JP7601733B2

JP7601733B2 - Power Output Device

Info

Publication number: JP7601733B2
Application number: JP2021150113A
Authority: JP
Inventors: 昭彦喜多
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2024-12-17
Anticipated expiration: 2041-09-15
Also published as: JP2023042784A

Description

本発明は、出力軸に動力を出力可能な動力出力装置に関する。 The present invention relates to a power output device capable of outputting power to an output shaft.

特開２０００－２７２３６１号公報（特許文献１）には、クランク軸を有するエンジンと、入力軸および出力軸を有する自動変速機と、回転軸を有するモータと、エンジンのクランク軸と自動変速機の入力軸とを断接可能な自動クラッチと、モータの回転軸と自動変速機の入力軸とを接続する減速機と、を備え、動力を出力軸に出力可能な動力出力装置が記載されている。 JP 2000-272361 A (Patent Document 1) describes a power output device that is equipped with an engine having a crankshaft, an automatic transmission having an input shaft and an output shaft, a motor having a rotating shaft, an automatic clutch that can connect and disconnect the crankshaft of the engine and the input shaft of the automatic transmission, and a reducer that connects the rotating shaft of the motor and the input shaft of the automatic transmission, and is capable of outputting power to an output shaft.

当該動力出力装置では、モータが減速機を介して自動変速機に接続されているため、モータの減速比をエンジンの減速比より大きく設定することができ、モータからのトルクの増幅を図ることができる。これにより、モータの小型化やモータのコスト低減を図っている。 In this power output device, the motor is connected to the automatic transmission via a reduction gear, so the reduction ratio of the motor can be set to be greater than that of the engine, and the torque from the motor can be amplified. This allows for the miniaturization of the motor and reduction in its cost.

特開２０００－２７２３６１号公報JP 2000-272361 A

しかしながら、上述した公報に記載の動力出力装置では、モータの減速比をエンジンの減速比より大きく設定するための専用の減速機が必要であるため、当該減速機の分だけ動力出力装置が大型化すると共に装置全体としてコストアップに繋がり、装置のコンパクト化や装置のコスト低減という点において、なお改良の余地がある。 However, the power output device described in the above publication requires a dedicated reducer to set the motor reduction ratio higher than the engine reduction ratio, which increases the size of the power output device by the amount of the reducer and increases the cost of the device as a whole. There is still room for improvement in terms of making the device more compact and reducing the cost of the device.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、モータの減速比をエンジンの減速比より大きく設定可能でありながらも装置のコンパクト化を図ることができる動力出力装置を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in consideration of the above, and one of its objectives is to provide a power output device that allows the motor reduction ratio to be set higher than the engine reduction ratio while still allowing the device to be made compact.

本発明の動力出力装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The power output device of the present invention employs the following means to achieve the above-mentioned objectives.

本発明に係る動力出力装置の好ましい形態によれば、出力軸に動力を出力可能な動力出力装置が構成される。当該動力出力装置は、クランク軸を有するエンジンと、回転軸を有するモータと、第１遊星歯車機構と、第１クラッチと、第２クラッチと、第３クラッチと、第１ブレーキと、を備えている。第１遊星歯車機構は、第１サンギヤと、当該第１サンギヤと同心上に配置された第１リングギヤと、第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛合う複数の第１ピニオンギヤと、複数の等該第１ピニオンギヤを自転かつ公転自在に支持する第１キャリアと、を有している。第１クラッチは、クランク軸と第１キャリアとを断接可能である。第２クラッチは、第１キャリアと出力軸とを断接可能である。第３クラッチは、回転軸と出力軸とを断接可能である。第１ブレーキは、第１サンギヤおよび第１リングギヤの一方の回転を停止および停止解除可能である。そして、回転軸は、第１サンギヤおよび第１リングギヤの他方に接続されている。 According to a preferred embodiment of the power output device of the present invention, a power output device capable of outputting power to an output shaft is configured. The power output device includes an engine having a crankshaft, a motor having a rotating shaft, a first planetary gear mechanism, a first clutch, a second clutch, a third clutch, and a first brake. The first planetary gear mechanism includes a first sun gear, a first ring gear arranged concentrically with the first sun gear, a plurality of first pinion gears meshing with the first sun gear and the first ring gear, and a first carrier supporting the plurality of first pinion gears so as to be able to rotate and revolve around the first sun gear. The first clutch is capable of connecting and disconnecting the crankshaft and the first carrier. The second clutch is capable of connecting and disconnecting the first carrier and the output shaft. The third clutch is capable of connecting and disconnecting the rotating shaft and the output shaft. The first brake is capable of stopping and releasing the rotation of one of the first sun gear and the first ring gear. The rotating shaft is connected to the other of the first sun gear and the first ring gear.

本発明によれば、モータ専用の減速機を設けることなく、モータから出力軸までの減速比を、エンジンから出力軸までの減速比と異ならせることができる。即ち、専用の減速機を設けることなく、モータの減速比をエンジンの減速比より大きく設定することができる。これにより、モータからのトルクの増幅を図ることができるため、モータの小型化やモータのコスト低減を図ることができる。 According to the present invention, the reduction ratio from the motor to the output shaft can be made different from the reduction ratio from the engine to the output shaft without providing a dedicated reducer for the motor. In other words, the reduction ratio of the motor can be set to be greater than the reduction ratio of the engine without providing a dedicated reducer. This allows the torque from the motor to be amplified, which allows the motor to be made smaller and its costs to be reduced.

本発明に係る動力出力装置の更なる形態によれば、エンジンおよびモータを駆動制御すると共に、第１，第２および第３クラッチと第１ブレーキとをオンオフ制御する制御部をさらに備えている。そして、制御部は、第２クラッチおよび第１ブレーキをオンすると共に第１および第３クラッチをオフする第１状態、または、第２および第３クラッチをオンすると共に第１クラッチおよび第１ブレーキをオフする第２状態に制御することで、モータからの動力を出力軸に出力可能なモータ出力モードを確立する。また、制御部は、第１，第２および第３クラッチをオンすると共に第１ブレーキをオフする第３状態、または、第１および第３クラッチと第１ブレーキとをオンすると共に第２クラッチをオフする第４状態に制御することで、エンジンおよびモータからの動力を出力軸に出力可能または出力軸からの動力をモータに入力可能なハイブリッド出力モードを確立する。さらに、制御部は、第１クラッチおよび第１ブレーキをオンすると共に第２および第３クラッチをオフする第５状態に制御することで、エンジンによってモータを駆動する充電モードを確立する。 According to a further embodiment of the power output device of the present invention, the power output device further includes a control unit that drives and controls the engine and the motor and controls the first, second and third clutches and the first brake to be turned on and off. The control unit establishes a motor output mode in which power from the motor can be output to the output shaft by controlling the first state in which the second clutch and the first brake are turned on and the first and third clutches are turned off, or the second state in which the second and third clutches are turned on and the first clutch and the first brake are turned off. The control unit also establishes a hybrid output mode in which power from the engine and the motor can be output to the output shaft or power from the output shaft can be input to the motor by controlling the first clutch and the first brake to be turned on and the fifth state in which the first clutch and the first brake are turned on and the second and third clutches are turned off.

本形態によれば、第１ブレーキや第１，第２および第３クラッチの係脱のみという簡易な構成で、モータ出力モードおよびハイブリッド出力モードの各々で異なる前進２段の減速比を確保することができる。 According to this embodiment, a simple configuration that only requires engaging and disengaging the first brake and the first, second, and third clutches can ensure different forward reduction ratios in the motor output mode and the hybrid output mode.

