混合动力车辆用驱动装置制造方法

混合动力车辆用驱动装置制造方法
【专利摘要】混合动力车辆用驱动装置（1-1）具备：第一行星齿轮机构（10）；第二行星齿轮机构（20）；离合器（4），使第一行星齿轮机构的行星架（14）和所述第二行星齿轮机构的齿圈（23）进行接合和分离；以及制动器（5），通过进行接合来限制第二行星齿轮机构的齿圈的旋转，第二行星齿轮机构为双小齿轮式，第一行星齿轮机构的太阳轮（11）与第一旋转电（MG1）机连接，行星架（14）与发动机（1）连接，齿圈（13）与驱动轮连接，第二行星齿轮机构的太阳轮（21）与第二旋转电机（MG1）连接，行星架（24）与驱动轮连接。
【专利说明】混合动力车辆用驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力车辆用驱动装置。
【背景技术】 [0002]以往，已知有混合动力车辆用驱动装置。例如，在专利文献I及专利文献2中公开了一种能够切换成输入分开模式和混合分开模式这2种模式的动力传动系统的技术。
[0003]【在先技术文献】
[0004]【专利文献】
[0005]【专利文献I】美国专利第6478705号说明书
[0006]【专利文献2】美国专利申请公开第2008/0053723号说明书

【发明内容】

[0007]【发明要解决的课题】
[0008]关于混合动力车辆的效率的提高，还有改良的余地。例如，在混合动力车辆用驱动装置中，若能够提高从输入侧向输出侧以低减速比传递旋转时的传递效率，则能够提高高速行驶时的效率。
[0009]本发明的目的在于提供一种能够提高混合动力车辆的效率的混合动力车辆用驱动装置。
[0010]【用于解决课题的手段】
[0011]本发明的混合动力车辆用驱动装置的特征在于，具备:第一行星齿轮机构；第二行星齿轮机构；离合器，使所述第一行星齿轮机构的行星架和所述第二行星齿轮机构的齿圈进行接合和分离；以及制动器，通过进行接合来限制所述第二行星齿轮机构的齿圈的旋转，所述第二行星齿轮机构为双小齿轮式，所述第一行星齿轮机构的太阳轮与第一旋转电机连接，行星架与发动机连接，齿圈与驱动轮连接，所述第二行星齿轮机构的太阳轮与第二旋转电机连接，行星架与所述驱动轮连接。
[0012]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，通过分别使所述离合器及所述制动器接合，而实现基于模式2的行驶。
[0013]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，所述离合器接合且所述制动器分离时的所述第一行星齿轮机构及所述第二行星齿轮机构的各旋转要素的共线图中的排列顺序是如下顺序:所述第一行星齿轮机构的太阳轮、所述第二行星齿轮机构的太阳轮、所述第一行星齿轮机构的行星架及所述第二行星齿轮机构的齿圈、所述第一行星齿轮机构的齿圈及所述第二行星齿轮机构的行星架。
[0014]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，在至少以所述发动机为动力源而使所述混合动力车辆行驶的混合动力行驶中，能够选择性地实现使所述离合器分离且使所述制动器接合的模式3、使所述离合器接合且使所述制动器分离的模式4、使所述离合器及所述制动器分离的模式5中的至少2个模式。[0015]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，通过使所述离合器分离且使所述制动器接合，而实现基于模式I的行驶。
[0016]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧起依次配置所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述第二旋转电机、所述制动器。
[0017]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧起依次配置所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述第二旋转电机、所述第二行星齿轮机构、所述离合器及所述制动器。
[0018]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧起依次配置所述第一旋转电机、所述第二旋转电机、所述第二行星齿轮机构、所述第一行星齿轮机构、所述离合器及所述制动器。
[0019]在上述混合动力车辆用驱动装置中，优选的是，还具备单向离合器，在设所述混合动力车辆前进时的所述第二行星齿轮机构的行星架的旋转方向为正方向的情况下，该单向离合器允许所述第二行星齿轮机构的齿圈的所述正方向的旋转，且限制与所述正方向相反的方向的旋转。
[0020]【发明效果】
[0021] 本发明的混合动力车辆用驱动装置具备:第一行星齿轮机构；第二行星齿轮机构；离合器，使第一行星齿轮机构的行星架和第二行星齿轮机构的齿圈进行接合和分离；以及制动器，通过进行接合来限制第二行星齿轮机构的齿圈的旋转，第二行星齿轮机构为双小齿轮式，第一行星齿轮机构的太阳轮与第一旋转电机连接，行星架与发动机连接，齿圈与驱动轮连接，第二行星齿轮机构的太阳轮与第二旋转电机连接，行星架与驱动轮连接。根据本发明的混合动力车辆用驱动装置，能够构成多模式，起到能够实现适合行驶状态的模式下的行驶带来的效率提高这样的效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1是表示第一实施方式的混合动力车辆的主要部分的骨架图。
[0023]图2是表不第一实施方式的各行驶模式的接合表的图。
[0024]图3是EV-1模式时的共线图。
[0025]图4是EV-2模式时的共线图。
[0026]图5是HV-1模式时的共线图。
[0027]图6是HV-2模式时的共线图。
[0028]图7是HV-2模式时的4要素的共线图。
[0029]图8是表示第一实施方式的理论传递效率线的图。
