JP4263219B2

JP4263219B2 - 動力装置

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Publication number: JP4263219B2
Application number: JP2007090776A
Authority: JP
Inventors: 典行阿部; 重光圷; 義雄岡田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: US8485290B2; JP2008247192A; US20080236917A1

Description

本発明は、被駆動部を駆動するための動力装置に関し、特に、動力源として原動機および回転機を備える動力装置に関する。

従来のこの種の動力装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この動力装置は、車両の駆動輪を駆動するためのものであり、動力源としての内燃機関およびモータジェネレータと、駆動輪に動力を伝達するための無段変速機および遊星歯車装置を備えている。遊星歯車装置は、サンギヤ、リングギヤおよびキャリアを有する一般的なタイプのものであり、これらのサンギヤおよびリングギヤは、ハイクラッチおよびロークラッチをそれぞれ介して、駆動輪に連結されている。内燃機関は、主軸を介して上記のキャリアに連結されており、この主軸は、無段変速機の入力プーリに連結されている。また、モータジェネレータ、無段変速機の出力プーリおよびサンギヤは、副軸を介して互いに連結されている。

以上の構成の動力装置は、その動作モードの１つとして、主に低速走行中に用いられるトルク循環モードを有している。このトルク循環モードでは、上記のハイクラッチを遮断することによりサンギヤと駆動輪の間が遮断され、ロークラッチを接続することによりリングギヤと駆動輪の間が接続される。以上により、モータジェネレータのトルクは、副軸、無段変速機および主軸を介してキャリアに伝達される。また、キャリアに伝達されたトルクは、リングギヤとサンギヤに分配され、リングギヤに分配されたトルクは駆動輪に伝達される。一方、サンギヤに分配されたトルクは、副軸に伝達され、モータジェネレータのトルクと合成された後、無段変速機および主軸を介してキャリアに伝達される。以上のように、トルク循環モードでは、モータジェネレータの動力は、無段変速機および遊星歯車装置を循環しながら、駆動輪に伝達される。

上述したように、従来の動力装置では、トルク循環モード中に、モータジェネレータから駆動輪への動力の伝達が、無段変速機を必ず経由して行われるので、無段変速機における動力の伝達ロスによって、動力装置の駆動効率が低くなってしまう。また、例えば、トルク循環モード中、駆動輪の動力を用いてモータジェネレータにより発電を行った場合にも、駆動輪からモータジェネレータへの動力の伝達が、無段変速機を必ず経由して行われるので、やはり無段変速機における動力の伝達ロスによって、十分な発電効率を得ることができない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、動力装置の駆動効率と、被駆動部の動力を用いて発電を行うときの発電効率とを高めることができる動力装置を提供することを目的とする。

特開２００４−１７５３２０号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、被駆動部（駆動輪ＤＷ，ＤＷ）を駆動するための動力装置１であって、出力軸（クランク軸３ａ）を有する原動機（内燃機関３）と、サンギヤＳと、リングギヤＲと、サンギヤＳおよびリングギヤＲに噛み合うプラネタリギヤＰを回転自在に支持するキャリアＣとを有し、サンギヤＳおよびリングギヤＲが互いに並列に被駆動部に連結され、キャリアＣが原動機の出力軸に連結された遊星歯車装置ＰＳと、サンギヤＳおよびリングギヤＲの一方に連結された出力部（ロータ３２）を有する回転機３０と、サンギヤＳおよびリングギヤＲの他方と被駆動部の間に連結され、原動機の動力を変速し、被駆動部に伝達するための変速機（無段変速機２０）と、を備えることを特徴とする。

この動力装置によれば、遊星歯車装置のキャリアが原動機の出力軸に連結され、サンギヤおよびリングギヤが互いに並列に被駆動部に連結されており、これらのサンギヤおよびリングギヤの一方（以下「一方のギヤ」という）に、回転機の出力部が連結され、サンギヤおよびリングギヤの他方（以下「他方のギヤ」という）と被駆動部の間に、変速機が連結されている。このように、回転機および被駆動部は、変速機を介さずに互いに連結されているので、回転機と被駆動部の間の動力の伝達を、変速機における動力の伝達ロスを生じることなく行うことができる。したがって、同様の動力の伝達を必ず変速機を介して行う前述した従来の場合と比較して、回転機による被駆動部の駆動効率と、被駆動部の動力を用いた回転機による発電効率を高めることができる。

