０が配置されたことによる車両用駆動装置１０の軸線方向の長さの増加を抑制できる。
【0033】
図６は車両用駆動装置１０の電気的構成を示すブロック図である。車両用駆動装置１０は、装置の各部を制御するための主制御ユニット７０を備えている。主制御ユニット７０は、入出力ポート７７を介して、ＭＧ１（第１回転電機）制御ユニット８１、ＭＧ２（第２回転電機）制御ユニット８２及びエンジン制御ユニット８３との間で相互に情報伝達が可能な状態に接続されている。
【0034】
主制御ユニット７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２及びＲＡＭ７５を備えている。ＲＯＭ７２は、ＣＰＵ７１により実行される制御プログラム（例えば図９に図示されるフローチャートのプログラム）や第１マップ７３及び第２マップ７４等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ７５は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリであり、車両の走行モードを記憶するモードメモリ７６が設けられている。
【0035】
ＭＧ１制御ユニット８１及びＭＧ２制御ユニット８２は、インバータ（図示せず）を介して第１回転電機１１及び第２回転電機１２が所望のトルク及び回転を出力するように制御する。エンジン制御ユニット８３はエンジン１３の各部を制御することによりエンジン１３が所望のトルク及び回転を出力するように制御する。切換装置６０の作動は、主制御ユニット７０の制御指令に基づいて行われる。
【0036】
バッテリ状態検出センサ８４は、バッテリ（図示せず）の充電量等の情報を検出するためのセンサである。車速センサ８５は、車速を検出するために出力部材２７の回転数を検出するセンサである。アクセル操作検出センサ８６は、アクセルペダルの操作量を検出するためのセンサである。入力部材回転センサ８７は、入力部材１４の回転数を検出するためのセンサである。入力部材１４はエンジン１３の出力軸およびキャリヤ２２と一体に回転するので、入力部材１４の回転数はエンジン１３及びキャリヤ２２の回転数と等しい。
【0037】
第１ロータ軸回転センサ８８は、第１ロータ軸１７の回転数を検出するためのセンサである。第１ロータ軸１７はサンギヤ２１と一体に回転するので、第１ロータ軸１７の回転数はサンギヤ２１の回転数と等しい。リングギヤ回転センサ８９は、リングギヤ２３の回転数を検出するためのセンサである。各センサ８４～８９は、検出結果をそれぞれ主制御ユニット７０へ出力する出力装置を備えている。
【0038】
他の入出力装置９０としては、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキ操作検出センサ、エンジン１３の冷却水の水温を検出する水温センサ、エンジンオイルの油温を検出する油温センサ等が例示される。
【0039】
主制御ユニット７０は、バッテリ状態検出センサ８４により検出されるバッテリの状態、車速センサ８５により検出される車速、アクセル操作検出センサ８６により検出されるアクセルペダルの操作量等に応じて、ＲＯＭ７２に記憶された第１マップ７３及び第２マップ７４に従い、車両の走行モードを選択する。ＣＰＵ７１は選択した走行モードをＲＡＭ７５のモードメモリ７６に記憶する。
【0040】
本実施形態ではＣＰＵ７１は、バッテリの充電量が多いときは第１マップ７３を用い、バッテリの充電量が少ないときは第２マップ７４を用いる。なお、バッテリの状態、車速、アクセルペダルの操作量の他に、ブレーキペダルの操作量、エンジン１３の冷却水の水温、エンジンオイルの油温等の条件を使って走行モードを選択することは可能である。
【0041】
図７（ａ）は第１マップ７３の模式図であり、図７（ｂ）は第２マップ７４の模式図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように主制御ユニット７０は、バッテリの状態、車速およびアクセル開度に応じて、ＥＶモード、パワーＥＶモード、ＨＶモード、パワーＨＶモードの各走行モードに切り換える制御を行う。
【0042】
図８（ａ）はＥＶモードのときの差動装置２０の共線図であり、図８（ｂ）はパワーＥＶモードのときの差動装置２０の共線図であり、図８（ｃ）はＨＶモードのときの差動装置２０の共線図であり、図８（ｄ）はパワーＨＶモードのときの差動装置２０の共線図である。共線図において、縦線はそれぞれサンギヤ２１（Ｓ）及び第１回転電機１１（ＭＧ１）、キャリヤ２２（Ｃ）及びエンジン１３（ＩＣＥ）、リングギヤ２３（Ｒ）及び第２回転電機１２（ＭＧ２）に対応する。縦軸は各回転要素の回転速度であり、＋は正回転（エンジン１３の出力軸の回転方向と同じ回転方向）、－は負回転を示している。
