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Patent Searching and Data


Title:
GEAR TRAIN UNIT WITH MOTOR GENERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/051056
Kind Code:
A1
Abstract:
A gear train unit with a motor generator has a first planetary gear mechanism, a second planetary gear mechanism, an input shaft, an output shaft, a first clutch, and a second clutch. The first planetary gear mechanism has a first sun gear, a first ring gear, and a first carrier. The second planetary gear mechanism has a second sun gear, a second ring gear, and a second carrier. The second sun gear is connected to the first sun gear. The input shaft is connected to the second ring gear. The output shaft is connected to both the first ring gear and the second carrier. The first clutch selectively connects and disconnects the first carrier to and from the motor generator. The second clutch selectively connects and disconnects the first sun gear and the second sun gear to and from the motor generator.

Inventors:
OTA HIROFUMI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/068347
Publication Date:
April 23, 2009
Filing Date:
October 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOYOTA MOTOR CO LTD (JP)
OTA HIROFUMI (JP)
International Classes:
B60K6/365; B60K6/26; B60K6/40; B60K6/445; B60K6/543; B60K6/547; B60L50/15; B60L50/16; B60W10/08; B60W10/10; B60W20/00; F16H3/66; F16H3/72; F16H61/02; F16H61/68; F16H61/684; F16H63/40; F16H63/50; H02K7/10; F16H59/74; F16H61/686
Foreign References:
JP2005112019A2005-04-28
JP2006341647A2006-12-21
JPS5085019A1975-07-09
JP2007083934A2007-04-05
JP2006298067A2006-11-02
Attorney, Agent or Firm:
ONDA, Hironori et al. (Ohmiya-cho 2-chomeGifu-shi, Gifu 31, JP)
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Claims:
 動力伝達経路上に配置される、モータジェネレータ付きギアトレーンユニットにおいて、
 第1サンギア、第1リングギア及び第1キャリアを備える第1遊星歯車機構と、
 第2サンギア、第2リングギア及び第2キャリアを備える第2遊星歯車機構であって、前記第2サンギアは前記第1サンギアに接続されていることと、
 前記第2リングギアに接続された入力軸と、
 前記第1リングギア及び前記第2キャリアの双方に接続される出力軸と、
 前記第1キャリアを前記モータジェネレータに対して選択的に切断及び接続する第1クラッチと、
 前記第1サンギア及び前記第2サンギアを、前記モータジェネレータに対して選択的に切断及び接続する第2クラッチと、
を備えることを特徴とするギアトレーンユニット。
 前記ギアトレーンユニットの動力伝達モードは、前記第1クラッチを切断状態とし前記第2クラッチを接続状態とする第1の動力伝達モードと、前記第1クラッチを接続状態とし前記第2クラッチを切断状態とする第2の動力伝達モードとを含む請求項1に記載のギアトレーンユニット。
 前記ギアトレーンユニットの動力伝達モードはさらに、前記第1クラッチ及び第2クラッチの双方を接続状態にする第3の動力伝達モードを含む請求項1又は2に記載のギアトレーンユニット。
 前記第1クラッチ及び第2クラッチは、前記モータジェネレータの径方向内側に設置されている請求項1~3のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 前記第1クラッチ及び第2クラッチは、前記モータジェネレータと前記第1遊星歯車機構との間に挟み込まれる態様で配置されている請求項1~3のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 前記モータジェネレータは第1のモータジェネレータであって、前記ギアトレーンユニットは、前記出力軸に接続された第2のモータジェネレータを更に備える請求項1~5のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 前記第2のモータジェネレータは、前記出力軸の、前記第2遊星歯車機構の出力側における前記出力軸の外周に配置されている請求項6に記載のギアトレーンユニット。
 前記第2のモータジェネレータによる回生発電時には、前記第1クラッチ及び前記第2クラッチの双方が切断状態にされる請求項6又は7に記載のギアトレーンユニット。
 前記出力軸よりも出力側に配置される最終出力軸と、第3遊星歯車機構と、第3クラッチと、ブレーキとを更に備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと、
 前記出力軸に接続される第3リングギアと、
 前記最終出力軸に接続される第3キャリアと
を有し、
 前記第3クラッチは、前記第3リングギア及び第3キャリアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 前記出力軸よりも出力側に配置される最終出力軸と、第3遊星歯車機構と、第3クラッチと、ブレーキとを更に備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと
 前記出力軸に接続される第3リングギアと、
 前記最終出力軸に接続される前記第3キャリアと、
を有し、
 前記第3クラッチは、前記第3サンギア及び第3リングギアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 第3遊星歯車機構と、ブレーキと、第3クラッチとを備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと、
 第3リングギアと、
 前記第3リングギアより動力が入力される第3キャリアと
を有し、
 前記第3クラッチは、前記第3リングギア及び第3キャリアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 第3遊星歯車機構と、ブレーキと、第3クラッチとを備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと、
 第3リングギアと、
 前記第3リングギアより動力が入力される第3キャリアと
を有し
 前記第3クラッチは、前記第3サンギア及び第3リングギアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 前記出力軸よりも出力側に配置される最終出力軸と、第3遊星歯車機構と、第3クラッチと、ブレーキとを更に備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと、
 前記最終出力軸に接続される第3リングギアと、
 前記出力軸に接続される前記第3キャリアと
を有し、
 前記第3クラッチは、前記第3サンギア及び第3キャリアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 前記出力軸よりも出力側に配置される最終出力軸と、第3遊星歯車機構と、第3クラッチと、ブレーキとを更に備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと、
 前記出力軸に接続される第3キャリアと、
 前記最終出力軸に接続される前記第3リングギアと
を有し、
 前記第3クラッチは、前記第3サンギア及び第3リングギアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 第3遊星歯車機構と、ブレーキと、第3クラッチとを備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと、
 前記入力軸に接続される第3リングギアと、
 前記第3リングギアより動力が入力される第3キャリアと
を有し、
 前記第3クラッチは、前記第3サンギア及び第3キャリアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
 第3遊星歯車機構と、ブレーキと、第3クラッチとを備え、前記第3遊星歯車機構は、
 第3サンギアと、
 前記入力軸に接続される第3リングギアと、
 前記第3リングギアより動力が入力される第3キャリアと
を有し、
 前記第3クラッチは、前記第3サンギア及び第3リングギアを選択的に切断及び接続し、
 前記ブレーキは、前記第3サンギアの回転を選択的に停止させる請求項1~8のいずれか一項に記載のギアトレーンユニット。
請求項1~16のいずれか一項に記載のギアトレーンユニットは、ハイブリッド車両の内燃機関と駆動輪との間にある動力伝達経路上に配置されているギアトレーンユニット。
Description:
モータジェネレータ付きギアト ーンユニット