また、原動機および被駆動部は互いに、キャリアおよび一方のギヤを介して連結されるとともに（以下、これらの要素によって構成される経路を「第１経路」という）、キャリア、他方のギヤおよび変速機を介して連結されている（以下、これらの要素によって構成される経路を「第２経路」という）。このように、原動機と被駆動部を連結する経路として、変速機を含む第２経路に加え、変速機を含まない第１経路を有するので、原動機と被駆動部の間の動力の伝達を必ず変速機を介して行う場合と比較して、変速機における動力の伝達ロスを抑制することができる。したがって、原動機による被駆動部の駆動効率も高めることができる。さらに、同じ理由から、変速機に伝達されるトルクを低減できるため、低減された伝達トルクの大きさに見合った変速機を採用することによって、変速機の高効率化と小型化を図ることができ、ひいては、動力装置全体としての駆動効率のさらなる向上と小型化を達成できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の動力装置１において、被駆動部は、車両の前後の車輪の一方から成る駆動輪ＤＷ，ＤＷで構成されており、サンギヤＳおよびリングギヤＲの一方と他方はいずれも、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結されていることを特徴とする。

例えば、一方のギヤおよび他方のギヤが、前駆動輪および後駆動輪にそれぞれ連結されている場合には、原動機の動力による車両の駆動中、回転機からの動力の出力や回転機での発電を行ったときに、路面から前後の駆動輪に、前後の駆動輪の間でトルクを釣り合わせるような反力が作用するため、それによる比較的大きなトルク損失が発生することは避けられず、その結果、駆動輪の駆動効率が低下してしまう。また、このようなトルクの損失を最小限に抑制しようとすれば、原動機や回転機のトルクなどを非常にきめ細かく制御しなければならず、その制御が非常に複雑になってしまう。

本発明によれば、一方のギヤおよび他方のギヤがいずれも、車両の前後の車輪の一方から成る駆動輪に連結されているので、原動機の動力による車両の駆動中に回転機からの動力の出力および回転機での発電のいずれを行う場合においても、上述した場合と異なり、路面からの反力は、前後の駆動輪のトルクを釣り合わせるように作用しない。したがって、駆動輪の駆動効率をさらに高めることができるとともに、駆動輪のトルクを所望の大きさに容易に制御することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、図面中の断面を示す部分については、ハッチングを適宜、省略するものとする。図１は、本実施形態による動力装置１を概略的に示している。この動力装置１は、フロントドライブ式の四輪車両（図示せず）において、車両の前輪、すなわち前側の左右の駆動輪ＤＷ，ＤＷ（被駆動部）を駆動するためのものであり、動力源である内燃機関３（原動機）および回転機３０と、駆動力を駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達するための遊星歯車装置ＰＳ、無段変速機２０（変速機）、差動ギヤ機構１２、および左右の駆動軸１３，１３とを備えている。この差動ギヤ機構１２は、これらの駆動軸１３，１３を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結されている。また、図２に示すように、動力装置１は、内燃機関３や回転機３０、無段変速機２０を制御するためのＥＣＵ２を備えている。

内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えばガソリンエンジンであり、このエンジン３のクランク軸３ａ（出力軸）には、第１連結軸４がフライホイール５を介して同心状に連結されている。この第１連結軸４は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されている。

上記の遊星歯車装置ＰＳは、一般的なタイプのものであり、サンギヤＳと、このサンギヤＳの外周に回転自在に設けられた、サンギヤＳよりも歯数の多いリングギヤＲと、両ギヤＳ，Ｒに噛み合う複数（例えば３つ）のプラネタリギヤＰ（２つのみ図示）と、プラネタリギヤＰを回転自在に支持するキャリアＣとを有している。

サンギヤＳは、主軸６に一体に設けられており、この主軸６は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されるとともに、上述した第１連結軸４に、第１クラッチＣＬ１を介して同心状に連結されている。この第１クラッチＣＬ１は、摩擦式多板クラッチであり、その締結度合がＥＣＵ２により制御されることによって、第１連結軸４と主軸６の間を接続・遮断する。以上の構成により、第１クラッチＣＬ１の接続時、サンギヤＳは、第１連結軸４およびフライホイール５を介して、エンジン３のクランク軸３ａに連結される。

上記のキャリアＣは、第２クラッチＣＬ２を介して第２連結軸７に同心状に連結されている。この第２連結軸７は、中空に形成されるとともに、その内側に配置された第１連結軸４に同心状に連結されている。この第２クラッチＣＬ２は、上述した第１クラッチＣＬ１と同様の摩擦式多板クラッチであり、その締結度合がＥＣＵ２により制御されることによって、キャリアＣと第２連結軸７の間を接続・遮断する。以上の構成により、第２クラッチＣＬ２の接続時、キャリアＣは、第２連結軸７、第１連結軸４およびフライホイール５を介して、クランク軸３ａに連結される。また、キャリアＣには、電磁ブレーキＢＲが設けられており、この電磁ブレーキＢＲは、ＥＣＵ２によりＯＮまたはＯＦＦされ、ＯＮ状態のときに、キャリアＣを回転不能に保持するとともに、ＯＦＦ状態のときに、キャリアＣの回転を許容する。

