JP7601733B2 - 動力出力装置 - Google Patents

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。

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。

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。

特開２０００－２７２３６１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (4)

1. 出力軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
   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サンギヤと、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、前記第１サンギヤおよび前記第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、を有する第１遊星歯車機構と、
   前記クランク軸と前記第１キャリアとを断接可能な第１クラッチと、
   前記第１キャリアと前記出力軸とを断接可能な第２クラッチと、
   前記回転軸と前記出力軸とを断接可能な第３クラッチと、
   前記第１サンギヤおよび前記第１リングギヤの一方の回転を停止および停止解除可能な第１ブレーキと、
   を備え、
   前記回転軸は、前記第１サンギヤおよび前記第１リングギヤの他方に接続されている
   動力出力装置。
2. 前記第１，第２および第３クラッチと前記第１ブレーキとをオンオフ制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第２クラッチおよび前記第１ブレーキをオンすると共に前記第１および第３クラッチをオフする第１状態、または、前記第２および第３クラッチをオンすると共に前記第１クラッチおよび前記第１ブレーキをオフする第２状態に制御することで、前記モータからの動力を前記出力軸に出力可能なモータ出力モードを確立し、前記第１，第２および第３クラッチをオンすると共に前記第１ブレーキをオフする第３状態、または、前記第１および第３クラッチと前記第１ブレーキとをオンすると共に前記第２クラッチをオフする第４状態に制御することで、前記エンジンおよび前記モータからの動力を前記出力軸に出力可能または前記出力軸からの動力を前記モータに入力可能なハイブリッド出力モードを確立し、または、前記第１クラッチおよび前記第１ブレーキをオンすると共に前記第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、前記エンジンによって前記モータを駆動する充電モードを確立する
   請求項１に記載の動力出力装置。
   
3. 第２サンギヤと、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、前記第２サンギヤおよび前記第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、を有する第２遊星歯車機構と、
   前記第２リングギヤの回転を停止および停止解除可能な第２ブレーキと、
   前記第２キャリアと前記出力軸とを断接可能な第４クラッチと、
   をさらに備え、
   前記第１サンギヤは、前記第１ブレーキに接続されており、
   前記回転軸は、前記第１リングギヤに接続されている
   請求項１または２に記載の動力出力装置。
4. 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して前進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することで前記充電モードを実現する
   請求項２に従属する請求項３に記載の動力出力装置。

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