【0043】
図８（ａ）に示すＥＶモードは、第１クラッチ１６が相対回転する状態で、第２回転電機１２のトルクのみにより出力部材２７を駆動する走行モードである。エンジン１３は燃焼停止状態である。切換装置６０はオフであり、差動装置２０の３つの回転要素は自由に回転できる。ＥＶモードでは、入力部材１４及びサンギヤ２１を介したトルク伝達が行われることなく、リングギヤ２３に連結された第２回転電機１２のトルクのみが、リングギヤ２３に連結された出力部材２７に伝達される。
【0044】
図８（ｂ）に示すパワーＥＶモードは、第１クラッチ１６が負回転を規制した状態で、少なくとも第１回転電機１１のトルクにより走行するモードである。エンジン１３は燃焼停止状態であり、切換装置６０はオフである。本実施形態では、第１回転電機１１及び第２回転電機１２の双方のトルクにより出力部材２７を駆動する。パワーＥＶモードでは、リングギヤ２３に連結された第２回転電機１２のトルクが、リングギヤ２３に連結された出力部材２７に伝達される。また、キャリヤ２２の回転速度はゼロであり、第１クラッチ１６が負回転を規制し、第１回転電機１１は負回転しつつ負方向のトルクを出力する。
【0045】
負回転を規制した第１クラッチ１６は、入力部材１４及びキャリヤ２２をケース１５に固定する。第１クラッチ１６は第１回転電機１１の反力受けとして機能し、サンギヤ２１に伝達される第１回転電機１１の負方向のトルクは、トルクの向きが逆転されて、リングギヤ２３に連結された出力部材２７に伝達される。これにより、第１回転電機１１及び第２回転電機１２の双方のトルクにより出力部材２７を駆動する。
【0046】
図８（ｃ）に示すＨＶモードは、第１クラッチ１６が相対回転する状態で、第１回転電機１１の回転を制御することにより、エンジン１３の回転を無段階に変速して出力部材２７に伝達するモードである。エンジン１３は燃焼状態であり、切換装置６０はオフである。差動装置２０は、エンジン１３（キャリヤ２２）のトルクをサンギヤ２１及びリングギヤ２３に配分する。第１回転電機１１は、エンジン１３のトルクの反力受けとして機能し、エンジン１３のトルクが出力部材２７側のリングギヤ２３に配分される。第１回転電機１１は、正回転しつつ負方向のトルクを出力して発電を行う。第２回転電機１２は力行し、正方向のトルクを出力して、出力部材２７に伝達されるエンジン１３のトルクを補助する。
【0047】
ここで、第１回転電機１１及び第２回転電機１２は回転数が低いほど駆動力が大きいので、パワーＥＶモードにおいて、車両の速度が上がり第１回転電機１１及び第２回転電機１２の回転数が高くなると推進力が急激に低下する。また、ＨＶモードでは、エンジン１３のトルクが出力部材２７に伝達されるが、差動装置２０を介してエンジン１３に繋がる第１回転電機１１の駆動力は低下するので、全体の推進力はそれほど大きくならない。ＨＶモードにおいて、第１回転電機１１の駆動力の低下を補うために加速時にエンジン１３の回転数を高くすると、パワーＥＶモード程度の推進力は得られるが、エンジン１３の騒音が激しくなりハイブリッド車両としての静粛性が失われる。
【0048】
これに対し、図８（ｄ）に示すパワーＨＶモードは、主に加速時に使われる走行モードである。エンジン１３は燃焼状態であり、第１クラッチ１６は相対回転する状態である。切換装置６０はオンであり、第２クラッチ３０はキャリヤ２２とリングギヤ２３とを連結する。これにより、キャリヤ２２が入力部材１４と一体に回転する状態で、サンギヤ２１、キャリヤ２２及びリングギヤ２３が一体に回転する。差動装置２０は、エンジン１３の回転をそのままリングギヤ２３に出力する。
【0049】
即ちパワーＨＶモードでは、エンジン１３の回転数に応じて、出力部材２７、第１回転電機１１及び第２回転電機１２の回転数が定まる。第１回転電機１１及び第２回転電機１２は、エンジン１３が出力部材２７に伝達するトルクが不足する場合等に力行し、正方向のトルクを出力してエンジン１３のトルクを補助する。よって、加速時に強い推進力が得られる。また、第１回転電機１１及び第２回転電機１２によってエンジン１３の回転数が制限されるので、加速時にエンジン１３の騒音が激しくならないようにすることができ、車両の静粛性を確保できる。
【0050】