 本発明は、動力伝達経路上に配置される モータジェネレータ付きギアトレーンユニ トに関し、特にハイブリッド車両への適用 好適なギアトレーンユニットに関するもの ある。

 近年、内燃機関及びモータジェネレータ いった複数種類の駆動源を備えるハイブリ ド車両が実用化されている。特開2006-258140 公報には、内燃機関と駆動輪との間の動力 達経路上に、モータジェネレータを一体に み込んだギアトレーンユニットを備えたハ ブリッド車両が開示されている。

 図10は、上記公報に記載されたギアトレ ンユニットの構成を示す。図10に示すように 、ギアトレーンユニットは、3つの遊星歯車 構P1~P3と、2つのモータジェネレータMG1,MG2と 備えている。各遊星歯車機構P1~P3は、サン ア、リングギア及びキャリアを備えている

 当該ギアトレーンユニットにおいて、ハ ブリッド車両の内燃機関に接続される入力 Inには、第1遊星歯車機構P1の第1キャリア1c 一体回転可能に接続されている。第1遊星歯 機構P1の第1サンギア1sには、第1モータジェ レータMG1が一体回転可能に接続されている 第1遊星歯車機構P1の第1リングギア1rには、 2モータジェネレータMG2が一体回転可能に接 続されている。

 第2モータジェネレータMG2に関して内燃機 関とは反対側には、第2遊星歯車機構P2と第3 星歯車機構P3とが並んで配置されている。第 2遊星歯車機構P2の第2サンギア2sと第3遊星歯 機構P3の第3サンギア3sとは互いに一体回転可 能に接続されている。また第2遊星歯車機構P2 の第2キャリア2cと第3遊星歯車機構P3の第3リ グギア3rとが、一体回転可能に接続されてい る。互いに一体回転可能に接続された第2サ ギア2s及び第3サンギア3sは、上記第1リング ア1rに一体回転可能に接続されている。互い に一体回転可能に接続された第2キャリア2cと 第3リングギア3rとは、当該ギアトレーンユニ ットの出力軸Outに接続されている。

 さらにこのギアトレーンユニットには、 2リングギア2rの回転を停止可能なブレーキB と、第1キャリア1cと第3キャリア3cとを切断及 び接続可能なクラッチCとが設けられている そしてブレーキB及びクラッチCの係合状態の 切り替えを通じて、当該ギアトレーンユニッ トの動力伝達形態は3通りに切り替えられる うになっている。

 ところで、図10のモータジェネレータ付き アトレーンユニットにおいて、ブレーキBの 合時に、ブレーキB及び第2リングギア2rの間 に滑り、いわゆる引き摺りが発生することか ら、動力伝達効率が低下する。そのため、そ うしたブレーキBを備える上記従来のモータ ェネレータ付きギアトレーンユニットでは 引き摺りによる動力伝達率の低下は避けら ない。

特開2006-258140号公報

 本発明の目的は、動力伝達率の低下を抑制 ることのできるモータジェネレータ付きギ トレーンユニットを提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明の第1の 態様に従い、動力伝達経路上に配置される、 モータジェネレータ付きギアトレーンユニッ トが提供される。該ギアトレーンユニットは 、第1遊星歯車機構と、第2遊星歯車機構と、 力軸と、出力軸と、第1クラッチと、第2ク ッチとを備える。第1遊星歯車機構は、第1サ ンギア、第1リングギア及び第1キャリアを備 る。第2遊星歯車機構は、第2サンギア、第2 ングギア及び第2キャリアを備える。前記第 2サンギアは前記第1サンギアに接続されてい 。入力軸は、前記第2リングギアに接続され ている。出力軸は、前記第1リングギア及び 記第2キャリアの双方に接続される。第1クラ ッチは、前記第1キャリアを前記モータジェ レータに対して選択的に切断及び接続する 第2クラッチは、前記第1サンギア及び前記第 2サンギアを、前記モータジェネレータに対 て選択的に切断及び接続する。