[0030]图9是表示将第二行星齿轮机构设为单小齿轮式的车辆用驱动装置的一例的图。
[0031]图10是说明双小齿轮式的第二行星齿轮机构带来的效果的共线图。
[0032]图11是说明双小齿轮式的第二行星齿轮机构带来的效果的理论传递效率线的图。
[0033]图12是表示第一变形例的混合动力车辆的主要部分的骨架图。
[0034]图13是表示第二变形例的混合动力车辆的主要部分的骨架图。[0035]图14是表示第二实施方式的混合动力车辆的主要部分的骨架图。
[0036]图15是表示第二实施方式的混合动力车辆的主要部分的另一骨架图。
[0037]图16是表示第二实施方式的混合动力车辆的主要部分的又一骨架图。
【具体实施方式】
[0038]以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式的混合动力车辆用驱动装置。需要说明的是，并没有通过该实施方式来限定本发明。而且，在下述的实施方式的结构要素中，包括本领域技术人员能够容易想到或实质上相同的结构要素。
[0039](第一实施方式)
[0040]参照图1至图11，说明第一实施方式。本实施方式涉及混合动力车辆用驱动装置。图1是表示本发明的第一实施方式的混合动力车辆的主要部分的骨架图，图2是表示第一实施方式的各行驶模式的接合表的图。
[0041]如图1所示，混合动力车辆100具备发动机1、第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、油泵3及混合动力车辆用驱动装置1-1。本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1具备第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、离合器4、制动器5。离合器4是使第一行星齿轮机构10的行星架即第一行星架14与第二行星齿轮机构20的齿圈即第二齿圈23进行接合和分离的离合器装置。制动器5通过进行接合而能够限制第二齿圈23的旋转。
[0042]第一行星齿轮机构10的太阳轮即第一太阳轮11与第一旋转电机MGl连接,第一行星架14与发动机I连接，第一行星齿轮机构10的齿圈即第一齿圈13与混合动力车辆100的驱动轮连接。而且，第二行星齿轮机构20的太阳轮即第二太阳轮21与第二旋转电机MG2连接，第二行星齿轮机构20的行星架即第二行星架24与混合动力车辆100的驱动轮连接。需要说明的是，第一齿圈13及第二行星架24也可以不直接与驱动轮连接，例如可以经由差动机构、输出轴而与驱动轮连接。
[0043]发动机I将燃料的燃烧能量转换成旋转运动而向旋转轴2输出。旋转轴2例如沿着混合动力车辆100的车宽方向延伸。在本说明书中，只要没有特别记载，“轴向”就表示旋转轴2的轴向。在旋转轴2的与发动机侧相反一侧的端部配置有油泵3。油泵3由旋转轴2的旋转来驱动而喷出润滑油。油泵3喷出的润滑油向第一旋转电机MGl、第二旋转电机MG2、第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20等各部供给。
[0044]第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2分别具备作为马达(电动机)的功能和作为发电机的功能。第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2经由逆变器而与蓄电池连接。第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2能够将从蓄电池供给的电力转换成机械性的动力而输出，并且能够由输入的动力驱动而将机械性的动力转换成电力。由旋转电机MGl、MG2发电的电力能够蓄电于蓄电池。作为第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2，可以使用例如交流同步型的电动发电机。
[0045]第一旋转电机MGl具有定子41及转子42。转子42配置在与第一太阳轮11相同的轴线上，且与第一太阳轮11连接，与第一太阳轮11 一体旋转。第二旋转电机MG2具有定子43及转子44。转子44配置在与第二太阳轮21相同的轴线上。转子44的旋转轴44a与第二太阳轮21连接，转子44与第二太阳轮21 —体旋转。旋转轴44a配置在发动机I的旋转轴2的径向外侧，被支承为相对于旋转轴2相对旋转自如。[0046]在转子44的旋转轴44a与发动机I的旋转轴2之间配置有连结轴7。连结轴7将第二齿圈23与制动器5的旋转体5a连接。连结轴7被支承为分别相对于转子44的旋转轴44a及发动机I的旋转轴2相对旋转自如。制动器5进行接合而限制旋转体5a的旋转，由此能够限制第二齿圈23的旋转。
[0047]第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20分别配置在与旋转轴2相同的轴线上，在轴向上相互对置。第一行星齿轮机构10配置在比第二行星齿轮机构20靠轴向的发动机侧的位置。第一旋转电机MGl配置在比第一行星齿轮机构10靠轴向的发动机侧的位置，第二旋转电机MG2配置在比第二行星齿轮机构20靠轴向的发动机侧的相反侧的位置。SP，第一旋转电机MGl与第二旋转电机MG2隔着第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20而在轴向上相互对置。在与发动机I的旋转轴2相同的轴线上，从接近发动机I的一侧起依次配置有第一旋转电机MGl、第一行星齿轮机构10、离合器4、第二行星齿轮机构20、第二旋转电机MG2、制动器5。
[0048]第一行星齿轮机构10为单小齿轮式,具有第一太阳轮11、第一小齿轮12、第一齿圈13及第一行星架14。第一齿圈13在与第一太阳轮11相同的轴线上且在第一太阳轮11的径向外侧配置。第一小齿轮12配置在第一太阳轮11与第一齿圈13之间，与第一太阳轮11及第一齿圈13分别啮合。第一小齿轮12由第一行星架14支承为旋转自如。第一行星架14与旋转轴2连结，并与旋转轴2 —体旋转。因此，第一小齿轮12能够与发动机I的旋转轴2 —起绕着旋转轴2的中心轴线旋转(公转)，且由第一行星架14支承而能够绕着第一小齿轮12的中心轴线旋转(自转)。