上記のリングギヤＲは、中空の回転軸８に連結されている。この回転軸８は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されており、その内側には、上述した主軸６が回転自在に嵌合している。また、回転軸８には、ギヤ８ａが一体に設けられており、このギヤ８ａは、第１アイドラ軸９に一体に設けられた第１ギヤ９ａに噛み合っている。

この第１アイドラ軸９は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されるとともに、第３クラッチＣＬ３を介して、第２アイドラ軸１０に同心状に連結されている。この第２アイドラ軸１０には、ギヤ１０ａが一体に設けられており、このギヤ１０ａは、前述した差動ギヤ機構１２のギヤ１２ａに噛み合っている。この第３クラッチＣＬ３は、第１クラッチＣＬ１と同様の摩擦式多板クラッチであり、その締結度合がＥＣＵ２により制御されることによって、第１アイドラ軸９と第２アイドラ軸１０の間を接続・遮断する。

以上の構成により、第３クラッチＣＬ３の接続時、リングギヤＲは、回転軸８、ギヤ８ａ、第１ギヤ９ａ、第１アイドラ軸９、第２アイドラ軸１０、ギヤ１０ａ、ギヤ１２ａ、差動ギヤ機構１２、および駆動軸１３，１３を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される。以下、上記の回転軸８から駆動軸１３，１３までの一連の構成要素を、適宜、「第１動力伝達経路」という。

前述した回転機３０は、３相ブラシレスＤＣモータであり、遊星歯車装置ＰＳに一体に設けられている。回転機３０は、３ｎ個の電機子３１ａで構成されたステータ３１と、このステータ３１に対向するように配置されたロータ３２（出力部）とを有している。各電機子３１ａは、鉄芯３１ｂと、この鉄芯３１ｂに巻き回されたコイル３１ｃで構成されており、ケースＣＡに固定され、リングギヤＲの周方向にほぼ等間隔で並んでいる。３ｎ個のコイル３１ｃは、ｎ組のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相コイルを構成している。また、電機子３１ａには、ＰＤＵ３５を介してバッテリ３６とＥＣＵ２が接続されており（図２参照）、このＰＤＵ３５は、インバータなどの電気回路で構成されている。

上記のロータ３２は、リングギヤＲの周方向にほぼ等間隔で並んだｎ個の永久磁石３２ａ（２つのみ図示）を有しており、隣り合う各２つの永久磁石３２ａの極性は、互いに異なっている。各永久磁石３２ａは、軟磁性体（例えば鉄）で構成されたリング状の固定部３２ｂを介して、リングギヤＲの外周面に取り付けられている。この構成により、ロータ３２は、リングギヤＲと一体に回転自在になっている。

以上の構成の回転機３０では、バッテリ３６から電機子３１ａに電力が供給されると、ロータ３２が回転するとともに、ＥＣＵ２により、電機子３１ａへの電流の大きさおよび周波数が制御されることによって、ロータ３２のトルクおよび回転数、すなわち回転機３０のトルクおよび回転数がそれぞれ制御される。また、電機子３１ａへの電力供給を停止した状態で、外力によりロータ３２が回転している場合に、ＥＣＵ２によりＰＤＵ３５を制御することによって、電機子３１ａにおいて誘導起電力が発生し、発電が行われる。

前述した無段変速機２０は、いわゆるベルト式のものであり、ドライブプーリ２１、ドリブンプーリ２２、伝達ベルト２３、およびプーリ幅可変機構２４などによって構成されている。

ドライブプーリ２１は、互いに対向する可動シーブ２１ａおよび固定シーブ２１ｂを有している。可動シーブ２１ａは、前述した主軸６に、その軸線方向に移動可能でかつ相対的に回転不能に取り付けられており、固定シーブ２１ｂは、主軸６に固定されている。また、可動シーブ２１ａと固定シーブ２１ｂの間は、伝達ベルト２３を巻き掛けるためのＶ字状のベルト溝になっている。

ドリブンプーリ２２は、上記ドライブプーリ２１と同様に構成されている。すなわち、ドリブンプーリ２２は、互いに対向する可動シーブ２２ａおよび固定シーブ２２ｂを有している。可動シーブ２２ａは、後述する副軸１１に、その軸線方向に移動可能にかつ回転不能に取り付けられており、固定シーブ２２ｂは、副軸１１に固定されている。また、可動シーブ２２ａと固定シーブ２２ｂの間は、Ｖ字状のベルト溝になっている。伝達ベルト２３は、金属製のものであり、２つのプーリ２１，２２に、それらのベルト溝に嵌った状態で巻き掛けられている。