本発明の第1実施形態に係るモータジェ ネレータ付きギアトレーンユニットの構成を 模式的に示す図。 図1のギアトレーンユニットの作動態様 を示す図。 図1のアトレーンユニットの共線図。 図1の第1実施形態のギアトレーンユニ トの変形例についてその全体構成を模式的 示す略図。 本発明の第2実施形態に係るモータジェ ネレータ付きギアトレーンユニットの構成を 模式的に示す略図。 (a)は、本発明に係るモータジェネレー 付きギアトレーンユニットの第3実施形態に ついてその構成を模式的に示す略図、(b)は、 第3実施形態のモータジェネレータ付きギア レーンユニットの変形例についてその構成 模式的に示す略図である。 (a)は、第3実施形態のモータジェネレー タ付きギアトレーンユニットのその他の変形 例についてその構成を模式的に示す略図であ り、(b)は、図7(a)のモータジェネレータ付き アトレーンユニットの更なる変形例につい その構成を模式的に示す略図である。 (a)は、本発明に係るモータジェネレー 付きギアトレーンユニットの第4実施形態に ついてその構成を模式的に示す略図であり、 (b)は、第4実施形態のモータジェネレータ付 ギアトレーンユニットの変形例についてそ 構成を模式的に示す略図である。 (a)は、4実施形態のモータジェネレータ 付きギアトレーンユニットのその他の変形例 についてその全体構成を模式的に示す略図で あり、(b)は、図8(a)のモータジェネレータ付 ギアトレーンユニットの更なる変形例につ てその構成を模式的に示す略図である。 従来のモータジェネレータ付きギアト レーンユニットの全体構成を模式的に示す図 。

 以下、本発明を具体化した第1の実施の形 態に係るモータジェネレータ付きギアトレー ンユニットを、図1~図4に従って説明する。本 実施の形態のギアトレーンユニットは、内燃 機関及びモータジェネレータといった2種類 駆動源を備えるハイブリッド車両に設けら ている。ギアトレーンユニットは、内燃機 と駆動輪との間の動力伝達経路に配置され 。また本実施の形態のギアトレーンユニッ には、2つのモータジェネレータが一体に組 まれている。

 図1に示すように、このギアトレーンユニ ットには、入力側、すなわち内燃機関側から 順に、第1モータジェネレータMG1、第1遊星歯 機構P1、第2遊星歯車機構P2及び第2モータジ ネレータMG2が配置されている。第1遊星歯車 機構P1及び第2遊星歯車機構P2はそれぞれ、サ ギア、キャリア、リングギアの3要素を備え 、差動歯車機構を構成する。

 第1モータジェネレータMG1は、当該ギアト レーンユニットの入力軸Inの外周に配設され いる。入力軸Inはトルクコンバータやクラ チを介して内燃機関の出力軸に接続されて る。第1モータジェネレータMG1は、第1クラッ チC1及び第2クラッチC2を介して第1遊星歯車機 構P1に接続されている。より詳しくは、第1モ ータジェネレータMG1の回転子は、第1クラッ C1を介して第1遊星歯車機構P1の第1キャリア1c に一体回転可能に接続されている。第1モー ジェネレータMG1の回転子は、第2クラッチC2 介して第1遊星歯車機構P1の第1サンギア1sに 体回転可能に接続されている。本実施の形 のギアトレーンユニットにおいて、第1クラ チC1及び第2クラッチC2は、第1モータジェネ ータMG1の内周部に収容されるように設置さ ている。

 第1遊星歯車機構P1の出力側、すなわち駆 輪側には、第2遊星歯車機構P2が配置されて る。第2遊星歯車機構P2の第2リングギア2rは 当該ギアトレーンユニットの入力軸Inに一 回転可能に接続され、第2遊星歯車機構P2の 2サンギア2sは、第1遊星歯車機構P1における 1サンギア1sに一体回転可能に接続されてい 。また第2遊星歯車機構P2の第2キャリア2cは 第1遊星歯車機構P1における第1リングギア1r び駆動輪に接続される当該ギアトレーンユ ットの出力軸Outに一体回転可能に接続され いる。

 本実施の形態では、出力軸Outは、第2遊星 歯車機構P2の外側を通って第1遊星歯車機構P1 おける第1リングギア1rに接続されている。 して出力軸Outにおける、第2遊星歯車機構P2 外側を通る部分には、第2キャリア2c及び第1 リングギア1rと一体回転可能なパーキングギ PGが設けられている。このパーキングギアPG の回転は、パーキングロッドによって停止可 能になっており、これによりハイブリッド車 両の駐車時には出力軸Outの回転が停止される 。

 第2遊星歯車機構P2の出力側、すなわち駆 輪側には、第2モータジェネレータMG2が、出 力軸Outの外周に配置されている。第2モータ ェネレータMG2の回転子は出力軸Outに一体回 可能に接続されている。

 図2に示すように、本実施の形態のギアト レーンユニットは、上記第1クラッチC1及び第 2クラッチC2の状態によって、その動力伝達の 態様を3通りに切り替えることができるよう なっている。以下、こうした本実施の形態 ギアトレーンユニットの各動力伝達モード ついて説明する。

 図2に示されるように、本ギアトレーンユ ニットは、第1モータジェネレータMG1による 関出力のアシストを行うハイブリッド(HV)モ ドとして、低出力HVモード(第1の動力伝達モ ード)及び高出力HVモード(第2の動力伝達モー )の2つの動力伝達モードを備えている。ま 本ギアトレーンユニットは、入力軸Inと出力 軸Outとを機械的に直結するトランスミッショ ン(T/M)直結モード(第3の動力伝達モード)を備 ている。図3は、本実施の形態のモータジェ ネレータ付きギアトレーンユニットにおける 上記3つの動力伝達モードでの共線図である

 低出力HVモードでは、第1クラッチC1が接 状態になるとともに、第2クラッチC2が切断 態となる。このときの第1モータジェネレー MG1の回転子は、第1遊星歯車機構P1の第1キャ リア1cに一体回転可能に接続される。このと のギアトレーンユニットの出力軸Outには、 力軸Inより入力された内燃機関の動力と、 1モータジェネレータMG1で発生した動力とが 成されて出力される。