本発明に係る動力出力装置の更なる形態によれば、第２遊星歯車機構と、第２ブレーキと、第４クラッチと、をさらに備えている。第２遊星歯車機構は、第２サンギヤと、当該第２サンギヤと同心上に配置された第２リングギヤと、第２サンギヤおよび第２リングギヤに噛合う複数の第２ピニオンギヤと、複数の当該第２ピニオンギヤを自転かつ公転自在に支持する第２キャリアと、を有している。第２ブレーキは、第２リングギヤの回転を停止および停止解除可能である。第４クラッチは、第２キャリアと出力軸とを断接可能である。そして、第１サンギヤは、第１ブレーキに接続されている。また、回転軸は、第１リングギヤに接続されている。 According to a further embodiment of the power output device of the present invention, the power output device further includes a second planetary gear mechanism, a second brake, and a fourth clutch. The second planetary gear mechanism includes a second sun gear, a second ring gear arranged concentrically with the second sun gear, a plurality of second pinion gears meshing with the second sun gear and the second ring gear, and a second carrier supporting the second pinion gears so that they can rotate and revolve about their own axes. The second brake is capable of stopping and releasing the rotation of the second ring gear. The fourth clutch is capable of connecting and disconnecting the second carrier and the output shaft. The first sun gear is connected to the first brake. The rotating shaft is connected to the first ring gear.

本形態によれば、第１サインギヤが第１ブレーキに接続され、かつ、第１リングギヤが回転軸に接続された第１遊星歯車に加えて、第２遊星歯車機構をさらに備え、第２リングギヤが第２ブレーキによって回転が停止および停止解除可能であり、第２キャリが第４クラッチによって出力軸に断接可能であるため、ハイブリッド出力モードにおいて確立できる減速比幅を増加することができる。これにより、ハイブリッド出力モードにおけるエンジンの低燃費化を図ることができる。 According to this embodiment, in addition to the first planetary gear in which the first sign gear is connected to the first brake and the first ring gear is connected to the rotating shaft, a second planetary gear mechanism is further provided, the rotation of the second ring gear can be stopped and released by the second brake, and the second carrier can be connected and disconnected to the output shaft by the fourth clutch, so that the reduction ratio range that can be established in the hybrid output mode can be increased. This makes it possible to achieve low fuel consumption of the engine in the hybrid output mode.

本発明に係る動力出力装置の更なる形態によれば、制御部は、前記第１または第２状態で前記第２ブレーキをオンすると共に前記第４クラッチをオフする制御を実行することで前記モータ出力モードを実現し、前記第３状態で前記第４クラッチをオフする制御を実行することで前進１速ハイブリッド出力モードを実現し、前記第４状態で前記第４クラッチをオフする制御を実行することで前進２速ハイブリッド出力モードを実現し、前記第３状態で前記第４クラッチをオンする制御を実行することで前進３速ハイブリッド出力モードを実現し、前記第４状態で前記第４クラッチをオンする制御を実行することで前進４速ハイブリッド出力モードを実現し、前記第５状態で前記第４クラッチおよび前記第２ブレーキをオフする制御を実行して前記充電モードを実現する According to a further embodiment of the power output device of the present invention, the control unit realizes the motor output mode by executing control to turn on the second brake and turn off the fourth clutch in the first or second state, realizes the forward first-speed hybrid output mode by executing control to turn off the fourth clutch in the third state, realizes the forward second-speed hybrid output mode by executing control to turn off the fourth clutch in the fourth state, realizes the forward third-speed hybrid output mode by executing control to turn on the fourth clutch in the third state, realizes the forward fourth-speed hybrid output mode by executing control to turn on the fourth clutch in the fourth state, and realizes the charging mode by executing control to turn off the fourth clutch and the second brake in the fifth state.

本形態によれば、モータ出力モードでは、異なる前進２段の減速比を実現することができ、ハイブリッド出力モードでは、異なる前進４段の減速比を実現することができる。これにより、ハイブリッド出力モードにおけるエンジンの低燃費化を図ることができる。 According to this embodiment, in the motor output mode, it is possible to realize two different forward speed reduction ratios, and in the hybrid output mode, it is possible to realize four different forward speed reduction ratios. This makes it possible to achieve low fuel consumption of the engine in the hybrid output mode.

本発明によれば、モータの減速比をエンジンの減速比より大きく設定可能でありながらも装置のコンパクト化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to set the motor reduction ratio to be greater than the engine reduction ratio while still achieving a compact device.

本発明の実施の形態に係る動力出力装置１の構成の概略を示す概略構成図である。1 is a schematic diagram showing an outline of the configuration of a power output apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 動力出力装置１が備える各出力モード（ＥＶ出力モード、ＨＶ出力モード、停止時充電モード）と、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３の状態と、の関係を示す作動表である。1 is an operation table showing the relationship between each output mode (EV output mode, HV output mode, stationary charging mode) of the power output device 1 and the states of the brake B1 and the clutches C1, C2, C3. 遊星歯車機構１０の各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。2 is a collinear diagram showing the relationship between the rotation speeds of the respective rotating elements of the planetary gear mechanism 10. FIG. 変形例の動力出力装置１００の構成の概略を示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a power output apparatus 100 according to a modified example. 遊星歯車機構１１０の各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。4 is a collinear diagram showing the relationship between the rotation speeds of the respective rotating elements of the planetary gear mechanism 110. FIG. 変形例の動力出力装置２００の構成の概略を示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a power output apparatus 200 according to a modified example. 動力出力装置２００が備える各出力モード（ＥＶ出力モード、ＨＶ出力モード、停止時充電モード）と、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の状態と、の関係を示す作動表である。1 is an operation table showing the relationship between each output mode (EV output mode, HV output mode, stationary charging mode) of power output device 200 and the states of brakes B1, B2 and clutches C1, C2, C3, C4. 遊星歯車機構１１０，２１０の各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。4 is a collinear diagram showing the relationship between the rotation speeds of the rotating elements of the planetary gear mechanisms 110 and 210. FIG.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be explained using examples.

本実施の形態に係る動力出力装置１は、図１に示すように、エンジン２と、エンジン２の出力軸としてのクランク軸２ａに図示しないダンパを介して接続された遊星歯車機構１０と、当該遊星歯車機構１０に接続された発電可能なモータＭＧと、動力出力装置１全体を制御する電子制御ユニット７０と、を備えている。動力出力装置１の出力は、ディファレンシャル装置Ｄｆを介して駆動輪Ｗｆ，Ｗｆに出力される。なお、動力出力装置１は、エンジン２の運転を伴わずにモータＭＧからの出力を駆動輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達するモータ出力モード（ＥＶ出力モード）や、エンジン２およびモータＭＧからの出力を駆動輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達するハイブリッド出力モード（ＨＶ出力モード）、車両が停止時にエンジン２によってモータＭＧを駆動して後述するバッテリ３４の充電を行う停止時充電モードを備えている。停止時充電モードは、本発明における「充電モード」に対応する実施構成の一例である。 As shown in FIG. 1, the power output device 1 according to the present embodiment includes an engine 2, a planetary gear mechanism 10 connected to a crankshaft 2a serving as an output shaft of the engine 2 via a damper (not shown), a motor MG capable of generating electricity connected to the planetary gear mechanism 10, and an electronic control unit 70 for controlling the entire power output device 1. The output of the power output device 1 is output to the drive wheels Wf, Wf via a differential device Df. The power output device 1 includes a motor output mode (EV output mode) in which the output from the motor MG is transmitted to the drive wheels Wf, Wf without the operation of the engine 2, a hybrid output mode (HV output mode) in which the output from the engine 2 and the motor MG is transmitted to the drive wheels Wf, Wf, and a stop-time charging mode in which the motor MG is driven by the engine 2 when the vehicle is stopped to charge the battery 34 described below. The stop-time charging mode is an example of an embodiment corresponding to the "charging mode" in the present invention.