プーリ幅可変機構２４は、２つのプーリ２１，２２のベルト溝の幅を変更することによって、２つのプーリ２１，２２の有効径を変化させるものである。プーリ幅可変機構２４は、可動シーブ２１ａおよび２２ａの内部にそれぞれ形成されたドライブ側油室２４ａおよびドリブン側油室２４ｂと、油圧ポンプ（図示せず）から両油室２４ａ，２４ｂに供給される油圧をそれぞれ制御するためのドライブプーリ電磁弁２４ｃおよびドリブンプーリ電磁弁２４ｄとを有している。両電磁弁２４ｃ，２４ｄの弁開度は、ＥＣＵ２により制御される（図２参照）。

以上の構成の無段変速機２０では、ＥＣＵ２による２つの電磁弁２４ｃ，２４ｄの弁開度の制御によって、２つの油室２４ａ，２４ｂに供給される油圧がそれぞれ制御されることで、２つの可動シーブ２１ａ，２２ａが軸線方向にそれぞれ駆動される。これにより、２つのプーリ２１，２２の有効径が無段階に変更されることによって、無段変速機２０の変速比が無段階に制御される。

上記の副軸１１は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されており、主軸６と平行に延びている。また、副軸１１には、ギヤ１１ａが一体に設けられており、このギヤ１１ａは、前述した第１アイドラ軸９に一体に設けられた第２ギヤ９ｂに噛み合っている。また、副軸１１のドリブンプーリ２２とギヤ１１ａの間には、第４クラッチＣＬ４が設けられている。この第４クラッチＣＬ４は、第１クラッチＣＬ１と同様の摩擦式多板クラッチであり、その締結度合がＥＣＵ２により制御されることによって、ドリブンプーリ２２とギヤ１１ａの間を接続・遮断する。

以上の構成により、第３および第４のクラッチＣＬ３，４の接続時、前述したサンギヤＳは、主軸６、無段変速機２０、副軸１１、ギヤ１１ａ、第２ギヤ９ｂ、第１アイドラ軸９、第２アイドラ軸１０、ギヤ１０ａ、ギヤ１２ａ、差動ギヤ機構１２、および駆動軸１３，１３を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結される。以下、上記の主軸６から駆動軸１３，１３までの一連の構成要素を、適宜、「第２動力伝達経路」という。

また、図２に示すように、ＥＣＵ２には、クランク角センサ４１から、クランク軸３ａのクランク角度位置を表す検出信号が出力される。ＥＣＵ２は、このクランク角度位置に基づいて、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。さらに、ＥＣＵ２には、ドライブプーリ回転数センサ４２からドライブプーリ２１の回転数であるドライブプーリ回転数ＮＤＲを表す検出信号が、ドリブンプーリ回転数センサ４３からドリブンプーリ２２の回転数であるドリブンプーリ回転数ＮＤＮを表す検出信号が、出力される。ＥＣＵ２は、ドライブプーリ回転数ＮＤＲおよびドリブンプーリ回転数ＮＤＮに基づいて、無段変速機２０の変速比ＲＡＴＩＯ（＝ＮＤＲ／ＮＤＮ）を算出する。

また、ＥＣＵ２には、回転角度位置センサ４４から、回転機３０のロータ３２の回転角度位置を表す検出信号が出力される。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づいて、回転機３０の回転数（以下「回転機回転数」という）ＮＭを算出する。さらに、ＥＣＵ２には、電流電圧センサ４５から、バッテリ３６に入出力される電流・電圧値を表す検出信号が、出力される。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づいて、バッテリ３６の残存容量ＳＯＣを算出する。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ４６から車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度ＡＰを表す検出信号が、車速センサ４７から車速ＶＰを表す検出信号が、出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、上述した各種のセンサ４１〜４７からの検出信号に応じ、エンジン３や、回転機３０、無段変速機２０の動作を制御する。

次に、車両の停止中や走行中における動力装置１の動作について説明する。まず、車両が停止した状態においてエンジン３を始動するとき（以下「停車中ＥＮＧ始動時」という）の動作について説明する。この停車中ＥＮＧ始動時には、回転機３０がスタータとして用いられる。具体的には、第１および第２のクラッチＣＬ１，ＣＬ２を接続することによって、サンギヤＳおよびキャリアＣをクランク軸３ａにそれぞれ連結する。また、電磁ブレーキＢＲをＯＦＦ状態に制御することによって、キャリアＣの回転を許容する。