[0049]第二行星齿轮机构20是双小齿轮式，具有第二太阳轮21、第二小齿轮22、第二齿圈23及第二行星架24。第二齿圈23在与第二太阳轮21相同的轴线上且在第二太阳轮21的径向外侧配置。第二小齿轮22具有内侧第二小齿轮22a及外侧第二小齿轮22b。第二小齿轮22配置在第二太阳轮21与第二齿圈23之间。内侧第二小齿轮22a配置在比外侧第二小齿轮22b靠径向的内侧的位置，并与第二太阳轮21及外侧第二小齿轮22b分别啮合。外侧第二小齿轮22b与内侧第二小齿轮22a及第二齿圈23分别啮合。内侧第二小齿轮22a及外侧第二小齿轮22b分别由第二行星架24支承为旋转自如。
[0050]第二齿圈23经由离合器4而与第一行星架14连接。离合器4使第一行星架14与第二齿圈23进行接合和分离。离合器4通过进行接合而限制第一行星架14与第二齿圈23的相对旋转，能够使第一行星架14与第二齿圈23 —体旋转。另一方面，离合器4通过进行分离而将第一行星架14与第二齿圈23切断，能形成第一行星架14及第二齿圈23能够相互独立旋转的状态。
[0051]制动器5能够限制第二齿圈23的旋转。制动器5通过第二齿圈23侧的旋转体5a(接合要素)与车身侧的接合要素进行接合而限制第二齿圈23的旋转，能够使第二齿圈23的旋转停止。另一方面，制动器5通过进行分离而能够允许第二齿圈23的旋转。
[0052]离合器4及制动器5可以设为例如爪齿啮合式的结构，但并不局限于此，也可以是摩擦接合式等。对离合器4进行驱动的促动器或对制动器5进行驱动的促动器可以使用基于电磁力的结构、基于液压的结构、其他的公知的结构。在爪齿哨合式的情况下，与基于湿式摩擦件的摩擦接合式相比，非接合时的拖曳损失小，能够实现高效化。而且，在使用电磁式作为爪齿用的促动器时，不需要离合器4或制动器5用的液压回路，能够实现T/A的简化、轻量化。需要说明的是，在采用液压式的促动器时，可以使用电动油泵作为液压源。
[0053]离合器4及制动器5可以克服复位弹簧等的作用力而通过促动器的驱动力进行分离，也可以克服作用力而通过促动器的驱动力进行接合。
[0054]第一齿圈13与第二行星架24以能够一体旋转的方式连结。在本实施方式中，第一齿圈13是在圆筒形的旋转体8的内周面形成的内齿齿轮。旋转体8在与旋转轴2相同的轴线上被支承为旋转自如。在旋转体8的与发动机侧相反一侧的端部连接有凸缘部9。凸缘部9相对于旋转体8而朝向径向内侧突出。凸缘部9的径向内侧的端部与第二行星架24连接。即，第二行星架24经由凸缘部9及旋转体8而被支承为旋转自如。因此，第二小齿轮22能够与第二行星架24 —起绕着旋转轴2的中心轴线旋转(公转)。而且，内侧第二小齿轮22a及外侧第二小齿轮22b由第二行星架24支承而能够绕着各自的中心轴线旋转(自转)。
[0055]在旋转体8的外周面形成有输出齿轮6。输出齿轮6经由差动机构等而与混合动力车辆100的输出轴连结。输出齿轮6是将从发动机1、旋转电机MG1、MG2经由行星齿轮机构10、20传递的动力对驱动轮输出的输出部。从发动机1、第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2向输出齿轮6传递的动力经由输出轴而向混合动力车辆100的驱动轮传递。而且，从路面对驱动轮输入的动力经由输出轴从输出齿轮6向混合动力车辆用驱动装置1-1传递。
[0056]E⑶30是具有计算机的电子控制单元。E⑶30与发动机1、第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2分别连接，能够控制发动机1、旋转电机1^1、1^2。而且，E⑶30能够控制离合器4及制动器5的分离/接合。在 设置电动油泵作为离合器4及制动器5的液压源时，ECU30能够控制电动油泵。
[0057]在混合动力车辆100中，能够选择性地执行混合动力行驶或EV行驶。混合动力行驶是以发动机1、第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少发动机I为动力源而使混合动力车辆100行驶的行驶模式。在混合动力行驶中，除了发动机I之外，也可以以第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2的至少一方为动力源，还可以以第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2的一方为动力源，并使另一方作为发动机I的反力承受件发挥功能。此外，第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2可以根据后述的模式而适当作为马达或发电机发挥功能，也能够以无负载的状态进行空转。
[0058]EV行驶是使发动机I停止且以第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2的至少任一方为动力源进行行驶的行驶模式。需要说明的是，在EV行驶中，可以根据行驶状况、蓄电池的充电状态等而使第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2的至少任一方进行发电，也可以使第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2的至少任一方空转。
[0059]如图2所示，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1根据离合器4及制动器5的接合/分离的组合，能够实现5个模式。在图2中，BK栏的圆形记号表示制动器5的接合,在BK栏为空栏的情况下,表不制动器5的分离。而且,CL栏的圆形记号表不离合器4的接合，在CL栏为空栏的情况下，表示离合器4的分离。
[0060](EV-1 模式)