 高出力HVモードでは、第1クラッチC1が切 状態となり、第2クラッチC2が接続状態とな 。このときの第1モータジェネレータMG1の回 子は、第1遊星歯車機構P1の第1サンギア1s及 第2遊星歯車機構P2の第2サンギア2sの双方に 体回転可能に接続される。このときのギア レーンユニットの出力軸Outにも、入力軸In り入力された内燃機関の動力と、第1モータ ェネレータMG1の発生した動力とが合成され 出力される。ただし、このときの第1モータ ジェネレータMG1のトルクは、上記低出力HVモ ド時よりも増幅されて出力される。そのた 、高出力HVモード時では、低出力HVモード時 より高い出力が得られる。

 T/M直結モードでは、第1クラッチC1及び第2 クラッチC2の双方が接続状態になる。このと の第1モータジェネレータMG1の回転子は、第 1遊星歯車機構P1における第1サンギア1s及び第 1キャリア1cの双方に一体回転可能に接続され る。こうして第1遊星歯車機構P1の第1サンギ 1s及び第1キャリア1cが一体回転するように接 続されると、第1遊星歯車機構P1及び第2遊星 車機構P2の全要素が一体回転する。その結果 、ギアトレーンユニットの入力軸Inと出力軸O utとが機械的に一体回転する。

 本実施の形態のギアトレーンユニットで 、状況に応じて3通りの動力伝達モードの切 り替えが可能となっている。そして、市街地 を走行するときのような低中速走行時には、 要求される出力に応じて上記2つのHVモードを 使い分けながら使用し、高速走行時には、上 記T/M直結モードを使用することで、高効率走 行が可能となる。

 また第1モータジェネレータMG1の回生発電 時には、上記2つのHVモードを切り替えること で、より発電効率の高い回転速度で発電を行 わせることも可能となる。具体的には、本実 施の形態では、車速及び機関回転速度に基づ いて、より発電効率の高い回転速度で第1モ タジェネレータMG1が回転されるように、第1 ラッチC1及び第2クラッチC2の接続状態を選 することで、効率良く回生発電を行わせる うにしている。

 また第2モータジェネレータMG2による回生 発電を行うときには、第1クラッチC1及び第2 ラッチC2の双方が切断された状態となる。こ のときの第1遊星歯車機構P1及び第2遊星歯車 構P2の全要素は空回りし、ギアトレーンユニ ットは、入力軸Inと出力軸Outとの間で動力が 達されない、いわゆるニュートラルの状態 なる。このときには、駆動輪より入力され 動力の全てが第2モータジェネレータMG2の回 生発電に割り当てられるようになり、第2モ タジェネレータMG2の回生発電を効率良く行 ことができるようになる。

 ギアトレーユニットでは、出力軸Outに直 に接続される第2モータジェネレータMG2の作 動条件を状況に応じて切り替えることで、ト ルクアシストや回生発電を効果的に行なわせ ることができる。また上記第1クラッチC1及び 第2クラッチC2の切断及び接続状態の切り替え に伴う駆動力の変化、いわゆる変速ショック を第2モータジェネレータMG2に吸収させるこ が可能でもある。

 本実施の形態は、以下の利点を有する。
 (1)本実施の形態では、モータジェネレータ きギアトレーンユニットを、以下の(a)~(f)に 示される態様で構成するようにしている。
(a)第1サンギア1s、第1リングギア1r及び第1キ リア1cを備える第1遊星歯車機構P1を備えるこ と。
(b)同様に第2サンギア2s、第2リングギア2r及び 第2キャリア2cを備え、且つその第2サンギア2s が第1遊星歯車機構P1の第1サンギア1sに接続さ れた第2遊星歯車機構P2を備えること。
(c)第2遊星歯車機構P2の第2リングギア2rに当該 ギアトレーンユニットの入力軸Inを接続する と。
(d)第1遊星歯車機構P1の第1リングギア1r及び第 2遊星歯車機構P2の第2キャリア2cのそれぞれに 当該ギアトレーンユニットの出力軸Outを接続 すること。
(e)第1遊星歯車機構P1の第1キャリア1cと第1モ タジェネレータMG1との接続を選択的に断接 る第1クラッチC1を備えること。
(f)第1遊星歯車機構P1及び第2遊星歯車機構P2の サンギア(第1サンギア1s、第2サンギア2s)と第1 モータジェネレータMG1との接続を選択的に断 接する第2クラッチC2を備えること。

 このように構成された本実施の形態のギ トレーンユニットでは、第1クラッチC1及び 2クラッチC2の切り替えを通じて、ブレーキ 設けることなく、3通りの動力伝達態様の切 り替えが可能となる。したがって、ブレーキ の引き摺りによる動力伝達効率の低下を被る ことなく、より効率的な動力伝達を行うこと ができる。

 (2)本実施の形態のギアトレーンユニット 、上記のような動力伝達態様、すなわち、 出力HVモード、高出力HVモード、及びT/M直結 モードの切り替えを比較的少ない部品点数で 実現することができる。そのため、ギアトレ ーンユニットの製造コストの増加を抑えるこ とができる。

 (3)本実施の形態では、低中速走行時、す わち出力軸Outの低中速回転時において、高 力が必要なときには第1クラッチC1を切断状 とし、かつ第2クラッチC2を接続状態にする 低中速走行時以外のときには、第1クラッチ を接続状態とし、かつ前記第2クラッチを切 状態にする。その結果、第1モータジェネレ タMG1によるトルクアシストを、要求出力に じて効率的に行うことができる。