エンジン２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。エンジン２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２０により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを有している。エンジンＥＣＵ２０には、エンジン２を運転制御するために必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。また、エンジンＥＣＵ２０からは、エンジン２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２０は、電子制御ユニット７０と通信ポートを介して接続されている。 The engine 2 is configured as an internal combustion engine that outputs power using gasoline, diesel, or the like as fuel. The operation of the engine 2 is controlled by an engine electronic control unit (hereinafter referred to as "engine ECU") 20. The engine ECU 20 has a microcomputer with a CPU, ROM, RAM, input/output ports, and communication ports (not shown). Signals from various sensors required for controlling the operation of the engine 2 are input to the engine ECU 20 from the input ports. In addition, various control signals for controlling the operation of the engine 2 are output from the engine ECU 20 via the output ports. The engine ECU 20 is connected to the electronic control unit 70 via the communication port.

遊星歯車機構１０は、図１に示すように、外歯歯車であるサンギヤ１０ｓと、内歯歯車であるリングギヤ１０ｒと、サンギヤ１０ｓおよびリングギヤ１０ｒそれぞれと噛合う複数のピニオンギヤ１０ｐと、複数のピニオンギヤ１０ｐを自転かつ公転自在に支持するキャリア１０ｃと、を有している。遊星歯車機構１０は、本実施の形態では、シングルピニオンタイプとした。遊星歯車機構１０は、本発明における「第１遊星歯車機構」に対応し、サンギヤ１０ｓは、本発明における「第１サンギヤ」に対応し、リングギヤ１０ｒは、本発明における「第１リングギヤ」に対応し、ピニオンギヤ１０ｐは、本発明における「第１ピニオンギヤ」に対応し、キャリア１０ｃは、本発明における「第１キャリア」に対応する実施構成の一例である。 As shown in FIG. 1, the planetary gear mechanism 10 has a sun gear 10s, which is an external gear, a ring gear 10r, which is an internal gear, a plurality of pinion gears 10p meshing with the sun gear 10s and the ring gear 10r, and a carrier 10c supporting the plurality of pinion gears 10p so that they can rotate and revolve. In this embodiment, the planetary gear mechanism 10 is a single pinion type. The planetary gear mechanism 10 corresponds to the "first planetary gear mechanism" of the present invention, the sun gear 10s corresponds to the "first sun gear" of the present invention, the ring gear 10r corresponds to the "first ring gear" of the present invention, the pinion gear 10p corresponds to the "first pinion gear" of the present invention, and the carrier 10c corresponds to the "first carrier" of the present invention.

サンギヤ１０ｓは、図１に示すように、モータＭＧの回転軸ＲＳに接続されている。モータＭＧの回転軸ＲＳは、クラッチＣ３を介して出力軸ＯＳに接続されている。リングギヤ１０ｒは、ブレーキＢ１を介してケース９０に支持されている。キャリア１０ｃは、クラッチＣ１を介してエンジン２のクランク軸２ａに接続されると共に、クラッチＣ２を介して出力軸ＯＳに接続されている。なお、出力軸ＯＳは、歯車機構Ｇｂを介してディファレンシャル装置Ｄｆに接続されている。 As shown in FIG. 1, the sun gear 10s is connected to the rotating shaft RS of the motor MG. The rotating shaft RS of the motor MG is connected to the output shaft OS via the clutch C3. The ring gear 10r is supported on the case 90 via the brake B1. The carrier 10c is connected to the crankshaft 2a of the engine 2 via the clutch C1 and is connected to the output shaft OS via the clutch C2. The output shaft OS is connected to the differential device Df via the gear mechanism Gb.

ブレーキＢ１は、リングギヤ１０ｒをケース９０に対して回転不能に固定（接続）すると共にリングギヤ１０ｒをケース９０に対して回転自在に解放する。ブレーキＢ１は、例えば、油圧駆動のバンドブレーキや、油圧駆動の多板ブレーキとして構成されている。クラッチＣ１は、キャリア１０ｃとクランク軸２ａとを接続すると共に両者の接続を解除する。クラッチＣ２は、キャリア１０ｃと出力軸ＯＳとを接続すると共に両者の接続を解除する。クラッチＣ３は、モータＭＧの回転軸ＲＳと出力軸ＯＳとを接続すると共に両者の接続を解除する。クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、それぞれ、例えば、油圧駆動の多板ブレーキとして構成されている。ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、図示しない油圧制御装置によって、作動油が給排されることで作動する。油圧制御装置（図示せず）は、電子制御ユニット７０により制御される。即ち、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、油圧制御装置（図示せず）を介して、電子制御ユニット７０によりオンオフ制御される。ブレーキＢ１は、本発明における「第１ブレーキ」に対応し、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、それぞれ本発明における「第１クラッチ」，「第２クラッチ」および「第３クラッチ」に対応する実施構成の一例である。 The brake B1 fixes (connects) the ring gear 10r to the case 90 so that it cannot rotate, and releases the ring gear 10r to rotate freely relative to the case 90. The brake B1 is configured, for example, as a hydraulically driven band brake or a hydraulically driven multi-plate brake. The clutch C1 connects the carrier 10c to the crankshaft 2a and releases the connection between them. The clutch C2 connects the carrier 10c to the output shaft OS and releases the connection between them. The clutch C3 connects the rotating shaft RS of the motor MG to the output shaft OS and releases the connection between them. The clutches C1, C2, and C3 are each configured, for example, as a hydraulically driven multi-plate brake. The brake B1 and the clutches C1, C2, and C3 are operated by supplying and discharging hydraulic oil by a hydraulic control device (not shown). The hydraulic control device (not shown) is controlled by the electronic control unit 70. That is, the brake B1 and the clutches C1, C2, and C3 are on/off controlled by the electronic control unit 70 via a hydraulic control device (not shown). The brake B1 corresponds to the "first brake" in the present invention, and the clutches C1, C2, and C3 are an example of an embodiment corresponding to the "first clutch," "second clutch," and "third clutch" in the present invention, respectively.

図２は、動力出力装置１が備える各出力モード（ＥＶ出力モード、ＨＶ出力モード、停止時充電モード）と、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３の状態と、の関係を示す作動表であり、図３は、遊星歯車機構１０の各回転要素（サンギヤ１０ｓ，リングギヤ１０ｒ，キャリア１０ｃ）の回転数の関係を示す共線図である。図３中、「λ」は、遊星歯車機構１０の歯数比（サンギヤ１０ｓの歯数／リングギヤ１０ｒの歯数）である。遊星歯車機構１０の共線図において、Ｓ軸は、モータＭＧの回転数や出力軸ＯＳの回転数であるサンギヤ１０ｓの回転数であり、Ｃ軸は、エンジン２の回転数や出力軸ＯＳの回転数であるキャリア１０ｃの回転数であり、Ｒ軸は、リングギヤ１０ｒの回転数である。 Figure 2 is an operation table showing the relationship between each output mode (EV output mode, HV output mode, stationary charging mode) of the power output device 1 and the state of the brake B1 and the clutches C1, C2, C3, and Figure 3 is a collinear diagram showing the relationship between the rotation speeds of each rotating element (sun gear 10s, ring gear 10r, carrier 10c) of the planetary gear mechanism 10. In Figure 3, "λ" is the gear ratio of the planetary gear mechanism 10 (number of teeth of sun gear 10s/number of teeth of ring gear 10r). In the collinear diagram of the planetary gear mechanism 10, the S-axis is the rotation speed of the sun gear 10s, which is the rotation speed of the motor MG or the output shaft OS, the C-axis is the rotation speed of the carrier 10c, which is the rotation speed of the engine 2 or the output shaft OS, and the R-axis is the rotation speed of the ring gear 10r.