[0061]在使制动器5接合且使离合器4分离的情况下，实现模式I (行驶模式1)，能够进行基于模式I的行驶。在本实施方式中，以下的EV-1模式对应于模式I。EV-1模式是使发动机I停止并以第二旋转电机MG2为动力源进行行驶的EV行驶模式。在EV-1模式中，能够进行与搭载有所谓THS (Toyota Hybrid System:丰田混合动力系统)的车辆的EV行驶同样的EV行驶。图3是EV-1模式时的共线图。在包含图3的各共线图中，SI表示第一太阳轮11，Cl表不第一行星架14, Rl表不第一齿圈13, S2表不第二太阳轮21, C2表不第二行星架24, R2表不第二齿圈23。而且，CL表不离合器4, BK表不制动器5, OUT表不输出齿轮6。设混合动力车辆100前进时的第一齿圈13及第二行星架24的旋转方向为正方向，设正方向的旋转方向的转矩(在图中为向上箭头)为正转矩。
[0062]如图3所示，在EV-1模式中，从离合器4被分离开始，第一行星架14 (Cl)与第二齿圈23 (R2)能够相对旋转，从制动器5接合开始，第二齿圈23的旋转受到限制。在第二行星齿轮机构20中，第二太阳轮21的旋转方向与第二行星架24的旋转方向成为反方向。当第二旋转电机MG2产生负转矩而进行负旋转时，输出齿轮6借助第二旋转电机MG2的动力而进行正旋转。由此，能够使混合动力车辆100前进行驶。在第一行星齿轮机构10中，第一行星架14停止，第一太阳轮11向反方向空转。在EV-1模式中，在蓄电池的充电状态为充满电的情况等不允许再生的情况下，通过使第二旋转电机MG2空转，能够向混合动力车辆100赋予减速度作为大的惯性量。
[0063](EV-2 模式)
[0064]在使制动器5及离合器4分别接合的情况下，实现模式2 (行驶模式2)，能够进行基于模式2的行驶。在本实施方式中，以下的EV-2模式对应于模式2。EV-2模式是使发动机I停止且将第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2的至少任一方作为动力源而使混合动力车辆100行驶的EV行驶模式。图4是EV-2模式时的共线图。在EV-2模式下，制动器5接合且离合器4接合，由此分别限制第一行星架14的旋转及第二齿圈23的旋转。由此，在第一行星齿轮机构10中，第一太阳轮11的旋转方向与第一齿圈13的旋转方向成为反方向。第一旋转电机MGl产生负的转矩而进行负旋转，由此使输出齿轮6进行正旋转，从而能够使混合动力车辆100前进行驶。而且，在第二行星齿轮机构20中，第二太阳轮21的旋转方向与第二行星架24的旋转方向成为反方向。第二旋转电机MG2产生负的转矩而进行负旋转，由此能够使混合动力车辆100前进行驶。
[0065]在EV-2模式下，能够将第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2这2个旋转电机作为动力源来使混合动力车辆100行驶。而且，在EV-2模式下，也能够通过第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少任一方适当进行发电。能够利用一方的旋转电机或双方的旋转电机分担产生(或再生)转矩，而能够在各个旋转电机的效率高的动作点进行动作，或者缓和由热量引起的转矩限制等制约。例如，根据行驶速度，通过旋转电机MG1、MG2中的能够高效率地输出转矩的一方的旋转电机来优先输出(或再生)转矩，由此能够实现燃油经济性的提高。而且，在任一方的旋转电机中出现了由热量引起的转矩限制时，通过另一方的旋转电机的输出(或再生)进行辅助，从而能够满足目标转矩。
[0066]另外，在EV-2模式中，也可以先使第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的至少任一方空转。例如，在蓄电池的充电状态为充满电的情况等不允许再生的情况下，使第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2同时空转，从而能够向混合动力车辆100赋予减速度作为大的惯性量。
[0067]根据EV-2模式，能够在大范围的行驶条件下进行EV行驶，或者能够长时间持续进行EV行驶。由此，适合于插座式混合动力车辆等进行EV行驶的比例升高的混合动力车辆。
[0068](HV-1 模式)
[0069]在使制动器5接合且使离合器4分离的情况下，实现模式3 (行驶模式3)，能够进行基于模式3的行驶。在本实施方式中，以下的HV-1模式对应于模式3。HV-1模式能够进行与搭载有THS的车辆的混合动力行驶同样的混合动力行驶。
[0070]图5是HV-1模式时的共线图。在HV-1模式下，使发动机I运转而通过发动机I的动力来使输出齿轮6旋转。在第一行星齿轮机构10中，第一旋转电机MGl产生负转矩而获取反力，由此能够从发动机I向输出齿轮6进行动力的传递。在第二行星齿轮机构20中，制动器5接合而限制第二齿圈23的旋转，由此，第二太阳轮21的旋转方向与第二行星架24的旋转方向成为反方向。第二旋转电机MG2能够产生负转矩而对于混合动力车辆100产生前进方向的驱动力。
[0071]在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1中，在共线图中，相对于获得反力的第一旋转电机MG1，输出侧的第一齿圈13隔着发动机I而位于相反侧即超速驱动侧。由此，发动机I的旋转被增速而向输出齿轮6传递。
[0072](HV-2 模式)
[0073]在使制动器5分离且使离合器4接合的情况下，实现模式4 (行驶模式4)，能够进行基于模式4的行驶。在本实施方式中，以下的HV-2模式(复合分开模式)对应于模式4。HV-2模式是在4要素行星齿轮机构上依次结合有第一旋转电机MGl-第二旋转电机MG2-发动机1-输出齿轮6的复合分开模式。以下参照图6至图8进行说明，HV-2模式成为相对于HV-1模式在高速齿轮侧具有机械点的系统，具有高速齿轮动作时的传递效率提高这样的优点。在此，机械点是机械传递点，是电路径为零的高效率动作点。图6是HV-2模式时的共线图，图7是HV-2模式时的4要素的共线图，图8是表示第一实施方式的理论传递效率线的图。