さらに、第３クラッチＣＬ３を遮断することによって、第１アイドラ軸９に前述したように連結された回転機３０のロータ３２と駆動輪ＤＷ，ＤＷの間を遮断し、第４クラッチＣＬ４を遮断することによって、第１アイドラ軸９に連結されたリングギヤＲとドリブンプーリ２２の間を遮断する。また、ロータ３２を、クランク軸３ａの回転方向に回転させる。なお、クランク軸３ａの回転方向は駆動輪ＤＷ，ＤＷの正転方向と同じになっており、以下、動力装置１中のすべての回転要素および駆動輪ＤＷ，ＤＷについて、クランク軸３ａの回転方向と同方向の回転を「正転」といい、逆方向の回転を「逆転」という。

以上により、上記の停車中ＥＮＧ始動時には、回転機３０のトルク（以下「回転機トルク」という）は、図３に示すように、リングギヤＲとプラネタリギヤＰを介して、キャリアＣおよびサンギヤＳの双方に伝達された後、第１連結軸４を介してクランク軸３ａに伝達され、その結果、リングギヤＲ、キャリアＣ、サンギヤＳ、およびクランク軸３ａが、一体に正転する。その状態で、前記クランク角度位置に応じ、エンジン３の燃料噴射弁や点火プラグ（いずれも図示せず）の点火動作を制御することによって、エンジン３が始動される。この場合、回転機３０の出力は、エンジン回転数ＮＥがエンジン３の始動に適した所定の回転数になるように制御される。なお、図３および後述するトルクの伝達状況を示す他の図では、矢印付きの太い破線はトルクの流れを示している。

また、前述した構成から明らかなように、ドライブプーリ２１およびドリブンプーリ２２は、サンギヤＳおよびリングギヤＲにそれぞれ連結されている。これに対し、停車中ＥＮＧ始動時、上記のように、第４クラッチＣＬ４の遮断により、クランク軸３ａと一体に回転するリングギヤＲとドリブンプーリ２２の間を遮断するので、無段変速機２０の変速比ＲＡＴＩＯを、その後の車両の発進に適した低速側の任意の値に保持することができる。

次に、回転機３０のみを動力源として車両を走行させるとき（以下「ＥＶ走行」という）の動作について説明する。このＥＶ走行中には、第１および第２のクラッチＣＬ１，２を遮断することによって、サンギヤＳおよびキャリアＣとクランク軸３ａの間を遮断し、電磁ブレーキＢＲをＯＦＦ状態に制御することによって、キャリアＣの回転を許容する。また、第３クラッチＣＬ３を接続することによって、ロータ３２をリングギヤＲとともに、前述した第１動力伝達経路を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結する。さらに、第４クラッチＣＬ４を遮断することによって、ドリブンプーリ２２とリングギヤＲの間を遮断し、ロータ３２を正転させる。

以上により、このＥＶ走行中、回転機トルクは、図４に示すように、無段変速機２０を含まない第１動力伝達経路を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達され、その結果、駆動輪ＤＷ，ＤＷが正転し、車両が前進する。また、上記のように、第１および第２のクラッチＣＬ１，２を遮断することによって、回転機３０の動力がエンジン３に伝達されるのを防止でき、したがって、その分、駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動効率を高めることができる。

さらに、ＥＶ走行中、エンジン３の始動が次のようにして行われる（以下、このエンジン３の始動を「ＥＶ走行中ＥＮＧ始動」という）。すなわち、上述した各クラッチの接続状態（ＣＬ１，２，４：遮断、ＣＬ３：接続、ＢＲ：ＯＦＦ）から、第１および第２のクラッチＣＬ１，２を接続することによって、サンギヤＳおよびキャリアＣをクランク軸３ａに連結する。これにより、回転機トルクは、図５に示すように、駆動輪ＤＷ，ＤＷに加え、リングギヤＲ、プラネタリギヤＰ、キャリアＣおよびサンギヤＳを介して、クランク軸３ａに伝達され、その結果、クランク軸３ａが正転する。その状態で、クランク角度位置に応じ、エンジン３の燃料噴射弁や点火プラグの点火動作を制御することによって、エンジン３が始動される。

また、このＥＶ走行中ＥＮＧ始動時には、回転機３０の出力は、要求トルクＰＭＣＭＤを発生でき、そのときの車速ＶＰを維持できるとともに、クランク軸３ａを回転させられるような大きさに制御される。この要求トルクＰＭＣＭＤは、車両に要求されるトルクであり、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、エンジン３のみを動力源として車両を走行させるとき（以下「ＥＮＧ走行」という）の動作について説明する。このＥＮＧ走行中には、第１クラッチＣＬ１を遮断することによって、サンギヤＳとクランク軸３ａの間を遮断し、第２クラッチＣＬ２を接続することによって、キャリアＣをクランク軸３ａに連結する。また、電磁ブレーキＢＲをＯＦＦ状態に制御することによって、キャリアＣの回転を許容する。さらに、第３および第４のクラッチＣＬ３，４を接続することによって、リングギヤＲおよびドリブンプーリ２２を駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結する。