遊星歯車機構１０は、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３が図２に示すように係合または解放（係合解除）されることにより、ＥＶ出力モードの前進１速段および前進２速段、ＨＶ出力モードの前進１速段および前進２速段、および、停止時充電モードが確立される。具体的には、ＥＶ出力モードの前進１速段は、ブレーキＢ１およびクラッチＣ２が係合されると共にクラッチＣ１，Ｃ３が解放されることにより確立され、ＥＶ出力モードの前進２速段は、クラッチＣ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１およびクラッチＣ１が解放されることにより確立される（図２および図３参照）。また、ＨＶ出力モードの前進１速段は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１が解放されることにより確立され、ＨＶ出力モードの前進２速段は、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ３が係合されると共にクラッチＣ２が解放されることにより確立される（図２および図３参照）。さらに、停止時充電モードは、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１が係合されると共にクラッチＣ２，Ｃ３が解放されることにより確立される（図２参照）。なお、後進段は、ＥＶ出力モードの前進１速段と同じ状態、即ち、ブレーキＢ１およびクラッチＣ２を係合すると共にクラッチＣ１，Ｃ３を解放した状態で、モータＭＧの回転軸ＲＳの回転方向をＥＶ出力モード前進１速段とは逆回転す
ることにより確立される。ブレーキＢ１およびクラッチＣ２が係合されると共にクラッチＣ１，Ｃ３が解放された状態は、本発明における「第１状態」に対応し、クラッチＣ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１およびクラッチＣ１が解放された状態は、本発明における「第２状態」に対応し、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１が解放された状態は、本発明における「第３状態」に対応し、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ３が係合されると共にクラッチＣ２が解放された状態は、本発明における「第４状態」に対応し、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１が係合されると共にクラッチＣ２，Ｃ３が解放された状態は、本発明における「第５状態」に対応する実施構成の一例である。また、 The planetary gear mechanism 10 establishes the first and second forward gears in the EV output mode, the first and second forward gears in the HV output mode, and the stop-time charging mode by engaging or disengaging (disengaging) the brake B1 and the clutches C1, C2, and C3 as shown in Fig. 2. Specifically, the first forward gear in the EV output mode is established by engaging the brake B1 and the clutch C2 and disengaging the clutches C1 and C3, and the second forward gear in the EV output mode is established by engaging the clutches C2 and C3 and disengaging the brake B1 and the clutch C1 (see Figs. 2 and 3). The first forward gear in the HV output mode is established by engaging the clutches C1, C2, and C3 and disengaging the brake B1, and the second forward gear in the HV output mode is established by engaging the brake B1 and the clutches C1 and C3 and disengaging the clutch C2 (see Figs. 2 and 3). Furthermore, the stop-time charging mode is established by engaging the brake B1 and the clutch C1 and releasing the clutches C2 and C3 (see FIG. 2). The reverse gear is established in the same state as the first forward gear in the EV output mode, that is, by rotating the rotating shaft RS of the motor MG in the opposite direction to the first forward gear in the EV output mode with the brake B1 and the clutch C2 engaged and the clutches C1 and C3 released. The state in which the brake B1 and the clutch C2 are engaged and the clutches C1 and C3 are released corresponds to the "first state" in the present invention, the state in which the clutches C2 and C3 are engaged and the brake B1 and the clutch C1 are released corresponds to the "second state" in the present invention, the state in which the clutches C1, C2, and C3 are engaged and the brake B1 is released corresponds to the "third state" in the present invention, the state in which the brake B1 and the clutches C1 and C3 are engaged and the clutch C2 is released corresponds to the "fourth state" in the present invention, and the state in which the brake B1 and the clutch C1 are engaged and the clutches C2 and C3 are released corresponds to the "fifth state" in the present invention.

モータＭＧは、例えば、同期発電モータとして構成されている。モータＭＧの回転軸ＲＳは、上述したように、遊星歯車機構１０のサンギヤ１０ｓに接続されていると共にクラッチＣ３を介して出力軸ＯＳに接続されている。モータＭＧは、インバータ３２を介してバッテリ３４に接続されている。インバータ３２は、モータＭＧの駆動に用いられる。また、モータＭＧは、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）３０によって、インバータ３２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。 The motor MG is configured, for example, as a synchronous generator motor. As described above, the rotating shaft RS of the motor MG is connected to the sun gear 10s of the planetary gear mechanism 10 and is also connected to the output shaft OS via the clutch C3. The motor MG is connected to a battery 34 via an inverter 32. The inverter 32 is used to drive the motor MG. The motor MG is rotated by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as the "motor ECU") 30 controlling the switching of multiple switching elements (not shown) of the inverter 32.

モータＥＣＵ３０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備えている。モータＥＣＵ３０には、モータＭＧを駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。また、モータＥＣＵ３０からは、インバータ３２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ３０は、電子制御ユニット７０と通信ポートを介して接続されている。 The motor ECU 30 is equipped with a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, input/output ports, and communication ports (not shown). Signals from various sensors required for driving and controlling the motor MG are input to the motor ECU 30 via the input ports. In addition, the motor ECU 30 outputs switching control signals to multiple switching elements (not shown) of the inverter 32 via the output port. The motor ECU 30 is connected to the electronic control unit 70 via the communication ports.

電子制御ユニット７０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備えている。電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、図示しない油圧制御装置（ブレーキＢ１やクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３）への制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２０やモータＥＣＵ３０と通信ポートを介して接続されている。電子制御ユニット７０は、本発明における「制御部」に対応する実施構成の一例である。 The electronic control unit 70 is equipped with a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, input/output ports, and communication ports (not shown). Signals from various sensors are input to the electronic control unit 70 via the input ports. Various control signals are output from the electronic control unit 70 via the output ports. Examples of signals output from the electronic control unit 70 include control signals to hydraulic control devices (brake B1 and clutches C1, C2, C3) (not shown). As described above, the electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 20 and motor ECU 30 via the communication ports. The electronic control unit 70 is an example of an embodiment corresponding to the "control unit" in the present invention.

こうして構成された動力出力装置１では、ＥＶ出力モードでは、基本的には、電子制御ユニット７０は、アクセル開度と車速とに基づいて走行に要求される（駆動輪Ｗｆ，Ｗｆに要求される）走行用トルクを設定し、設定した走行用トルクが駆動輪Ｗｆ，Ｗｆに出力されるようにモータＭＧのトルク指令を設定し、設定したモータＭＧのトルク指令をモータＥＣＵ３０に送信する。モータＥＣＵ３０は、モータＭＧのトルク指令を受信すると、設定したトルク指令でモータＭＧが駆動されるようにインバータ３２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。 In the power output device 1 thus configured, in the EV output mode, the electronic control unit 70 basically sets the driving torque required for driving (required for the drive wheels Wf, Wf) based on the accelerator opening and the vehicle speed, sets a torque command for the motor MG so that the set driving torque is output to the drive wheels Wf, Wf, and transmits the set torque command for the motor MG to the motor ECU 30. When the motor ECU 30 receives the torque command for the motor MG, it controls the switching of the multiple switching elements of the inverter 32 so that the motor MG is driven by the set torque command.