 (4)本実施の形態では、第1モータジェネレ ータMG1の回生発電時に、より発電効率の高い 回転速度で第1モータジェネレータMG1が回転 るように、高出力HVモードと低出力HVモード を切り替えるようにしている。そのため、 1モータジェネレータMG1による回生発電をよ り効率的に行うことができる。

 (5)本実施の形態では、高速走行時、すな ち出力軸Outの高速回転時には、第1クラッチ C1及び第2クラッチC2は共に接続状態である。 れにより、ギアトレーンの入力軸Inと出力 Outとが一体回転可能に機械的に直結された 態となる。従って、第1モータジェネレータM G1の作動に伴う電気ロスによる動力伝達効率 低下を回避することが可能となるので、高 率走行を実現することができる。

 (6)本実施の形態では、第1クラッチC1及び 2クラッチC2を双方共に、第1モータジェネレ ータMG1の内周部に設置しているため、ギアト レーンユニットの全長、すなわちギアトレー ンユニットの軸方向における、入力軸Inから 力軸Outまでの長さが大きくなることを回避 ることができる。また第1モータジェネレー タMG1の内周部には、第1クラッチC1、第2クラ チC2及び入力軸Inのみが配置され、遊星歯車 構P1,P2は配置されていないため、第1モータ ェネレータMG1の外径の拡大、つまりギアト ーンユニットの外径の拡大を抑えることが 能になる。そのため、ギアトレーンユニッ の小径化が特に要望されるFR車、その全長 制約のあるFF車のいずれにおいても、良好な 搭載性を確保することができる。

 (7)本実施の形態では、第1モータジェネレ ータMG1に加え、出力軸Outに接続された第2モ タジェネレータMG2が設けられている。その め、2つのモータジェネレータによって、よ 効果的なトルクアシストや回生発電を行う とができるようになる。また第1クラッチC1 び第2クラッチC2の断接状態の切り替えに伴 駆動力の変化、いわゆる変速ショックを第2 モータジェネレータMG2に吸収させることがで きる。

 (8)本実施の形態では、第2モータジェネレ ータMG2は、出力軸Outにおける、第2遊星歯車 構P2の出力側の部位の外周に配置されている 。そのため、第2モータジェネレータMG2の内 に配置されるのは、出力軸Outのみとなる。 って、第2モータジェネレータMG2の外径を小 くすることができるので、ギアトレーンユ ットの外径を小さく抑えることができる。

 (9)第2モータジェネレータMG2の回生発電時 には、第1クラッチC1及び第2クラッチC2の双方 を切断状態として、第1遊星歯車機構P1及び第 2遊星歯車機構P2の各要素を空回りさせるよう にしている。これにより、駆動輪より入力さ れた動力の全てを第2モータジェネレータMG2 回生発電に割り当てることができ、効率的 回生発電を行うことができるようになる。

 (10)ギアトレーンユニットの構造が、出力 側から順に、第2モータジェネレータMG2、遊 歯車機構P1,P2、第1モータジェネレータMG1に 切られていることから、それら3つの部位を に組付けていくことで、ギアトレーンユニ トを製造することができる。そのため、ギ トレーンユニットの組み立てを、比較的簡 に行うことができる。

 (11)本実施の形態では、出力軸Outが第2遊 歯車機構P2の外側を通って第1遊星歯車機構P1 の第1リングギア1rに接続されている。出力軸 Outにおける、第2遊星歯車機構P2の外側を通る 部分に、パーキングギアPGが設置されている パーキングギアPGは、大きな駆動力に対し 出力軸Outを確実に固定するため、その外径 ある程度以上に大きくする必要がある。出 軸Outが遊星歯車機構のサンギアに接続され 構成のギアトレーン装置では、そのままで パーキングギアの外径を十分に確保するこ ができないため、パーキングギアを別途に 置する必要がある。その点、本実施の形態 は、出力軸Outの第2遊星歯車機構P2における 外側を通る部分にパーキングギアPGが設置さ れるようになっていることから、大径のパー キングギアPGを容易に設置することができる

 上記実施の形態のモータジェネレータ付 ギアトレーンユニットは、図4に示すような 構成とすることもできる。図1に示したギア レーンユニットでは、入力側(内燃機関側)か ら、第1モータジェネレータMG1、第1遊星歯車 構P1、第2遊星歯車機構P2、第2モータジェネ ータMG2がこの順に配置されている。図4のギ アトレーンユニットでは、入力側(内燃機関 )から順に、第2遊星歯車機構P2、第1モータジ ェネレータMG1、第1遊星歯車機構P1、第2モー ジェネレータMG2が配置されている。図4のギ トレーンユニットであっても、ギアトレー ユニットの各構成要素の接続関係は、図1の ギアトレーンユニットのそれと同じである。 このように各ユニットの配置順序を変更した 構成においても、各構成要素の接続関係は同 じであるため、第1の実施の形態のものと同 の利点を得ることができる。すなわち、図4 ギアトレーンユニットは、上記(1)~(11)の利 と同様の利点を有する。

 続いて、本発明の第2の実施の形態に係る モータジェネレータ付きギアトレーンユニッ トについて、図5に従って説明する。以下、 2~第4の実施の形態において、前述の第1の実 の形態と同様の部材については同一の符号 付してその詳細な説明は省略する。

 第1の実施の形態では、第1クラッチC1及び 第2クラッチC2を、第1モータジェネレータMG1 内周部に配置することで、ギアトレーユニ トの軸方向長さを短縮する。ただし、FR車で は、ギアトレーンユニットの軸方向長さにつ いての制約はFF車に比して緩く、むしろギア レーンユニットの径方向の大きさの縮小が く要望される。そこで本実施の形態では、 アトレーンユニットを以下のように構成す ことで、同等の機能を維持したまま、その 方向の大きさの更なる縮小を図るようにし いる。