以上により、図６に示すように、このＥＮＧ走行中、エンジン３のトルク（以下「エンジントルク」という）は、キャリアＣに伝達された後、サンギヤＳおよびリングギヤＲに分配される。このサンギヤＳに分配されたトルクは、主軸６や無段変速機２０を介して、第１アイドラ軸９に伝達される一方、リングギヤＲに分配されたトルクは、回転軸８を介して、第１アイドラ軸９に伝達される。そして、これらの両トルクは、第１アイドラ軸９で合成された後、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。このように、エンジントルクは、無段変速機２０を含まない第１動力伝達経路と、前述した無段変速機２０を含む第２動力伝達経路の双方を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。以上の結果、駆動輪ＤＷ、ＤＷが正転し、車両が前進する。また、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される動力は、各ギヤによる損失などを無視すれば、エンジン３の動力と同じ大きさになる。

さらに、ＥＮＧ走行中、エンジン３の動力は、車速ＶＰおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて定まる要求出力になるように制御される。また、無段変速機２０の変速比ＲＡＴＩＯを制御することによって、エンジン３の動力が変速される。以下、この変速について説明する。

前述したように、サンギヤＳおよびドライブプーリ２１は互いに連結されているので、サンギヤＳの回転数およびドライブプーリ回転数ＮＤＲは、互いに等しい。また、ＥＮＧ走行中、キャリアＣは、クランク軸３ａに連結されている（ＣＬ２：接続）ので、キャリアＣの回転数およびエンジン回転数ＮＥは、互いに等しい。さらに、リングギヤＲおよびドリブンプーリ２２は、複数のギヤを介して駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結されている（ＣＬ３，４：接続）ので、これらのギヤによる変速を無視すれば、リングギヤＲの回転数およびドリブンプーリ回転数ＮＤＮは、車速ＶＰと等しい。したがって、これらの回転数の関係を表す共線図は、図７のようになる。この共線図は、縦軸を回転数として、サンギヤＳ、キャリアＣおよびリングギヤＲの回転数を、横軸方向に並べて示すとともに、これらの回転数の横軸方向の間隔を、サンギヤＳおよびリングギヤＲの歯数に基づいて規定したものである。この共線図では、サンギヤＳ、キャリアＣおよびリングギヤＲの回転数は、一直線上に並び、共線関係になる。

この図７（ａ）から明らかなように、変速比ＲＡＴＩＯ（ＮＤＲ／ＮＤＮ）を減速側（＞１）に制御することによって、エンジン３の動力は、減速して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。逆に、同図の（ｂ）から明らかなように、変速比ＲＡＴＩＯを増速側（＜１）に制御することによって、エンジン３の動力は、増速して駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。

また、ＥＮＧ走行中、変速比ＲＡＴＩＯは、サンギヤＳとリングギヤＲとのギヤ比および車速ＶＰに応じ、エンジン回転数ＮＥが所定の目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤになるように制御される。この目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、車速ＶＰおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。このマップでは、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、そのときの車速ＶＰおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対し、エンジン３の最良の燃費が得られるような値に設定されている。以上により、ＥＮＧ走行中、エンジン３の最良の燃費を得ることができる。

さらに、上述したＥＮＧ走行中、バッテリ３６の残存容量ＳＯＣが所定値ＳＯＣＲＥＦよりも大きく、比較的大きいときには、エンジン３を回転機３０でアシストしながら、車両を走行させる（以下「アシスト走行」という）。この所定値ＳＯＣＲＥＦは、ヒステリシス付きの値に設定されている。

このアシスト走行中、図８に示すように、リングギヤＲには、前述したように分配されたエンジントルクと回転機トルクとを合成した合成トルクが伝達される。この合成トルクは、サンギヤＳに前述したように分配されたエンジントルクと第１アイドラ軸９において合成された後、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。以上により、アシスト走行中には、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される動力は、各ギヤなどにおける損失などを無視すれば、エンジン３の動力および回転機３０の動力の和と等しい大きさになる。