[0074]在HV-2模式时，第一齿圈13与第二行星架24作为进行一体旋转的一个旋转要素进行动作，第一行星架14与第二齿圈23作为进行一体旋转的一个旋转要素进行动作。因此，第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20整体作为4要素的行星齿轮机构发挥功倉泛。
[0075]由第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20构成的4要素行星齿轮机构的共线图如图7所示。在本实施方式中，第一行星齿轮机构10及第二行星齿轮机构20的各旋转要素的共线图中的排列顺序是第一太阳轮11、第二太阳轮21、第一行星架14及第二齿圈
23、第一齿圈13及第二行星架24的顺序。第一行星齿轮机构10的齿轮比及第二行星齿轮机构20的齿轮比以共线图上的第一太阳轮11和第二太阳轮21的排列顺序成为上述的排列顺序的方式确定。具体而言，参照图6，在各个行星齿轮机构10、20中，设太阳轮11、21与行星架14、24的齿轮比为I的情况下的行星架14、24与齿圈13、23的齿轮比P 1、P 2中，第二行星齿轮机构20的齿轮比P 2大于第一行星齿轮机构10的齿轮比P I。
[0076]在HV-2模式下，离合器4接合而将第一行星架14与第二齿圈23连结。因此，相对于发动机I输出的动力，通过第一旋转电机MGl、第二旋转电机MG2的任一者都能够承受反力。通过第一旋转电机MGl或第二旋转电机MG2中的一方或双方能够分担转矩而承受发动机I的反力，从而能够以高效率的动作点进行动作，或者能够缓和由热量引起的转矩限制等制约。由此，能够实现混合动力车辆100的高效化。
[0077]例如，若通过第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2中的能够高效率地动作的一方的旋转电机优先承受反力，则能够实现效率的提高。作为一例，在高车速且发动机转速为低速旋转时，可认为是第一旋转电机MGl的转速成为负旋转的情况。这种情况下，当通过第一旋转电机MGl承受发动机I的反力时，成为消耗电力而产生负转矩的反转动力运行的状态，会导致效率下降。
[0078]在此，从图7可知，在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1中，第二旋转电机MG2难以相比第一旋转电机MGl成为负旋转，能够以正旋转的状态承受反力的机会多。因此，在第一旋转电机MGl进行负旋转时，若使第二旋转电机MG2优先承受反力，则能抑制反转动力运行引起的效率的下降，能够实现效率提高带来的燃油经济性的提高。
[0079]另外，在任一方的旋转电机中出现由热量引起的转矩限制时，通过另一方的旋转电机的再生(或输出)进行辅助，由此能够满足必要的反力。
[0080]参照图8进行说明，在HV-2模式下，在高速齿轮侧具有机械点，因此具有高速齿轮动作时的传递效率提高这样的优点。在图8中，横轴表示变速比，纵轴表示理论传递效率。在此，变速比是指行星齿轮机构10、20的与输出侧转速相对的输入侧转速之比(减速比)，例如，表示与第一齿圈13、第二行星架24的转速相对的第一行星架14的转速。在横轴上，左侧是变速比小的高速齿轮侧，右侧是变速比大的低速齿轮侧。理论传递效率在向行星齿轮机构10、20输入的动力不经由电气路径而通过机械性的传递全部向输出齿轮6传递的情况下，成为最大效率1.0。
[0081]在图8中，虚线201表示HV-1模式时的传递效率线，实线202表示HV-2模式时的传递效率线。HV-1模式时的传递效率线201在变速比Y I下成为最大效率。在变速比Yl下，第一旋转电机MGl (第一太阳轮11)的转速成为0，因此承受反力所带来的电气路径为0，成为能够仅通过机械性的动力的传递从发动机I或第二旋转电机MG2向输出齿轮6传递动力的动作点。该变速比Y I是超速驱动侧的变速比、即比I小的变速比。在本说明书中，将该变速比Y I也记载为“第一机械传递变速比Y I”。HV-1模式时的传递效率随着变速比成为相比第一机械传递变速比Y I靠低速齿轮侧的值而平缓下降。而且，HV-1模式时的传递效率随着变速比成为相比第一机械传递变速比YI靠高速齿轮侧的值而大幅下降。
[0082]HV-2模式时的传递效率线202除了在上述的变速比Y I之外，在变速比Y 2也具有机械点。这是由于，在4要素的共线图(图7)中以第一旋转电机MGl与第二旋转电机MG2成为横轴上的不同位置的方式确定行星齿轮机构10、20的齿轮比。在HV-2模式下，在第一机械传递变速比Y I下，第一旋转电机MGl的转速成为O,在此状态下通过第一旋转电机MGl承受反力，由此能够实现机械点。而且，在变速比Y 2下，第二旋转电机MG2的转速成为0，在此状态下，通过第二旋转电机MG2承受反力，由此能够实现机械点。该变速比Y 2也记载为“第二机械传递变速比Y 2”。
[0083]HV-2模式时的传递效率在比第一机械传递变速比Y I靠低速齿轮侧的区域中，对应于变速比的增加而比HV-1模式时的传递效率大幅下降。而且，HV-2模式时的传递效率线202在第一机械传递变速比Y I与第二机械传递变速比Y 2之间的变速比的区域中向低效率侧弯曲。在此区域中，HV-2模式时的传递效率成为与HV-1模式时的传递效率相同或成为高效率。HV-2模式时的传递效率在比第二机械传递变速比Y 2靠高速齿轮侧的区域中，随着变速比的减少而下降，但是相比HV-1模式时的传递效率为相对高的效率。
[0084]如此，HV-2模式除了在第一机械传递变速比Y I之外，在比第一机械传递变速比
YI靠高速齿轮侧的第二机械传递变速比Y 2也具有机械点，由此能够实现高速齿轮动作时的传递效率的提高。由此，能够实现高速行驶时的传递效率提高带来的燃油经济性的提闻。