また、ＨＶ出力モードのときには、基本的には、電子制御ユニット７０は、アクセル開度と車速とに基づいて走行用トルクを設定し、設定した走行用トルクに駆動輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数を乗じて走行に要求される走行用パワーを計算する。続いて、走行用パワーからバッテリ３４の充放電要求パワー（バッテリ３４から放電するときが正の値）を減じてエンジン２の目標パワーを演算し、演算した目標パワーがエンジン２から出力されると共に走行用トルクが駆動輪Ｗｆ，Ｗｆに出力されるようにエンジン２の目標回転数や目標トルク、モータＭＧのトルク指令を設定する。そして、エンジン２の目標回転数や目標トルクをエンジンＥＣＵ２０に送信すると共に、モータＭＧのトルク指令をモータＥＣＵ３０に送信する。エンジンＥＣＵ２０は、エンジン２の目標回転数および目標トルクを受信すると、エンジン２が目標回転数および目標トルクに基づいて運転されるようにエンジン２の運転制御を行なう。エンジン２の運転制御としては、スロットルバルブの開度を制御する吸入空気量制御や、燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御、点火プラグの点火時期を制御する点火制御などを行なう。なお、モータＥＣＵ３０によるインバータ３２の制御については上述したので省略する。 In addition, in the HV output mode, the electronic control unit 70 basically sets the driving torque based on the accelerator opening and the vehicle speed, and calculates the driving power required for driving by multiplying the set driving torque by the rotation speed of the drive wheels Wf, Wf. Next, the electronic control unit 70 calculates the target power of the engine 2 by subtracting the charge/discharge required power of the battery 34 (a positive value when discharging from the battery 34) from the driving power, and sets the target rotation speed and target torque of the engine 2 and the torque command of the motor MG so that the calculated target power is output from the engine 2 and the driving torque is output to the drive wheels Wf, Wf. Then, the electronic control unit 70 transmits the target rotation speed and target torque of the engine 2 to the engine ECU 20 and transmits the torque command of the motor MG to the motor ECU 30. When the engine ECU 20 receives the target rotation speed and target torque of the engine 2, it controls the operation of the engine 2 so that the engine 2 is operated based on the target rotation speed and target torque. The operation control of the engine 2 includes intake air volume control, which controls the opening of the throttle valve, fuel injection control, which controls the amount of fuel injected from the fuel injection valve, and ignition control, which controls the ignition timing of the spark plug. Note that the control of the inverter 32 by the motor ECU 30 has been described above and will not be described here.

以上説明した本実施の形態に係る動力出力装置１によれば、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３の係脱により、ＥＶ出力モードの前進１速段，前進２速段および後進段と、ハイブリッド出力モードの前進１速段および前進２速段と、を提供することができる。しかも、ＥＶ出力モードの前進１速段，前進２速段と、ハイブリッド出力モードの前進１速段および前進２速段と、では異なる減速比を設定することができる。これにより、専用の減速機を設けることなく、モータＭＧからのトルクの増幅を図ることができる。この結果、モータＭＧの小型化やモータＭＧのコスト低減を図ることができる。なお、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３の係脱のみであるため、制御も簡易なものとなる。 According to the power output device 1 of the present embodiment described above, it is possible to provide the first, second and reverse forward gears in the EV output mode, and the first and second forward gears in the hybrid output mode, by engaging and disengaging the brake B1 and the clutches C1, C2 and C3. Moreover, different reduction ratios can be set for the first and second forward gears in the EV output mode and the first and second forward gears in the hybrid output mode. This makes it possible to amplify the torque from the motor MG without providing a dedicated reduction gear. As a result, it is possible to reduce the size and cost of the motor MG. Furthermore, since only the brake B1 and the clutches C1, C2 and C3 are engaged and disengaged, control is also simple.

本実施の形態では、サンギヤ１０ｓをモータＭＧの回転軸ＲＳに接続すると共に、ブレーキＢ１を介してリングギヤ１０ｒをケース９０に支持して、ブレーキＢ１によってリングギヤ１０ｒをケース９０に対して回転不能に固定（接続）または回転自在に解放可能な構成としたが、これに限らない。例えば、図４に例示する変形例の遊星歯車機構１１０に示すように、ブレーキＢ１を介してサンギヤ１１０ｓをケース９０に支持すると共に、リングギヤ１１０ｒをモータＭＧの回転軸ＲＳに接続し、ブレーキＢ１によってサンギヤ１０ｓをケース９０に対して回転不能に固定（接続）または回転自在に解放可能な構成としても良い。なお、モータＭＧの回転軸ＲＳは、上述した本実施の形態の動力出力装置１と同様、クラッチＣ３を介して出力軸ＯＳに接続されており、キャリア１１０ｃは、クラッチＣ１を介してエンジン２のクランク軸２ａに接続されていると共にクラッチＣ２を介して出力軸ＯＳに接続されている。なお、キャリア１１０ｃは、サンギヤ１１０ｓおよびリングギヤ１１０ｒそれぞれと噛合う複数のピニオンギヤ１１０ｐを自転かつ公転自在に支持する。遊星歯車機構１１０は、本発明における「第１遊星歯車機構」に対応し、サンギヤ１１０ｓは、本発明における「第１サンギヤ」に対応し、リングギヤ１１０ｒは、本発明における「第１リングギヤ」に対応し、ピニオンギヤ１１０ｐは、本発明における「第１ピニオンギヤ」に対応し、キャリア１１０ｃは、本発明における「第１キャリア」に対応する実施構成の一例である。 In this embodiment, the sun gear 10s is connected to the rotating shaft RS of the motor MG, and the ring gear 10r is supported on the case 90 via the brake B1, and the ring gear 10r can be fixed (connected) to the case 90 so as not to rotate or released so as to rotate freely by the brake B1, but this is not limited to the above. For example, as shown in the modified planetary gear mechanism 110 illustrated in FIG. 4, the sun gear 110s may be supported on the case 90 via the brake B1, and the ring gear 110r may be connected to the rotating shaft RS of the motor MG, and the sun gear 10s may be fixed (connected) to the case 90 so as not to rotate or released so as to rotate freely by the brake B1. The rotating shaft RS of the motor MG is connected to the output shaft OS via the clutch C3, as in the power output device 1 of this embodiment described above, and the carrier 110c is connected to the crankshaft 2a of the engine 2 via the clutch C1 and to the output shaft OS via the clutch C2. The carrier 110c supports multiple pinion gears 110p that mesh with the sun gear 110s and the ring gear 110r so that they can rotate and revolve freely. The planetary gear mechanism 110 corresponds to the "first planetary gear mechanism" in the present invention, the sun gear 110s corresponds to the "first sun gear" in the present invention, the ring gear 110r corresponds to the "first ring gear" in the present invention, the pinion gears 110p correspond to the "first pinion gear" in the present invention, and the carrier 110c is an example of an embodiment corresponding to the "first carrier" in the present invention.