 図5に示すように、本実施の形態のギアト レーンユニットは、第1の実施の形態のもの 同様に、入力軸In、出力軸Out、2つのモータ ェネレータMG1,MG2、2つの遊星歯車機構P1,P2、 び2つのクラッチC1,C2を備えており、また各 成要素の接続関係も第1の実施の形態と同様 とされている。ただし、本実施の形態のギア トレーンユニットでは、その第1クラッチC1及 び第2クラッチC2の配設位置が、第1の実施の 態とは異なっている。具体的には、本実施 形態のギアトレーンユニットでは、第1クラ チC1及び第2クラッチC2は、第1モータジェネ ータMG1と第1遊星歯車機構P1との間に挟み込 れる態様で配置されている。換言すれば、 実施の形態では、ギアトレーユニットの入 側から順に、第1モータジェネレータMG1、第 1クラッチC1及び第2クラッチC2からなるクラッ チ部、及び第1遊星歯車機構P1が配置されてい る。

 本実施の形態のギアトレーンユニットの 能は、第1の実施の形態のものと同様であり 、基本的には第1の実施の形態と同様の利点 有する。すなわち、本実施の形態のモータ ェネレータ付きギアトレーンユニットでも 上記(1)~(5)、(7)~(11)に記載の利点と同様、或 はそれに準じた利点を有する。また、これ に加え、本実施の形態のギアトレーユニッ では、入力軸Inのみが第1モータジェネレー MG1の内周部に配置され、その結果、第1モー ジェネレータMG1の外径を、ひいてはギアト ーンユニットの外径をより小さくすること できる。そのため、本実施の形態のギアト ーンユニットの外径の更なる縮小が可能で り、特にFR車への搭載性の好適なものとな ている。

 また、本実施の形態のギアトレーンユニ トについても、第1の実施の形態と同様に各 構成要素の配置の順序を変更することが可能 である。すなわち、本実施の形態のギアトレ ーンユニットについても、入力側(内燃機関 )から順に、第2遊星歯車機構P2、第1モータジ ェネレータMG1、第1遊星歯車機構P1、第2モー ジェネレータMG2が配置されるように、各構 要素の配置の順序を変更することが可能で る。このように配置の順序を変更した場合 も、各構成要素の接続関係が同じであれば 第2の実施の形態と同様の利点を有すること できる。

 次に、本発明の第3の実施の形態に係るモ ータジェネレータ付きギアトレーンユニット を、図6(a)に従って説明する。本実施の形態 ギアトレーンユニットは、第1の実施の形態 ギアトレーンユニットに、出力を増幅する めのアンダードライブ機構を増設したもの なっている。

 図6(a)に示すように、本実施の形態におい て増設したアンダードライブ機構は、第2モ タジェネレータMG2の出力側に設置されてい 。このアンダードライブ機構は、第3遊星歯 機構P3と第3クラッチC3とブレーキBとを含む

 本実施の形態では、ギアトレーンユニッ における出力軸Outは、第3遊星歯車機構P3の 3リングギア3rに一体回転可能に接続されて る。そして第3遊星歯車機構P3の第3キャリア 3cは、本実施の形態のギアトレーンユニット おける、最終的な出力軸である最終出力軸F Oに一体回転可能に接続されている。また本 施の形態のギアトレーンユニットには、上 第3リングギア3rと上記第3キャリア3cを選択 に切断及び接続する第3クラッチC3と、第3遊 歯車機構P3の第3サンギア3sの回転を選択的 停止させるブレーキBとが設けられている。

 本実施の形態のモータジェネレータ付き アトレーンユニットでは、第3クラッチC3に って第3リングギア3rと第3キャリア3cとを一 回転可能に接続すると共に、ブレーキBを解 除状態にすると、第3遊星歯車機構P3の各要素 が一体回転する。従って、最終出力軸FOと上 出力軸Outとが一体回転する。すなわち、出 軸Outの出力がそのまま最終出力軸FOから出 されるようになる。

 第3クラッチC3を切断状態にすることによ て第3リングギア3rと第3キャリア3cとを個別 回転可能とすると共に、ブレーキBにより第 3サンギア3sの回転を停止させると、最終出力 軸FOには、上記出力軸Outの回転が減速して伝 される。すると、最終出力軸FOでは、出力 Outのトルクが増幅されて出力される。よっ 、このときのギアトレーンユニットの出力 増幅されることになる。

 以上説明した本実施の形態に係るモータ ェネレータ付きギアトレーンユニットでは 第1の実施の形態の利点に加え、更に次の利 点を有する。すなわち、本実施の形態では、 アンダードライブ機構による出力の増幅が可 能なため、更なる出力の向上が可能になる。 また、仮に第1の実施の形態と出力が同じで れば、第1モータジェネレータMG1をより小型 することができるようになる。本実施の形 のギアトレーンユニットに採用したアンダ ドライブ機構は、第2の実施の形態のモータ ジェネレータ付きギアトレーンユニットにも 同様に適用可能となっている。

 また本実施の形態に係るモータジェネレ タ付きギアトレーンユニットのアンダード イブ機構は、図6Bに示されるような構成と ることもできる。図6Bに示されるモータジェ ネレータ付きギアトレーンユニットにおいて も、第2モータジェネレータMG2の出力側にア ダードライブ機構が設置されている。そし そのアンダードライブ機構は、上記実施の 態のものと同様に、第3遊星歯車機構P3と第3 ラッチC3とブレーキBとを有している。