第２クラッチ３０は、第２部材５０に対して第１部材３１が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対回転する場合に、第２係合子４３によって、第１部材３１及び第２部材５０は第２方向（反矢印Ｆ方向）へ一体に回転し、動力を伝達する。これにより、リングギヤ２３が駆動側、キャリヤ２２が被動側となった場合も、サンギヤ２１、キャリヤ２２及びリングギヤ２３が一体に回転する。よって、必要に応じて第１回転電機１１に発電を行わせることができる。
【0051】
図９を参照して、ＥＶモード、パワーＥＶモード及びＨＶモードの各走行モードからパワーＨＶモードにするパワーモード処理について説明する。図９はパワーモード処理のフローチャートである。この処理は、車両用駆動装置１０の電源が投入されている間、ＣＰＵ７１によって繰り返し（例えば０．２秒間隔で）実行される処理である。
【0052】
ＣＰＵ７１は、第１マップ７３及び第２マップ７４を用い、車速やアクセルペダルの操作量等の操縦の入力に基づいて、パワーＨＶモードの要求があるか否かを判断する（Ｓ１）。パワーＨＶモードの要求があるときは（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７１はモードメモリ７６を参照して、走行モードを取得する（Ｓ２）。一方、パワーＨＶモードの要求がないときは（Ｓ１）、切換装置６０をオフし（Ｓ１５）、第２クラッチ３０を連結できない状態にする。
【0053】
走行モードがＥＶモードの場合には（Ｓ３：ＥＶ）、エンジン１３は燃焼を停止した状態で、第２回転電機１２が力行している。ＣＰＵ７１はエンジン制御ユニット８３を使ってエンジン１３を始動し（Ｓ４）、エンジン１３の回転数を最小回転数に設定する（Ｓ５）。最小回転数とは、出力部材２７がエンジン１３に連結されたときにエンジン１３が停止しない最小の回転数である。これにより、ＥＶモードからパワーＨＶモードに切り換えられて出力部材２７がエンジン１３に連結されたときに、エンジン１３が停止しないようにできる。
【0054】
ＣＰＵ７１は、エンジン１３の回転数が最小回転数を含む許容範囲にある場合に（Ｓ６：Ｙｅｓ）、入力部材回転センサ８７及びリングギヤ回転センサ８９の検出結果を使い、リングギヤ２３の回転数はキャリヤ２２の回転数以上かを判断する（Ｓ７）。リングギヤ２３の回転数がキャリヤ２２の回転数以上の場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７１は切換装置６０をオンする（Ｓ９）。一方、リングギヤ２３の回転数がキャリヤ２２の回転数未満の場合（Ｓ７：Ｎｏ）、ＣＰＵ７１は第１ロータ軸回転センサ８８及びリングギヤ回転センサ８９の検出結果を使い、リングギヤ２３の回転数はサンギヤ２１の回転数以上かを判断する（Ｓ８）。リングギヤ２３の回転数がサンギヤ２１の回転数以上の場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７１はＳ９の処理を実行し、リングギヤ２３の回転数がサンギヤ２１の回転数未満の場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、Ｓ５の処理に戻す。
【0055】
Ｓ９の処理において切換装置６０がオンされると、第２クラッチ３０はつながる状態になる。このときの第２クラッチ３０は、第２部材５０に対して第１部材３１が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対回転している（図５（ａ）参照）。第１係合子４０は第２穴５２に係合できないので、第２クラッチ３０は滑り状態となる。これにより、切換装置６０がオンされたときに第１係合子４０が直ちに係合しないようにできるので、連結時に衝撃が生じないようにできる。
【0056】
エンジン１３の回転数を上げると（Ｓ１０）、第２部材５０に対して第１部材３１が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対回転し、第１係合子４０はリテーナ４７を押し退けて第１穴３３の縁部３４及び第２穴５２の縁部５３にそれぞれ係合する（図５（ｂ）参照）。これにより、第２クラッチ３０をつなぐためにキャリヤ２２の回転数とリングギヤ２３の回転数を合わせる制御をしなくても、第２クラッチ３０はキャリヤ２２とリングギヤ２３とを衝撃なく連結し、サンギヤ２１、キャリヤ２２及びリングギヤ２３が一体に回転する。パワーＨＶモードでは、第１回転電機１１をオンして第１回転電機１１が力行すると（Ｓ１１）、強い推進力が得られる。よって、第２クラッチ３０がつながるときの衝撃を抑制しつつ操縦の入力に対する応答性を良くすることができる。
【0057】