また、アシスト走行中、回転機トルクは、車速ＶＰに応じ、回転機３０の最良の効率が得られるような大きさに制御される。さらに、エンジン３の動力は、要求トルクＰＭＣＭＤから回転機トルクを差し引いたトルク（以下「差分トルク」という）と車速ＶＰに応じて定まる要求出力になるように制御される。また、変速比ＲＡＴＩＯは、上述したＥＮＧ走行中の場合と同様に制御される。ただし、この場合、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、車速ＶＰおよび上記の差分トルクに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。このマップでは、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、そのときの車速ＶＰおよび差分トルクに対し、エンジン３の最良の燃費が得られるような値に設定されている。以上により、アシスト走行中、エンジン３の最良の燃費と回転機３０の最良の効率を得ることができる。

一方、ＥＮＧ走行中、残存容量ＳＯＣが所定値ＳＯＣＲＥＦよりも小さく、比較的小さいときには、エンジン３の動力を用いて回転機３０で発電を行うとともに、発電した電力をバッテリ３６に充電する（以下「駆動時充電」という）。この駆動時充電中には、図９に示すように、リングギヤＲに分配されたエンジントルクの一部が回転機３０に伝達されるとともに、リングギヤＲに分配されたエンジントルクの残りは、サンギヤＳに前述したように分配されたエンジントルクと第１アイドラ軸９で合成された後、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。以上により、駆動時充電中には、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される動力は、各ギヤなどにおける損失などを無視すれば、エンジン３の動力から回転機３０で発電した電力（エネルギ）を差し引いた大きさになる。

また、駆動時充電中、回転機３０で発電する電力は、車速ＶＰに応じ、最良の発電効率が得られるような大きさに制御される。さらに、エンジン３の動力は、次のようにして制御される。すなわち、回転機回転数ＮＭおよび回転機３０で発電する電力と等価のトルクを発電トルクとすると、エンジン３の動力は、この発電トルクを要求トルクＰＭＣＭＤに加算したトルク（以下「加算トルク」という）と車速ＶＰに応じて定まる要求出力になるように制御される。また、変速比ＲＡＴＩＯは、上述したＥＮＧ走行中の場合と同様に制御される。ただし、この場合、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、車速ＶＰおよび上記の加算トルクに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。このマップでは、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、そのときの車速ＶＰおよび加算トルクに対し、エンジン３の最良の燃費が得られるような値に設定されている。以上により、駆動時充電中、エンジン３の最良の燃費および回転機３０の最良の発電効率を得ることができる。

次に、エンジン３の動力を用いた車両の後進時の動作について説明する。この車両の後進時には、第１クラッチＣＬ１を接続することによって、サンギヤＳをクランク軸３ａに連結し、第２クラッチＣＬ２を遮断することによって、キャリアＣとクランク軸３ａの間を遮断する。また、電磁ブレーキＢＲをＯＮ状態に制御することによって、キャリアＣを回転不能に保持する。さらに、第３クラッチＣＬ３を接続することによって、リングギヤＲを駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結し、第４クラッチＣＬ４を遮断することによって、ドリブンプーリ２２とリングギヤＲの間を遮断する。

以上により、車両の後進時には、図１０に示すように、エンジントルクは、サンギヤＳに伝達された後、キャリアＣを支点とし、プラネタリギヤＰを介して、リングギヤＲに伝達され、さらに、第１動力伝達経路を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。その結果、リングギヤＲおよび駆動輪ＤＷ，ＤＷが逆転し、車両が後進する。

次に、車両の減速走行中の動作について説明する。車両の減速走行中には、第１および第２のクラッチＣＬ１，２を遮断することによって、サンギヤＳおよびキャリアＣとクランク軸３ａの間を遮断し、電磁ブレーキＢＲをＯＦＦ状態に制御することによって、キャリアＣの回転を許容する。また、第３クラッチＣＬ３を接続することによって、リングギヤＲを駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結し、第４クラッチＣＬ４を遮断することによって、ドリブンプーリ２２とリングギヤＲの間を遮断する。さらに、駆動輪ＤＷ，ＤＷの動力を用いて回転機３０で発電を行うとともに、発電した電力をバッテリ３６に充電する。

以上により、車両の減速走行中には、図１１に示すように、駆動輪ＤＷ，ＤＷのトルクは、無段変速機２０を介さずに、第１動力伝達経路を介して、回転機３０に伝達される。また、この場合、駆動輪ＤＷ，ＤＷの動力がプラネタリギヤＰおよびサンギヤＳを介して無段変速機２０に伝達され、両プーリ２１，２２が空転するので、変速比ＲＡＴＩＯを、両プーリ２１，２２および伝達ベルト２３の接触面の傷つきを抑えながら、任意の値に制御することができる。さらに、第１および第２のクラッチＣＬ１，２を遮断することによって、駆動輪ＤＷ，ＤＷの動力がエンジン３に伝達されるのを防止できるので、その分、大きな電力を充電することができる。