 図6Bのギアトレーンユニットにおいて、 力軸Outは、第3遊星歯車機構P3の第3リングギ 3rに一体回転可能に接続されている。そし 第3遊星歯車機構P3の第3キャリア3cは、本実 の形態のギアトレーンユニットにおける最 出力軸FOに一体回転可能に接続されている。 更に、上記実施形態と同様に、第3遊星歯車 構P3の第3サンギア3sの回転を選択的に停止さ せるブレーキBが設けられてもいる。

 ただし、図6Bのギアトレーンユニットで 、その第3クラッチC3は、第3遊星歯車機構P3 上記第3サンギア3sと上記第3リングギア3rと 選択的に切断及び接続する。このように構 されたギアトレーンユニットにおいても、 のアンダードライブ機構は、上記実施の形 のものとほぼ同様に機能する。

 またこうしたアンダードライブ機構は、 アトレーンユニットの入力側、すなわち内 機関側に配置することもできる。図7(a)に示 されるギアトレーンユニットでは、第1モー ジェネレータMG1の入力側に、第3遊星歯車機 P3と、第3クラッチC3及びブレーキBが配置さ ている。ここで内燃機関からの動力は、こ 第3遊星歯車機構P3の第3リングギア3rに入力 れ、第1の実施の形態のギアトレーンユニッ トにおける入力軸Inは、その第3遊星歯車機構 P3の第3キャリア3cに一体回転可能に接続され 。また上記第3クラッチC3は、上記第3リング ギア3rと上記第3キャリア3cとを選択的に切断 び接続するように設置され、上記ブレーキB は、第3遊星歯車機構P3の第3サンギア3sの回転 を選択的に停止させるように設置されている 。このようにアンダードライブ機構をギアト レーンユニットの入力側に配置した場合にも 、アンダードライブ機構を出力側に配置した 場合と同様の利点を有することができる。

 更に、ギアトレーンユニットの入力側に 置されるアンダードライブ機構の構成を図7 (b)に示されるように変更することもできる。 図7(b)に示されるギアトレーンユニットのア ダードライブ機構においては、その第3クラ チC3が、第3遊星歯車機構P3の第3サンギア3s 第3リングギア3rとを選択的に切断及び接続 るように配置されている以外は、図7(a)のギ トレーンユニットと同じである。図7(b)のア ンダードライブ機構を備えたギアトレーンユ ニットの利点は、図7(a)のギアトレーンユニ トのそれと基本的に同じである。

 次に、本発明の第4の実施の形態に係るモ ータジェネレータ付きギアトレーンユニット を、図8(a)に従って説明する。本実施の形態 ギアトレーンユニットは、第1の実施の形態 ギアトレーンユニットに、出力回転速度を 速するためのオーバードライブ機構を増設 たものとなっている。

 図8(a)に示すように、本実施の形態におい て増設したオーバードライブ機構は、第2モ タジェネレータMG2の出力側に設置されてい 。このオーバードライブ機構は、第3の実施 形態におけるアンダードライブ機構と同様 、第3遊星歯車機構P3と、第3クラッチC3及び レーキBを含む。

 ただし、本実施の形態のギアトレーンユ ットでは、第1の実施の形態のギアトレーン ユニットにおける出力軸Outは、第3遊星歯車 構P3の第3キャリア3cに一体回転可能に接続さ れている。そして第3遊星歯車機構P3の第3リ グギア3rが、本実施の形態のギアトレーンユ ニットにおける最終出力軸FOに一体回転可能 接続されている。また本実施の形態のギア レーンユニットでは、第3遊星歯車機構P3の 3サンギア3sと上記第3キャリア3cを選択的に 断及び接続する第3クラッチC3と、第3サンギ ア3sの回転を選択的に停止するブレーキBとが 設けられている。

 このように構成された本実施の形態のモ タジェネレータ付きギアトレーンユニット は、第3クラッチC3によって第3サンギア3sと 3キャリア3cとを一体回転可能に接続すると に、ブレーキBを解除状態にすると、第3遊 歯車機構P3の全要素が一体回転する。従って 、最終出力軸FOと上記出力軸Outとが一体回転 る。すなわち、出力軸Outの出力が最終出力 FOに出力されるようになる。

 第3クラッチC3の状態が切断状態になるこ によって第3サンギア3sと第3キャリア3cとを 別に回転可能とすると共に、ブレーキBによ り第3サンギア3sの回転を停止させると、最終 出力軸FOには、上記出力軸Outの回転が増速し 伝達される。すなわち、最終出力軸FOの回 速度は、出力軸Outの回転速度よりも大きく る。

 以上説明した本実施の形態に係るモータ ェネレータ付きギアトレーンユニットでは 第1の実施の形態の利点に加え、更に次の利 点を得ることができる。すなわち、本実施の 形態では、増設したオーバードライブ機構に よる出力回転速度の増速が可能であるため、 T/M直結モードにおける車速を更に大きくする ことができるようになる。本実施の形態のギ アトレーンユニットに採用したオーバードラ イブ機構は、第2の実施の形態のモータジェ レータ付きギアトレーンユニットにも同様 適用可能となっている。

 また本実施の形態に係るモータジェネレ タ付きギアトレーンユニットのオーバード イブ機構は、図8(b)に示されるような構成と することもできる。図8(b)に示されるモータ ェネレータ付きギアトレーンユニットにお ても、第2モータジェネレータMG2の出力側に ーバードライブ機構が設置されている。そ てそのオーバードライブ機構は、上記実施 形態のものと同様に、第3遊星歯車機構P3と 第3クラッチC3及びブレーキBを有している。