走行モードがＨＶモードの場合には（Ｓ３：ＨＶ）、エンジン１３は力行しているので、ＣＰＵ７１はＳ４からＳ６の処理をスキップしてＳ７からＳ１１の処理を実行する。これにより、ＨＶモードからパワーＨＶモードの切り換えが終了する。
【0058】
走行モードがパワーＥＶモードの場合には（Ｓ３：パワーＥＶ）、ＣＰＵ７１は車速センサ８５の検出結果を使い、車速が最低速度以上かを判断する（Ｓ１２）。最低速度とは、出力部材２７がエンジン１３に連結されたときにエンジン１３が停止しない最低の車速である。車速が最低速度未満のときは（Ｓ１２：Ｎｏ）、第２回転電機１２の回転数を上げて車速を上昇させ（Ｓ１５）、この処理を終了する。これにより、パワーＥＶモードからパワーＨＶモードに切り換えられて出力部材２７がエンジン１３に連結されたときに、エンジン１３が停止しないようにできる。
【0059】
車速が最低速度以上のときは（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７１は切換装置６０をオンする（Ｓ１３）。Ｓ１３の処理によって第２クラッチ３０はつながる状態になるが、第１クラッチ１６は入力部材１４及びキャリヤ２２をケース１５に固定しているので、第２クラッチ３０は、第２部材５０に対して第１部材３１が第２方向（反矢印Ｆ方向）へ相対回転する（図５（ａ）参照）。よって、第２クラッチ３０は、第２部材５０と第１部材３１との相対回転を許容する滑り状態となる。
【0060】
ＣＰＵ７１はエンジン１３を始動し（Ｓ１４）、エンジン１３の回転数を上げると（Ｓ１０）、第２部材５０に対して第１部材３１が第１方向（矢印Ｆ方向）へ相対回転し、第２クラッチ３０がつながる（図５（ｂ）参照）。第１回転電機１１をオンして（Ｓ１１）、この処理を終了する。以上のように、ＥＶモード、パワーＥＶモード、ＨＶモードの各走行モードからパワーＥＶモードへの切り換えができる。
【0061】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照して第２実施の形態および第３実施の形態について説明する。第１実施形態では、キャリヤ２２とリングギヤ２３との間において第２クラッチ３０が動力の伝達・遮断を行う場合について説明した。これに対し第２実施の形態における車両用駆動装置１００は、サンギヤ２１とリングギヤ２３との間において第２クラッチ３０が動力の伝達・遮断を行い、第３実施の形態における車両用駆動装置１０１は、サンギヤ２１とキャリヤ２２との間において第２クラッチ３０が動力の伝達・遮断を行う。なお、第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【0062】
図１０（ａ）は第２実施の形態における車両用駆動装置１００のスケルトン図であり、図１０（ｂ）は第３実施の形態における車両用駆動装置１０１のスケルトン図である。車両用駆動装置１００，１０１は、差動装置２０の回転要素のいずれか２つを第２クラッチ３０が連結するので、第１実施形態と同様の作用効果を実現できる。
【0063】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、第１係合子４０や第２係合子４３の数や形状、第２穴５２の数や形状は一例であり、適宜設定できる。
【0064】
実施形態では、第２クラッチ３０が、第１係合子４０及び第２係合子４３を備える二方向クラッチの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２係合子４３を省略して、第２クラッチ３０を一方向クラッチとすることは当然可能である。
【0065】
実施形態では、圧縮ばね４６としてねじりコイルばねを第２クラッチ３０に用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ねじりコイルばねの代わりに、圧縮コイルばね等の他の圧縮ばねを用いることは当然可能である。
【0066】
実施形態では、アクチュエータ６４を用いてトルクを伝達できる状態にする切換装置６０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。切換装置６０は、公知の機構を適宜設定できる。
【0067】
実施形態の切換装置６０は、リング６１やピン６２を介して第１係合子４０及び第２係合子４３の揺動を規制する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。リング６１を省略し、ピン６２の先端形状や第１係合子および第２係合子の形状を変更することで、ピンを介して第１係合子および第２係合子の揺動を規制することは当然可能である。また、ピンやリングに代えて、第２穴５２に第１係合子や第２係合子が進入できないようにする板状のシャッター等を設け、それを切換装置の一部とすることは当然可能である。