当該変形例の遊星歯車機構１１０を有する動力出力装置１００においても、ＥＶ出力モードの前進１速段は、ブレーキＢ１およびクラッチＣ２が係合されると共にクラッチＣ１，Ｃ３が解放されることにより確立され、ＥＶ出力モードの前進２速段は、クラッチＣ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１およびクラッチＣ１が解放されることにより確立される（図２および図５参照）。また、ＨＶ出力モードの前進１速段は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１が解放されることにより確立され、ＨＶ出力モードの前進２速段は、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ３が係合されると共にクラッチＣ２が解放されることにより確立される（図２および図５参照）。さらに、停止時充電モードは、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１が係合されると共にクラッチＣ２，Ｃ３が解放されることにより確立される（図２および図５参照）。なお、後進段は、ＥＶ出力モードの前進１速段と同じ状態、即ち、ブレーキＢ１およびクラッチＣ２を係合すると共にクラッチＣ１，Ｃ３を解放した状態で、モータＭＧの回転軸ＲＳの回転方向を前進１速段とは逆回転することにより確立される。 In the power output device 100 having the planetary gear mechanism 110 of this modified example, the first forward gear in the EV output mode is established by engaging the brake B1 and the clutch C2 and releasing the clutches C1 and C3, and the second forward gear in the EV output mode is established by engaging the clutches C2 and C3 and releasing the brake B1 and the clutch C1 (see Figures 2 and 5). The first forward gear in the HV output mode is established by engaging the clutches C1, C2, and C3 and releasing the brake B1, and the second forward gear in the HV output mode is established by engaging the brake B1 and the clutches C1 and C3 and releasing the clutch C2 (see Figures 2 and 5). Furthermore, the stop-time charging mode is established by engaging the brake B1 and the clutch C1 and releasing the clutches C2 and C3 (see Figures 2 and 5). The reverse gear is established in the same state as the first forward gear in the EV output mode, that is, with the brake B1 and clutch C2 engaged and the clutches C1 and C3 released, by rotating the rotating shaft RS of the motor MG in the opposite direction to the first forward gear.

本実施の形態および上述した変形例では、動力出力装置１，１００は、１つの遊星歯車機構１０，１１０を有する構成としたが、これに限らない。例えば、遊星歯車機構１０，１１０の他に１つ以上の他の遊星歯車機構を有する構成としても良い。図６は、遊星歯車機構１１０と、遊星歯車機構２１０と、を備える変形例の動力出力装置２００の構成の概略を示す概略構成図である。変形例の動力出力装置２００は、遊星歯車機構２１０を有する点を除いて、変形例の動力出力装置１００と同一の構成を有している。変形例の動力出力装置２００の構成のうち変形例の動力出力装置１００と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は重複するため省略する。 In the present embodiment and the modified example described above, the power output device 1, 100 is configured to have one planetary gear mechanism 10, 110, but this is not limited thereto. For example, the power output device 1, 100 may be configured to have one or more other planetary gear mechanisms in addition to the planetary gear mechanism 10, 110. FIG. 6 is a schematic diagram showing an outline of the configuration of a modified power output device 200 including a planetary gear mechanism 110 and a planetary gear mechanism 210. The modified power output device 200 has the same configuration as the modified power output device 100, except that it has the planetary gear mechanism 210. The same reference numerals are used for the configuration of the modified power output device 200 that is the same as the modified power output device 100, and their description will be omitted to avoid duplication.

遊星歯車機構２１０は、図６に示すように、外歯歯車であるサンギヤ２１０ｓと、内歯歯車であるリングギヤ２１０ｒと、サンギヤ２１０ｓおよびリングギヤ２１０ｒそれぞれと噛合う複数のピニオンギヤ２１０ｐと、複数のピニオンギヤ２１０ｐを自転かつ公転自在に支持するキャリア２１０ｃと、を有している。遊星歯車機構２１０は、シングルピニオンタイプとした。遊星歯車機構２１０は、本発明における「第２遊星歯車機構」に対応し、サンギヤ２１０ｓは、本発明における「第２サンギヤ」に対応し、リングギヤ２１０ｒは、本発明における「第２リングギヤ」に対応し、ピニオンギヤ２１０ｐは、本発明における「第２ピニオンギヤ」に対応し、キャリア２１０ｃは、本発明における「第２キャリア」に対応する実施構成の一例である。 As shown in FIG. 6, the planetary gear mechanism 210 has a sun gear 210s which is an external gear, a ring gear 210r which is an internal gear, a plurality of pinion gears 210p which mesh with the sun gear 210s and the ring gear 210r, and a carrier 210c which supports the plurality of pinion gears 210p so that they can rotate and revolve. The planetary gear mechanism 210 is a single pinion type. The planetary gear mechanism 210 corresponds to the "second planetary gear mechanism" in the present invention, the sun gear 210s corresponds to the "second sun gear" in the present invention, the ring gear 210r corresponds to the "second ring gear" in the present invention, the pinion gear 210p corresponds to the "second pinion gear" in the present invention, and the carrier 210c corresponds to the "second carrier" in the present invention.

サンギヤ２１０ｓは、図６に示すように、出力軸ＯＳに接続されている。リングギヤ２１０ｒは、ブレーキＢ２を介してケース９０に支持されている。キャリア２１０ｃは、クラッチＣ４を介して出力軸ＯＳに接続されている。なお、キャリア２１０ｃは、サンギヤ２１０ｓおよびリングギヤ２１０ｒそれぞれと噛合う複数のピニオンギヤ２１０ｐを自転かつ公転自在に支持する。 As shown in FIG. 6, the sun gear 210s is connected to the output shaft OS. The ring gear 210r is supported on the case 90 via a brake B2. The carrier 210c is connected to the output shaft OS via a clutch C4. The carrier 210c supports a plurality of pinion gears 210p that mesh with the sun gear 210s and the ring gear 210r, respectively, so that they can rotate and revolve freely.

ブレーキＢ２は、リングギヤ２１０ｒをケース９０に対して回転不能に固定（接続）すると共にリングギヤ２１０ｒをケース９０に対して回転自在に解放する。ブレーキＢ２は、ブレーキＢ１と同様、例えば、油圧駆動のバンドブレーキや、油圧駆動の多板ブレーキとして構成されている。クラッチＣ４は、キャリア２１０ｃと出力軸ＯＳとを接続すると共に両者の接続を解除する。クラッチＣ４は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と同様、例えば、油圧駆動の多板ブレーキとして構成されている。ブレーキＢ２およびクラッチＣ４は、ブレーキＢ１およびクラッチ，Ｃ２，Ｃ３と同様、図示しない油圧制御装置によって、作動油が給排されることで作動する。ブレーキＢ１およびクラッチ，Ｃ２，Ｃ３は、油圧制御装置（図示せず）を介して、電子制御ユニット７０によりオンオフ制御される。ブレーキＢ２は、本発明における「第２ブレーキ」に対応し、クラッチＣ４は、本発明における「第４クラッチ」に対応する実施構成の一例である。 Brake B2 fixes (connects) ring gear 210r to case 90 so that it cannot rotate, and releases ring gear 210r to case 90 so that it can rotate freely. Brake B2 is configured as, for example, a hydraulically driven band brake or a hydraulically driven multi-plate brake, similar to brake B1. Clutch C4 connects carrier 210c to output shaft OS and disconnects the two. Clutch C4 is configured as, for example, a hydraulically driven multi-plate brake, similar to clutches C1, C2, and C3. Brake B2 and clutch C4 are operated by supplying and discharging hydraulic oil by a hydraulic control device (not shown), similar to brake B1 and clutches C2 and C3. Brake B1 and clutches C2 and C3 are controlled to be turned on and off by electronic control unit 70 via a hydraulic control device (not shown). Brake B2 corresponds to the "second brake" in this invention, and clutch C4 is an example of an embodiment corresponding to the "fourth clutch" in this invention.