以上のように、本実施形態によれば、図４および図１１を用いて説明したように、回転機３０と駆動輪ＤＷ，ＤＷの間の動力の伝達が、無段変速機２０を含まない第１動力伝達経路を介して行われるので、回転機３０による駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動効率と、駆動輪ＤＷ，ＤＷの動力を用いた回転機３０による発電効率とを高めることができる。また、図６を用いて説明したように、駆動輪ＤＷ，ＤＷへのエンジン３の動力の伝達が、無段変速機２０を含む第２動力伝達経路に加え、無段変速機２０を含まない第１動力伝達経路を介して行われるので、エンジン３による駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動効率も高めることができる。さらに、同じ理由から、無段変速機２０に伝達されるトルクを低減できるため、低減された伝達トルクの大きさに見合った無段変速機を採用することによって、無段変速機２０の高効率化と小型化を図ることができ、ひいては、動力装置１全体としての駆動効率のさらなる向上と小型化を達成できる。

また、サンギヤＳおよびリングギヤＲが、四輪車両の前側の駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結されているので、アシスト走行中および駆動時発電中のいずれにおいても、駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動効率をさらに高めることができるとともに、駆動輪ＤＷ，ＤＷのトルクを所望の大きさに容易に制御することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、回転機３０をリングギヤＲに連結するとともに、無段変速機２０を、サンギヤＳと駆動輪ＤＷ，ＤＷの間に連結しているが、これらの連結関係を逆にし、回転機３０をサンギヤＳに連結するとともに、無段変速機２０を、リングギヤＲと駆動輪ＤＷ，ＤＷの間に連結してもよい。また、実施形態は、サンギヤＳおよびリングギヤＲを、フロントドライブ式の四輪車両の前側の駆動輪ＤＷ，ＤＷに連結した例であるが、リヤドライブ式の車両の場合には、後ろ側の駆動輪に連結してもよく、また、ＡＷＤ式の車両の場合には、前側および後ろ側の駆動輪にそれぞれ連結してもよい。さらに、実施形態では、回転機３０のロータ３２を、リングギヤＲに一体に設けているが、ギヤなどを介してリングギヤＲに連結することもまた、本発明の範囲内である。

また、実施形態では、原動機として、ガソリンエンジンを用いているが、例えばディーゼルエンジンや外燃機関を用いてもよい。さらに、実施形態では、回転機３０として、ＤＣブラシレスモータを用いているが、電力の供給により動力を発生するとともに、動力の入力により電力を発生するものであれば、他のものを用いてもよく、例えばＡＣモータを用いてもよい。また、実施形態では、変速機として無段変速機２０を用いているが、有段式の変速機を用いてもよい。さらに、実施形態は、本発明を車両に適用した例であるが、本発明は、これに限らず、例えば船舶や航空機などに適用可能である。また、実施形態では、内燃機関３や回転機３０、無段変速機２０を制御するための制御器を、ＥＣＵ２やＰＤＵ３５で構成しているが、例えば、マイクロコンピュータを搭載した電気回路で構成してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本実施形態による動力装置を概略的に示す図である。本実施形態による動力装置の一部を示すブロック図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、停車中ＥＮＧ始動時において示す図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、ＥＶ走行中において示す図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、ＥＶ走行中ＥＮＧ始動時において示す図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、ＥＮＧ走行中において示す図である。無段変速機による変速を説明するための図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、アシスト走行中において示す図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、駆動時充電中において示す図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、車両の後進中において示す図である。動力装置におけるトルクの伝達状況を、車両の減速走行中において示す図である。

符号の説明

１動力装置
３内燃機関（原動機）
３ａクランク軸（出力軸）
２０無段変速機（変速機）
ＰＳ遊星歯車装置
Ｓサンギヤ
Ｒリングギヤ
Ｐプラネタリギヤ
Ｃキャリア
３０回転機
３２ロータ（出力部）
ＤＷ駆動輪（被駆動部）

Claims

被駆動部を駆動するための動力装置であって、
出力軸を有する原動機と、
サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛み合うプラネタリギヤを回転自在に支持するキャリアとを有し、前記サンギヤおよび前記リングギヤが互いに並列に前記被駆動部に連結され、前記キャリアが前記原動機の出力軸に連結された遊星歯車装置と、
前記サンギヤおよび前記リングギヤの一方に連結された出力部を有する回転機と、
前記サンギヤおよび前記リングギヤの他方と前記被駆動部の間に連結され、前記原動機の動力を変速し、前記被駆動部に伝達するための変速機と、
を備えることを特徴とする動力装置。
前記被駆動部は、車両の前後の車輪の一方から成る駆動輪で構成されており、
前記サンギヤおよび前記リングギヤの前記一方と前記他方はいずれも、前記駆動輪に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の動力装置。