【0068】
実施形態では、切換装置６０のアクチュエータ６４が軸線方向の力を発生して第２クラッチ３０を断接する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。アクチュエータ６４の力の向きは、第２クラッチ３０を断接する機構に応じて適宜設定できる。
【0069】
実施形態では、第１係合子４０及び第２係合子４３が同一形状の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１係合子４０及び第２係合子４３の長さ、幅、厚さが互いに異なるようにすることは当然可能である。
【0070】
実施形態では、１組のギヤユニット（３つの回転要素）からなる差動装置２０を例示して説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。複数組のギヤユニットを組み合わせて、４つ以上の回転要素をもつ差動装置を構成することは当然可能である。以下、複数組のギヤユニットの一例を第１ギヤユニット及び第２ギヤユニットとして説明する。
【0071】
第１ギヤユニットは、第１サンギヤ、第１サンギヤとかみ合う第１ピニオン、第１ピニオンとかみ合う第１リングギヤ、及び、第１ピニオンを回転自在に支持する第１キャリヤからなる。第２ギヤユニットは、第２サンギヤ、第２サンギヤとかみ合う第２ピニオン、第２ピニオンとかみ合う第２リングギヤ、及び、第２ピニオンを回転自在に支持する第２キャリヤからなる。第１キャリヤと第２サンギヤとが連結され１つの回転要素（以下「第１回転要素」と称す）を構成する。第１リングギヤと第２キャリヤとが連結され別の回転要素（以下「第２回転要素」と称す）を構成する。第１キャリヤ及び第２サンギヤ（第１回転要素）にエンジン１３が連結される。第１リングギヤ及び第２キャリヤ（第２回転要素）に出力部材２７が連結される。第２リングギヤ（第３回転要素）に第１回転電機１１が連結される。第１サンギヤ（第４回転要素）に第２回転電機１２が連結される。２組のギヤユニットをもつ差動装置は４つの回転要素をもつ。
【0072】
この場合、出力部材２７に連結された第２回転要素と、第２回転電機１２に連結された第４回転要素と、を連結させる以外の、いずれか２つの回転要素を第２クラッチ３０に連結させることができる。さらに、この第２クラッチ３０を切る状態と第２クラッチ３０がつながる状態とを切り換える切換装置６０を備えることにより、実施形態で説明した作用効果と同様の作用効果を実現できる。
【0073】
実施形態では、遊星歯車装置を例示して差動装置２０を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。遊星歯車装置に代えて、トラクションを利用して動力を伝達する遊星ローラ装置を用いることは当然可能である。差動装置２０として遊星ローラ装置を用いることにより、振動や騒音をさらに小さくできると共に、バックラッシを無くすことができる。
【0074】
実施形態では、第１クラッチ１６に一方向クラッチを用いる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ドグクラッチ等のかみ合いクラッチや摩擦クラッチ等を第１クラッチ１６に用い、主制御ユニット７０からの制御信号によって、第１クラッチ１６により入力部材１４の正回転を許容し、入力部材１４の逆回転を規制することは当然可能である。
【符号の説明】
【0075】
１０，１００，１０１ 車両用駆動装置
１１ 第１回転電機
１２ 第２回転電機
１３ エンジン
１４ 入力部材
１６ 第１クラッチ
２０ 差動装置
２１ サンギヤ（回転要素）
２２ キャリヤ（回転要素）
２３ リングギヤ（回転要素）
２７ 出力部材
２９ 車輪
３０ 第２クラッチ
３１ 第１部材
３２ 第１面
３３ 第１穴
３４ 縁部
４０ 第１係合子
５０ 第２部材
５２ 第２穴
５３ 縁部
６０ 切換装置
Ｏ 軸線
１１ 第１回転電機
１２ 第２回転電機
１３ エンジン
１４ 入力部材
１６ 第１クラッチ
２０ 差動装置
２１ サンギヤ（回転要素）
２２ キャリヤ（回転要素）
２３ リングギヤ（回転要素）
２７ 出力部材
２９ 車輪
３０ 第２クラッチ
３１ 第１部材
３２ 第１面
３３ 第１穴
３４ 縁部
４０ 第１係合子
５０ 第２部材
５２ 第２穴
５３ 縁部
６０ 切換装置
Ｏ 軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】