図７は、動力出力装置２００が備える各出力モード（ＥＶ出力モード、ＨＶ出力モード、停止時充電モード）と、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の状態と、の関係を示す作動表であり、図８は、遊星歯車機構１１０の各回転要素（サンギヤ１１０ｓ，リングギヤ１１０ｒ，キャリア１１０ｃ）および遊星歯車機構２１０の各回転要素（サンギヤ２１０ｓ，リングギヤ２１０ｒ，キャリア２１０ｃ）の回転数の関係を示す共線図である。図８中、「λ１」は、遊星歯車機構１１０の歯数比（サンギヤ１１０ｓの歯数／リングギヤ１１０ｒの歯数）であり、「λ２」は、遊星歯車機構２１０の歯数比（サンギヤ２１０ｓの歯数／リングギヤ２１０ｒの歯数）である。また、図８中、左側は、遊星歯車機構１１０の共線図であり、右側は、遊星歯車機構２１０の共線図である。遊星歯車機構１１０の共線図において、Ｓ１軸は、サンギヤ１１０ｓの回転数を示し、Ｃ１軸は、エンジン２の回転数や出力軸ＯＳの回転数であるキャリア１１０ｃの回転数を示し、Ｒ１軸は、モータＭＧの回転数や出力軸ＯＳの回転数であるリングギヤ１１０ｒの回転数を示す。また、遊星歯車機構２１０の共線図において、Ｓ２軸は、エンジン２の回転数や出力軸ＯＳの回転数であるサンギヤ２１０ｓの回転数を示し、Ｃ２軸は、出力軸ＯＳの回転数であるキャリア２１０ｃの回転数を示し、Ｒ２軸は、リングギヤ２１０ｒの回転数を示す。 Figure 7 is an operation table showing the relationship between each output mode (EV output mode, HV output mode, stop-time charging mode) of the power output device 200 and the state of the brakes B1, B2 and the clutches C1, C2, C3, C4, and Figure 8 is a collinear diagram showing the relationship between the rotational speeds of each rotating element (sun gear 110s, ring gear 110r, carrier 110c) of the planetary gear mechanism 110 and each rotating element (sun gear 210s, ring gear 210r, carrier 210c) of the planetary gear mechanism 210. In Figure 8, "λ1" is the gear ratio of the planetary gear mechanism 110 (number of teeth of sun gear 110s/number of teeth of ring gear 110r), and "λ2" is the gear ratio of the planetary gear mechanism 210 (number of teeth of sun gear 210s/number of teeth of ring gear 210r). 8, the left side is a nomogram of the planetary gear mechanism 110, and the right side is a nomogram of the planetary gear mechanism 210. In the nomogram of the planetary gear mechanism 110, the S1 axis indicates the rotation speed of the sun gear 110s, the C1 axis indicates the rotation speed of the carrier 110c, which is the rotation speed of the engine 2 or the output shaft OS, and the R1 axis indicates the rotation speed of the ring gear 110r, which is the rotation speed of the motor MG or the output shaft OS. In the nomogram of the planetary gear mechanism 210, the S2 axis indicates the rotation speed of the sun gear 210s, which is the rotation speed of the engine 2 or the output shaft OS, the C2 axis indicates the rotation speed of the carrier 210c, which is the rotation speed of the output shaft OS, and the R2 axis indicates the rotation speed of the ring gear 210r.

遊星歯車機構１１０，２１０は、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が図７に示すように係合または解放（係合解除）されることにより、ＥＶ出力モードの前進１速段および前進２速段、ＨＶ出力モードの前進１速段，前進２速段，前進３速段，前進４速段、および、停止時充電モードが確立される。具体的には、ＥＶ出力モードの前進１速段は、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ２が係合されると共にクラッチＣ１，Ｃ３，Ｃ４が解放されることにより確立され、ＥＶ出力モードの前進２速段は、ブレーキＢ２およびクラッチＣ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ４が解放されることにより確立される（図７および図８参照）。また、ＨＶ出力モードの前進１速段は、ブレーキＢ２およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３が係合されると共にブレーキＢ１およびクラッチＣ４が解放されることにより確立され、ＨＶ出力モードの前進２速段は、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ３が係合されると共にクラッチＣ２，Ｃ４が解放されることにより確立される（図７および図８参照）。さらに、ＨＶ出力モードの前進３速段は、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が係合されると共にブレーキＢ１，Ｂ２が解放されることにより確立され、ＨＶ出力モードの前進４速段は、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ３，Ｃ４が係合されると共にブレーキＢ２およびクラッチＣ２が解放されることにより確立される（図７および図８参照）。また、停止時充電モードは、ブレーキＢ１およびクラッチＣ１が係合されると共にブレーキＢ２およびクラッチＣ２，Ｃ３，Ｃ４が解放されることにより確立される（図７参照）。なお、後進段は、ＥＶ出力モードの前進１速段と同じ状態、即ち、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ２を係合すると共にクラッチＣ１，Ｃ３，Ｃ４を解放した状態で、モータＭＧの回転軸ＲＳの回転方向をＥＶ出力モードの前進１速段とは逆
回転することにより確立される。ＨＶ出力モードの前進１速段，前進２速段，前進３速段，前進４速段は、それぞれ本発明における「前進１速ハイブリッド出力モード」、「前進２速ハイブリッド出力モード」、「前進３速ハイブリッド出力モード」、「前進４速ハイブリッド出力モード」に対応する実施構成の一例である。 The planetary gear mechanisms 110, 210 establish the first and second forward gears in the EV output mode, the first, second, third and fourth forward gears in the HV output mode and the stop-time charging mode by engaging or disengaging (disengaging) the brakes B1, B2 and the clutches C1, C2, C3 and C4 as shown in Fig. 7. Specifically, the first forward gear in the EV output mode is established by engaging the brakes B1, B2 and the clutch C2 and disengaging the clutches C1, C3 and C4, and the second forward gear in the EV output mode is established by engaging the brakes B2 and the clutches C2 and C3 and disengaging the brake B1 and the clutches C1 and C4 (see Figs. 7 and 8). The first forward speed in the HV output mode is established by engaging the brake B2 and the clutches C1, C2, and C3 and releasing the brake B1 and the clutch C4, and the second forward speed in the HV output mode is established by engaging the brakes B1 and B2 and the clutches C1 and C3 and releasing the clutches C2 and C4 (see Figs. 7 and 8). The third forward speed in the HV output mode is established by engaging the clutches C1, C2, C3, and C4 and releasing the brakes B1 and B2, and the fourth forward speed in the HV output mode is established by engaging the brake B1 and the clutches C1, C3, and C4 and releasing the brake B2 and the clutch C2 (see Figs. 7 and 8). The stop-time charging mode is established by engaging the brake B1 and the clutch C1 and releasing the brake B2 and the clutches C2, C3, and C4 (see Fig. 7). The reverse gear is established by rotating the rotating shaft RS of the motor MG in the opposite direction to the first forward gear in the EV output mode, in the same state as the first forward gear in the EV output mode, that is, with the brakes B1, B2 and clutch C2 engaged and the clutches C1, C3, C4 released. The first forward gear, second forward gear, third forward gear, and fourth forward gear in the HV output mode are examples of implementation configurations corresponding to the "first forward speed hybrid output mode", "second forward speed hybrid output mode", "third forward speed hybrid output mode", and "fourth forward speed hybrid output mode" of the present invention, respectively.