[0085]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1由于第二行星齿轮机构20为双小齿轮式，而与设为单小齿轮式的情况相比能够较大地取得齿轮比。即，与为单小齿轮式的情况相比，为双小齿轮式的情况下能够使第二行星齿轮机构20的(第二太阳轮21的齿数)/ (第二齿圈23的齿数)更大。由此，参照图9至图11进行说明，在本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1中，能够将HV-2模式时的最高效率点设定在更靠高速齿轮侧。
[0086]图9是表示将第二行星齿轮机构20设为单小齿轮式的车辆用驱动装置的一例的图，图10是说明双小齿轮式的第二行星齿轮机构20带来的效果的共线图，图11是说明双小齿轮式的第二行星齿轮机构20带来的效果的理论传递效率线的图。在图9所示的车辆用驱动装置1-S中，第二行星齿轮机构50为单小齿轮式。与本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1同样地，第二太阳轮51与第二旋转电机MG2连接。第二小齿轮52与第二太阳轮51及第二齿圈53分别啮合。
[0087]另一方面，与本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1不同，离合器4使第一行星架14与第二行星架54进行接合和分离。而且，制动器5通过进行接合而限制第二行星架54的旋转。而且，第一齿圈13及第二齿圈53与混合动力车辆100的驱动轮连接。
[0088]在图10中，标号S2’表示车辆用驱动装置1-S的第二太阳轮51的共线图上的位置。本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1由于第二行星齿轮机构20为双小齿轮式，因此能够将第二太阳轮21的共线图上的位置(S2)设为相比单小齿轮式的情况的位置(S2’)靠近发动机的位置。这对应于能够将第二行星齿轮机构20的齿轮比设定为大于第二行星齿轮机构50的齿轮比的情况。
[0089]在车辆用驱动装置1-S中，通过对离合器4及制动器5进行切换，能够实现图2所示的各模式。例如，通过使离合器4接合且使制动器5分离，能够实现HV-2模式。
[0090]如图11所示，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1能够将HV-2模式时的最高效率点设定在更靠高速齿轮侧。在图11中，标号203表示车辆用驱动装置1-S的HV-2模式时的传递效率线。本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1的第二机械传递变速比
Y2是相比车辆用驱动装置1-S的第二机械传递变速比Y 2’靠高速齿轮侧的变速比。由此，混合动力车辆用驱动装置1-1与单小齿轮式的车辆用驱动装置ι-s相比，能够将最高效率点设定在高速齿轮侧，而实现更高速齿轮域的高效化。由此，根据混合动力车辆用驱动装置1-1，能够提高高速行驶时的损失减少效果。
[0091]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1通过在混合动力行驶时对HV-1模式与HV-2模式适当进行切换，能够实现传递效率的提高。例如，在相比第一机械传递变速比
YI靠低速齿轮侧的变速比的区域中，选择HV-1模式，在相比第一机械传递变速比Y I靠高速齿轮侧的变速比的区域中，选择HV-2模式，由此能够在从低速齿轮区域到高速齿轮区域为止在大的变速比的区域中提高传递效率。
[0092](HV-3 模式)[0093]在使离合器4及制动器5分离的情况下，实现模式5 (行驶模式5)，能够进行基于模式5的行驶。在本实施方式中，以下的HV-3模式对应于模式5。HV-3模式是将第二旋转电机MG2切离而能够通过发动机I及第一旋转电机MGl行驶的行驶模式。在上述的HV-1模式中，制动器5接合，由此第二旋转电机MG2在行驶时与第二行星架24的旋转连动而始终旋转。在高转速下，第二旋转电机MG2无法输出大的转矩，或第二行星架24的旋转被增速而向第二太阳轮21传递，因此从效率提高的观点出发，在高车速时未必优选先使第二旋转电机MG2始终旋转。
[0094]在HV-3模式下，使制动器5分离，且使离合器4也分离，因此能够先将第二旋转电机MG2从动力的传递路径切离而使其停止。在HV-3模式下，在高车速时将第二旋转电机MG2从车轮切离，由此能够减少不需要时的第二旋转电机MG2的拖曳损失，而且也能够消除第二旋转电机MG2的允许最高转速产生的对最高车速的制约。
[0095]本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1通过离合器4及制动器5的接合/分离的组合，在混合动力行驶中，能够选择性地实现HV-1模式、HV-2模式、HV-3模式这3个模式。例如，可以在最高减速比的区域中选择HV-1模式，而在最低减速比的区域中选择HV-3模式，在中间的减速比的区域中选择HV-2模式。需要说明的是，可以选择性地实现上述3个HV模式中的任2个模式。例如，可以在低减速比的情况下选择HV-2模式或HV-3模式中的任一个，在高减速比的情况下选择HV-1模式。
[0096]如以上说明那样，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1具有2个行星齿轮10,20,2个旋转电机MG1、MG2、1个制动器5及I个离合器4，通过制动器5、离合器4的接合/非接合能够构成混合动力时的多个模式(THS模式、复合分开模式、高车速模式)、驱动旋转电机数不同的2个EV行驶模式。本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1能够以少数的接合要素构成多模式，能够兼顾适合于行驶状态的模式下的行驶带来的效率提高、以及结构部件数的减少、成本减少。
[0097]另外，本实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1在最外径上连接有输出轴，因此容易适用于多轴结构是必需的FF结构的混合动力车辆100。在各个行星齿轮机构10、20中，成为最高速旋转的部位是接近旋转中心的太阳轮11、21，因此能够抑制离心力，在强度上有利。