 また、図8(b)のギアトレーンユニットにお いて、出力軸Outは、第3遊星歯車機構P3の第3 ャリア3cに一体回転可能に接続されている。 そして第3遊星歯車機構P3の第3リングギア3rが 、本実施の形態のギアトレーンユニットにお ける最終出力軸FOに一体回転可能に接続され いる。更に、上記実施の形態と同様に、第3 遊星歯車機構P3の第3サンギア3sの回転を選択 に停止させるブレーキBが設けられてもいる 。

 ただし、図8(b)のギアトレーンユニットで は、その第3クラッチC3は、第3遊星歯車機構P3 の上記第3サンギア3sと上記第3リングギア3rと を選択的に切断及び接続する。このように構 成されたギアトレーンユニットにおいても、 そのアンダードライブ機構は、上記実施の形 態のものとほぼ同様に機能する。

 またこうしたオーバードライブ機構は、 アトレーンユニットの入力側、すなわち内 機関側に配置することもできる。図9(a)に示 されるギアトレーンユニットでは、第1モー ジェネレータMG1よりも入力側に、第3遊星歯 機構P3と、第3クラッチC3及びブレーキBが配 されている。ここで内燃機関からの動力は この第3遊星歯車機構P3の第3キャリア3cに入 され、第1の実施の形態のギアトレーンユニ ットにおける入力軸Inは、その第3遊星歯車機 構P3の第3リングギア3rに一体回転可能に接続 れている。また上記第3クラッチC3は、第3遊 星歯車機構P3の第3サンギア3sと上記第3キャリ ア3cとを選択的に切断及び接続するように設 され、上記ブレーキBは、上記第3サンギア3s の回転を選択的に停止させるように設置され ている。このようにオーバードライブ機構を ギアトレーンユニットの入力側に配置した場 合にも、オーバードライブ機構を出力側に配 置した場合と同様の利点を得ることができる 。

 更に、ギアトレーンユニットの入力側に 置されるオーバードライブ機構の構成を図9 (b)に示されるように変更することもできる。 図9(b)に示されるギアトレーンユニットのオ バードライブ機構において、その第3クラッ C3が、第3遊星歯車機構P3の第3サンギア3sと 3リングギア3rとを選択的に切断及び接続す ように配置されている以外は、図9(a)のギア レーンユニットと同じである。図9(b)のオー バードライブ機構を備えたギアトレーンユニ ットの利点は、図9(a)のギアトレーンユニッ のそれと基本的に同じである。

 以上説明したモータジェネレータ付きギア レーンユニットは、次のように変更して実 することもできる。
 第3の実施の形態及びその変形例でのギアト レーンユニットにおいて、該ギアトレーンユ ニットの入力側から、第2遊星歯車機構P2、第 1モータジェネレータMG1、第1遊星歯車機構P1 及び第2モータジェネレータMG2が、第2遊星歯 車機構P2、第1モータジェネレータMG1、第1遊 歯車機構P1、第2モータジェネレータMG2の順 配置されても良い。また第4の実施の形態及 その変形例でのギアトレーンユニットにお て、該ギアトレーンユニットの入力側から 第2遊星歯車機構P2、第1モータジェネレータ MG1、第1遊星歯車機構P1、及び第2モータジェ レータMG2が、第2遊星歯車機構P2、第1モータ ェネレータMG1、第1遊星歯車機構P1、第2モー タジェネレータMG2の順に配置されても良い。

 上記各実施の形態のモータジェネレータ きギアトレーンユニットでの動力伝達モー の切り替えに係る制御の態様は、適用され 動力伝達系の事情に応じて任意に変更する とができる。

 上記各実施の形態のモータジェネレータ きギアトレーンユニットでは、パーキング アPGを、出力軸Outの第2遊星歯車機構P2の外 を通る部分に設置するようにしていたが、 うしたパーキングギアPGの設置位置は、適宜 変更しても良い。またハイブリッド車両以外 に適用する場合のように、パーキングギアPG 不要な場合には、これを割愛するようにし も良い。

 上記各実施の形態では、第2遊星歯車機構 P2の出力側における出力軸Outの外周に第2モー タジェネレータMG2を配置する構成としていた が、第2モータジェネレータMG2の配置は適宜 変更しても良い。例えばギアトレーンユニ トの全長の更なる短縮が求められる場合に 、出力軸Outの第2遊星歯車機構P2の外側を通 部分に第2モータジェネレータMG2を設置して 全長の短縮を図ることも可能である。要は 出力軸Outに接続されるのであれば、第2モー タジェネレータMG2は任意の位置に配設するこ とができる。

 上記各実施の形態のモータジェネレータ きギアトレーンユニットは、第1及び第2の 星歯車機構P1,P2、第1及び第2のモータジェネ ータMG1,MG2、第1及び第2のクラッチC1,C2を備 ている。これら構成要素の配置は、構成要 間の接続関係が実質同等に保てる範囲にお て、任意に変更することができる。例えば アトレーンユニットの外径の拡大が許容で るのであれば、第1モータジェネレータMG1を 1遊星歯車機構P1の外周に配置したり、第2モ ータジェネレータMG2を第2遊星歯車機構P2の外 周に配置したりしてもよい。

 上記各実施の形態のモータジェネレータ きギアトレーンユニットでは、出力軸Outに 続された第2モータジェネレータMG2を備えて いたが、これを省略するようにしても良い。 第2モータジェネレータMG2が無くとも、上述 たような第1クラッチC1及び第2クラッチC2の 断及び接続状態の切り替えによる、3通りの 力伝達モードの変更は同様に行うことが可 である。

 上記各実施の形態では、本発明に係るモ タジェネレータ付きギアトレーンユニット ハイブリッド車両の動力伝達系に適用した 合を説明したが、本発明のモータジェネレ タ付きギアトレーンユニットは、それ以外 用途にも適用可能である。