当該変形例の動力出力装置２００によれば、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の係脱により、ＥＶ出力モードの前進１速段，前進２速段および後進段と、ハイブリッド出力モードの前進１速段，前進２速段，前進３速段，前進４速段と、を提供することができる。このように、変形例の動力出力装置２００によれば、動力出力装置１００と同様、ＥＶ出力モードとハイブリッド出力モードとで異なる減速比を設定することができる。これにより、専用の減速機を設けることなく、モータＭＧからのトルクの増幅を図ることができる。この結果、モータＭＧの小型化やモータＭＧのコスト低減を図ることができる。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の係脱のみであるため、制御も簡易なものとなる。また、変形例の動力出力装置２００によれば、ハイブリッド出力モードにおいて確立できる減速比幅を、動力出力装置１００よりも増加することができる。これにより、ハイブリッド出力モードにおけるエンジンのより一層の低燃費化を図ることができる。 According to the power output device 200 of the modified example, the first, second, third, and fourth forward speeds in the EV output mode can be provided by engaging and disengaging the brakes B1, B2 and the clutches C1, C2, C3, and C4. In this manner, according to the power output device 200 of the modified example, different reduction ratios can be set in the EV output mode and the hybrid output mode, similar to the power output device 100. This allows the torque from the motor MG to be amplified without providing a dedicated reduction gear. As a result, the motor MG can be made smaller and the cost of the motor MG can be reduced. Note that the control is simplified because only the brakes B1, B2 and the clutches C1, C2, C3, and C4 are engaged and disengaged. According to the power output device 200 of the modified example, the reduction ratio range that can be established in the hybrid output mode can be increased compared to the power output device 100. This allows the engine to achieve even lower fuel consumption in the hybrid output mode.

本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。なお、本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。 This embodiment shows an example of a form for implementing the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the configuration of this embodiment. The correspondence between each component of this embodiment and each component of the present invention is shown below.

１動力出力装置（動力出力装置）
２エンジン（エンジン）
２ａクランク軸（クランク軸）
１０遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）
１０ｓサンギヤ（第１サンギヤ）
１０ｒリングギヤ（第１リングギヤ）
１０ｐピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ）
１０ｃキャリア（第１キャリア）
２０エンジンＥＣＵ
３０モータＥＣＵ
３２インバータ
３４バッテリ
７０電子制御ユニット（制御部）
９０ケース
１００動力出力装置（動力出力装置）
１１０遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）
１１０ｓサンギヤ（第１サンギヤ）
１１０ｒリングギヤ（第１リングギヤ）
１１０ｐピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ）
１１０ｃキャリア（第１キャリア）
２００動力出力装置（動力出力装置）
２１０遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）
２１０ｓサンギヤ（第２サンギヤ）
２１０ｒリングギヤ（第２リングギヤ）
２１０ｐピニオンギヤ（第２ピニオンギヤ）
２１０ｃキャリア（第２キャリア）
ＭＧモータ（モータ）
Ｗｆ駆動輪
Ｄｆディファレンシャル装置
ＲＳ回転軸（回転軸）
ＯＳ出力軸（出力軸）
Ｂ１ブレーキ（第１ブレーキ）
Ｂ２ブレーキ（第２ブレーキ）
Ｃ１クラッチ（第１クラッチ）
Ｃ２クラッチ（第２クラッチ）
Ｃ３クラッチ（第３クラッチ）
Ｃ４クラッチ（第４クラッチ）
Ｇｂ歯車機構
λ 遊星歯車機構の歯数比
λ１遊星歯車機構の歯数比
λ２遊星歯車機構の歯数比 1 Power output device (power output device)
2. Engine (Engine)
2a Crankshaft (crankshaft)
10 Planetary gear mechanism (first planetary gear mechanism)
10s Sun gear (first sun gear)
10r Ring gear (first ring gear)
10p Pinion gear (first pinion gear)
10c carrier (first carrier)
20 Engine ECU
30 Motor ECU
32 Inverter 34 Battery 70 Electronic control unit (control unit)
90 Case 100 Power output device (power output device)
110 Planetary gear mechanism (first planetary gear mechanism)
110s Sun gear (first sun gear)
110r Ring gear (first ring gear)
110p Pinion gear (first pinion gear)
110c carrier (first carrier)
200 Power output device (power output device)
210 Planetary gear mechanism (second planetary gear mechanism)
210s Sun gear (second sun gear)
210r Ring gear (second ring gear)
210p Pinion gear (second pinion gear)
210c carrier (second carrier)
MG Motor (Motor)
Wf Drive wheel Df Differential device RS Rotating shaft (rotating shaft)
OS Output shaft (Output shaft)
B1 Brake (first brake)
B2 Brake (Second brake)
C1 Clutch (first clutch)
C2 Clutch (second clutch)
C3 clutch (third clutch)
C4 clutch (fourth clutch)
Gb Gear mechanism λ Gear ratio of planetary gear mechanism λ1 Gear ratio of planetary gear mechanism λ2 Gear ratio of planetary gear mechanism

Claims

A power output device capable of outputting power to an output shaft,
An engine having a crankshaft;
A motor having a rotating shaft;
a first planetary gear mechanism including a first sun gear, a first ring gear arranged concentrically with the first sun gear, a plurality of first pinion gears meshing with the first sun gear and the first ring gear, and a first carrier supporting the plurality of first pinion gears so as to be rotatable and revolvable about their axes;
a first clutch capable of connecting and disconnecting the crankshaft and the first carrier;
a second clutch capable of connecting and disconnecting the first carrier and the output shaft;
a third clutch capable of connecting and disconnecting the rotary shaft and the output shaft;
a first brake capable of stopping and releasing the rotation of one of the first sun gear and the first ring gear;
Equipped with
the rotating shaft is connected to the other of the first sun gear and the first ring gear.

A control unit that controls the first, second and third clutches and the first brake to be turned on and off is further provided.
2. The power output device according to claim 1, wherein the control unit establishes a motor output mode in which power from the motor can be output to the output shaft by controlling the second clutch and the first brake to a first state in which the second clutch and the first brake are turned on and the first and third clutches are turned off, or a second state in which the second and third clutches are turned on and the first clutch and the first brake are turned off; establishes a hybrid output mode in which power from the engine and the motor can be output to the output shaft or power from the output shaft can be input to the motor by controlling the control unit to a third state in which the first, second, and third clutches are turned on and the first brake is turned off, or a fourth state in which the first and third clutches and the first brake are turned on and the second clutch is turned off; or establishes a charging mode in which the motor is driven by the engine by controlling the control unit to a fifth state in which the first clutch and the first brake are turned on and the second and third clutches are turned off.

a second planetary gear mechanism including a second sun gear, a second ring gear arranged concentrically with the second sun gear, a plurality of second pinion gears meshing with the second sun gear and the second ring gear, and a second carrier supporting the plurality of second pinion gears so as to be rotatable and revolvable about their axes;
a second brake capable of stopping and releasing the rotation of the second ring gear;
a fourth clutch capable of connecting and disconnecting the second carrier and the output shaft;
Further equipped with
The first sun gear is connected to the first brake,
3. The power output apparatus according to claim 1, wherein the rotating shaft is connected to the first ring gear.

4. The power output device according to claim 3, which is dependent on claim 2, wherein the control unit realizes the motor output mode by executing control to turn on the second brake and turn off the fourth clutch in the first or second state, realizes a forward first-speed hybrid output mode by executing control to turn off the fourth clutch in the third state, realizes a forward second-speed hybrid output mode by executing control to turn off the fourth clutch in the fourth state, realizes a forward third-speed hybrid output mode by executing control to turn on the fourth clutch in the third state, realizes a forward fourth-speed hybrid output mode by executing control to turn on the fourth clutch in the fourth state, and realizes the charging mode by executing control to turn off the fourth clutch and the second brake in the fifth state.