[0098][第一实施方式的第一变形例]
[0099]对第一实施方式的第一变形例进行说明。图12是表示第一变形例的混合动力车辆的主要部分的骨架图。在本变形例的混合动力车辆用驱动装置1-2中，与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1不同的点是第二行星齿轮机构20及离合器4配置在隔着第二旋转电机MG2而与第一行星齿轮机构10侧相反一侧这一点。在与发动机I的旋转轴2相同的轴线上，从接近发动机I的一侧起依次配置有第一旋转电机MG1、第一行星齿轮机构10及输出齿轮6、第二旋转电机MG2、第二行星齿轮机构20、离合器4及制动器5。
[0100]第一行星齿轮机构10的各旋转要素11、13、14与发动机1、第一旋转电机MG1、离合器4、输出齿轮6的连接的对应关系与上述第一实施方式共通。而且，第二行星齿轮机构20的各旋转要素21、23、24与第二旋转电机MG2、离合器4、制动器5、输出齿轮6的连接的对应关系与上述第一实施方式共通。
[0101]第一齿圈13配置在旋转体18的内周面，输出齿轮6配置在旋转体18的外周面。输出齿轮6配置在轴向上与第一齿圈13相同的位置。旋转体18与第二行星架24经由连结轴71而连接。连结轴71配置在发动机I的旋转轴2与转子44的旋转轴44a之间。第二行星架24经由连结轴71而与第一齿圈13及输出齿轮6连接。
[0102]离合器4经由发动机I的旋转轴2而与第一行星架14连接。离合器4能够在接合状态下使第二齿圈23与第一行星架14连接，在分离状态下将第二齿圈23与第一行星架14隔断。制动器5相对于离合器4而配置在径向外侧，能够通过进行接合而限制第二齿圈23的旋转。
[0103]在本变形例的混合动力车辆用驱动装置1-2中，离合器4及制动器5配置在轴向上的发动机I侧的相反侧的端部。如此，将通过液压或电动等的促动器而进行动作的接合要素集中配置，由此能够实现配置空间的削减等。例如，在离合器4及制动器5为液压式的情况下，能够将油路集中设置在T/A壳体的一部分上，因此能够实现加工成本的减少、油路用的空间的削减。而且，在离合器4及制动器5为电动式的情况下，能够将动力线缆的连接部位集中，能够实现小型化、低成本化。
[0104][第一实施方式的第二变形例]
[0105]对第一实施方式的第二变形例进行说明。图13是表示第二变形例的混合动力车辆的主要部分的骨架图。在本变形例的混合动力车辆用驱动装置1-3中，与上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1不同的点在于将第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、离合器4及制动器5的机械系统集中而配置在轴向的发动机侧的相反侧，将第一旋转电机MGl及第二旋转电机MG2的电气系统集中而配置在轴向的发动机侧这一点。在与发动机I的旋转轴2相同的轴线上，从接近发动机I的一侧起依次配置第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、第二行星齿轮机构20及输出齿轮6、第一行星齿轮机构10、离合器4及制动器5。
[0106]输出齿轮6与第二行星架24连接，且配置在轴向上的第二旋转电机MG2与第二行星齿轮机构20之间。第一齿圈13经由第二行星架24而与输出齿轮6连接。在第二齿圈23上连接有突出部25。突出部25在轴向上向相比第一行星齿轮机构10靠发动机I侧的相反侧突出。突出部25经由离合器4而与发动机I的旋转轴2连接，且经由制动器5而与车身侧连接。离合器4能够在接合状态下将第二齿圈23与第一行星架14连接，在分离状态下将第二齿圈23与第一行星架14隔断。制动器5相对于离合器4而配置在径向外侧，能够通过进行接合而限制第二齿圈23 (突出部25)的旋转。
[0107]根据本变形例，能够将旋转电机MG1、MG2等电气系统部件、行星齿轮机构10、20、离合器4、制动器5等机械系统部件分别集中配置。由此，能够将电气系统部件(电动部件)和机械系统部件在工厂中分别向不同的壳体进行装配化，能够实现输送的部件的空间及重量的减少。而且，电气系统部件及机械系统部件的组装后的检查、初始设定可以在将两者组合之前的部件阶段实施。而且，不需要向用于搭载电气系统部件的清洁室内拿入机械系统部件，因此能够分别任意地设定电气系统部件及机械系统部件的清洁度。由此，具有不需要对于机械系统部件不必要地进行高清洁度的清洁这样的优点。
[0108]另外，在图13中，将第一旋转电机MGl和第二旋转电机MG2以相同大小进行记载，但实际的大小是任一方例如第二旋转电机MG2相比第一旋转电机MGl为大型。这种情况下，将第一旋转电机MGl配置于第二旋转电机MG2的定子43的径向内方的空间而形成嵌套结构，由此对轴向的空间进行压缩，能够实现混合动力车辆用驱动装置1-3的小型化。
[0109]需要说明的是，第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、第一行星齿轮机构10、第二行星齿轮机构20、离合器4、制动器5的排列顺序并未限定为上述第一实施方式及各变形例例示的情况。
[0110][第二实施方式]
[0111]参照图14至图16,说明第二实施方式。关于第二实施方式,对于具有与上述第一实施方式中说明的功能同样的功能的结构要素标注相同的标号而省略重复的说明。图14至图16分别是表示第二实施方式的混合动力车辆的主要部分的骨架图。
[0112]图14是表示搭载有混合动力车辆用驱动装置1-4的混合动力车辆的主要部分的骨架图，所述混合动力车辆用驱动装置1-4在上述第一实施方式的混合动力车辆用驱动装置1-1 (图1)上还具备单向离合器61。单向离合器61在比制动器5靠发动机I侧的相反侧与制动器5并列配置。单向离合器61仅允许第二齿圈23的一方向的旋转，且能够限制另一方向的旋转。第二齿圈23经由单向离合器61而与车身侧例如T/A壳体连接。
[0113]单向离合器61允许第二齿圈23的正方向的旋转，且限制负方向的旋转。由此，不用使制动器5接合就能够实现EV-1模式(参照图3)。即，在使离合器4及制动器5分离的状态下，在向第二旋转电机MG2输出负转矩而使其进行负旋转时，单向离合器61限制第二齿圈23的负方向的旋转。由此，与使制动器5接合的EV-1模式同样地，通过第二旋转电机MG2的转矩能够使第二行星架24进行正旋转，从而使混合动力车辆100前进行驶。
[0114]在EV-1模式下的起步时，不需要制动器5的接合。因此，在将制动器5的促动器设为液压式时，不需要停车状态等下的电动油泵的动作。由此，控制变得简便，同时电动油泵的驱动所需的能量能够减少。
`[0115]图15是表示搭载有混合动力车辆用驱动装置1-5的混合动力车辆的主要部分的骨架图，所述混合动力车辆用驱动装置1-5在上述第一实施方式的第一变形例的混合动力车辆用驱动装置1-2 (图12)上还具备单向离合器62。单向离合器62在比制动器5靠发动机I侧的相反侧与制动器5并列配置。单向离合器62与上述的单向离合器61同样地，允许第二齿圈23的正方向的旋转，且限制负方向的旋转，能够起到与单向离合器61同样的效果。
[0116]图16是表示搭载有混合动力车辆用驱动装置1-6的混合动力车辆的主要部分的骨架图，所述混合动力车辆用驱动装置1-6在上述第一实施方式的第二变形例的混合动力车辆用驱动装置1-3 (图13)上还具备单向离合器63。单向离合器63在比制动器5靠发动机I侧的相反侧与制动器5并列配置。单向离合器63与上述的单向离合器61同样地，允许第二齿圈23的正方向的旋转且限制负方向的旋转，从而能够起到与单向离合器61同样的效果。
[0117]上述的各实施方式及变形例公开的内容可以适当组合来实施。
[0118]【标号说明】
[0119]1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6混合动力车辆用驱动装置
[0120]I发动机
[0121]2旋转轴
[0122]4离合器[0123]5制动器
[0124]10第一行星齿轮机构
[0125]11第一太阳轮
[0126]12第一小齿轮
[0127]13第一齿圈
[0128]14第一行星架
[0129]20、50第二行星齿轮机构
[0130]21,51第二太阳轮
[0131]22,52第二小齿轮
[0132]23,53 第二齿圈
[0133]24、54第二行星架
[0134]100混合动力车辆
[0135]MGl第一旋转电机
[0136]MG2第二旋转电机
【权利要求】
1.一种混合动力车辆用驱动装置，其特征在于，具备:第一行星齿轮机构；第二行星齿轮机构；离合器，使所述第一行星齿轮机构的行星架和所述第二行星齿轮机构的齿圈进行接合和分离；以及制动器，通过进行接合来限制所述第二行星齿轮机构的齿圈的旋转，所述第二行星齿轮机构为双小齿轮式，所述第一行星齿轮机构的太阳轮与第一旋转电机连接，行星架与发动机连接，齿圈与驱动轮连接，所述第二行星齿轮机构的太阳轮与第二旋转电机连接，行星架与所述驱动轮连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，通过分别使所述离合器及所述制动器接合，而实现基于模式2的行驶。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，所述离合器接合且所述制动器分离时的所述第一行星齿轮机构及所述第二行星齿轮机构的各旋转要素的共线图中的排列顺序是如下顺序:所述第一行星齿轮机构的太阳轮、所述第二行星齿轮机构的太阳轮、所述第一行星齿轮机构的行星架及所述第二行星齿轮机构的齿圈、所述第一行星齿轮机构的齿圈及所述第二行星齿轮机构的行星架。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，在至少以所述发动机为动力源而使所述混合动力车辆行驶的混合动力行驶中，能够选择性地实现使所述离合器分离且使所述制动器接合的模式3、使所述离合器接合且使所述制动器分离的模式4、使所述离合器及所述制动器分离的模式5中的至少2个模式。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，通过使所述离合器分离且使所述制动器接合，而实现基于模式I的行驶。
6.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧起依次配置所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述离合器、所述第二行星齿轮机构、所述第二旋转电机、所述制动器。
7.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧起依次配置所述第一旋转电机、所述第一行星齿轮机构、所述第二旋转电机、所述第二行星齿轮机构、所述离合器及所述制动器。
8.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，在与所述发动机的旋转轴相同的轴线上，从接近所述发动机的一侧起依次配置所述第一旋转电机、所述第二旋转电机、所述第二行星齿轮机构、所述第一行星齿轮机构、所述离合器及所述制动器。
9.根据权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置，其中，还具备单向离合器，在设所述混合动力车辆前进时的所述第二行星齿轮机构的行星架的旋转方向为正方向的情况下，该单向离合器允许所述第二行星齿轮机构的齿圈的所述正方向的旋转，且限制与所述正方向相反的方向的旋转。
【文档编号】B60K6/365GK103732430SQ201180072788
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2011年8月10日 优先权日:2011年8月10日
【发明者】大野智仁, 岩濑雄二, 铃木阳介, 畑建正 申请人:丰田自动车株式会社