动力输出装置和混合动力汽车.pdf

混合动力汽车(20)包括：发动机(22)、可分别输入输出动力的马达(MG1)和马达(MG2)、动力分配综合机构(40)、以及变速器(60)，动力分配综合机构(40)具有与马达(MG1)连接的太阳齿轮(41)、与马达(MG2)连接的行星齿轮架(45)、以及与发动机(22)连接的内啮合齿轮(42)，变速器(60)包括第一变速机构和第二变速机构，第一变速机构具有可将动力分配综合机构(40)的行星齿轮架(45)连结到驱动轴(67)上的1档齿轮系(61a、61b)和3档齿轮系(63a、63b)，第二变速机构具有不能单独用来设定变速比的平行轴式齿轮系(64a、64b)。

1.  一种动力输出装置，向驱动轴输出动力，并包括：
内燃机；
第一电动机，可输入输出动力；
第二电动机，可输入输出动力；
动力分配综合机构，被构成为具有与所述第一电动机的旋转轴连接的第一构件、与所述第二电动机的旋转轴连接的第二构件、以及与所述内燃机的内燃机轴连接的第三构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；和
变速传递单元，该变速传递单元包括动力传递机构和固定变速比设定机构，所述动力传递机构能够将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上并且将来自该第一构件和第二构件中的一个的动力以预定的变速比传递给所述驱动轴，所述固定变速比设定机构在所述第一构件和所述第二构件中的一个通过所述动力传递机构而被连结在所述驱动轴上时可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上并将来自所述内燃机的动力以一定的变速比、即固定变速比传递给所述驱动轴。

2.  如权利要求1所述的动力输出装置，其中，
所述变速传递单元是包括第一变速机构和第二变速机构的平行轴式变速器，所述第一变速机构具有可将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，所述第二变速机构具有可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，所述动力传递机构是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中且不能单独用于设定变速比的平行轴式齿轮系。

3.  如权利要求1所述的动力输出装置，其中，
所述变速传递单元的所述动力传递机构使所述第一构件和所述第二构件中的一个与所述驱动轴始终连结。

4.  如权利要求3所述的动力输出装置，其中，
所述固定变速比设定机构被构成为可分多级设定所述固定变速比。

5.  如权利要求4所述的动力输出装置，其中，
所述固定变速比设定机构包括多个平行轴式齿轮系，该多个平行轴式齿轮系具有互不相同的齿轮比，并且可被选择性地用于连结所述第一构件和所述第二构件中的另一个与所述驱动轴。

6.  如权利要求1所述的动力输出装置，其中，
所述变速传递单元是包括第一变速机构和第二变速机构的行星齿轮式变速器，
所述第一变速机构包括：
第一变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第一构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件、以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及
第一固定机构，可固定所述第一变速用行星齿轮机构的所述可固定构件，以使该可固定构件不能旋转，
所述第二变速机构包括：
第二变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第二构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件、以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及
第二固定机构，可固定所述第二变速用行星齿轮机构的所述可固定构件，以使该可固定构件不能旋转，
所述动力传递机构是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中的第一固定机构或第二固定机构。

7.  如权利要求6所述的动力输出装置，其中，
所述变速传递单元还包括变速用连接切断机构，该变速用连接切断机构可执行所述第一变速用行星齿轮机构和所述第二变速用行星齿轮机构中的任一个的所述输出构件与所述可固定构件之间的连接和该连接的解除。

8.  如权利要求1所述的动力输出装置，其中，
还包括连接切断单元，该连接切断单元可执行所述第一电动机与所述第一构件之间的连接和该连接的解除、所述第二电动机与所述第二构件之间的连接和该连接的解除、以及所述内燃机与所述第三构件之间的连接和该连接的解除中的某一种。

9.  一种混合动力汽车，具有通过来自驱动轴的动力而驱动的驱动轮，并包括：
内燃机；
第一电动机，可输入输出动力；
第二电动机，可输入输出动力；
动力分配综合机构，被构成为具有与所述第一电动机的旋转轴连接的第一构件、与所述第二电动机的旋转轴连接的第二构件、以及与所述内燃机的内燃机轴连接的第三构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；和
变速传递单元，该变速传递单元包括动力传递机构和固定变速比设定机构，所述动力传递机构能够将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上并且将来自该第一构件和第二构件中的一个的动力以预定的变速比传递给所述驱动轴，所述固定变速比设定机构在所述第一构件和所述第二构件中的一个通过所述动力传递机构而被连结在所述驱动轴上时可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上并将来自所述内燃机的动力以一定的变速比、即固定变速比传递给所述驱动轴。

10.  如权利要求9所述的混合动力汽车，其中，
所述变速传递单元是包括第一变速机构和第二变速机构的平行轴式变速器，所述第一变速机构具有可将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，所述第二变速机构具有可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，所述动力传递机构是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中且不能单独用于设定变速比的平行轴式齿轮系。

11.  如权利要求9所述的混合动力汽车，其中，
所述变速传递单元的所述动力传递机构使所述第一构件和所述第二构件中的一个与所述驱动轴始终连结。

12.  如权利要求11所述的混合动力汽车，其中，
所述固定变速比设定机构被构成为可分多级设定所述固定变速比。

13.  如权利要求12所述的混合动力汽车，其中，
所述固定变速比设定机构包括多个平行轴式齿轮系，所述多个平行轴式齿轮系具有互不相同的齿轮比，并且可被选择性地用于连结所述第一构件和所述第二构件中的另一个与所述驱动轴。

14.  如权利要求9所述的混合动力汽车，其中，
所述变速传递单元是包括第一变速机构和第二变速机构的行星齿轮式变速器，
所述第一变速机构包括：
第一变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第一构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件、以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及
第一固定机构，可固定所述第一变速用行星齿轮机构的所述可固定构件，以使该可固定构件不能旋转，
所述第二变速机构包括：
第二变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第二构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件、以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及
第二固定机构，可固定所述第二变速用行星齿轮机构的所述可固定构件，以使该可固定构件不能旋转，
所述动力传递机构是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中的第一固定机构或第二固定机构。

15.  如权利要求14所述的混合动力汽车，其中，
所述变速传递单元还包括变速用连接切断机构，该变速用连接切断机构可执行所述第一变速用行星齿轮机构和所述第二变速用行星齿轮机构中的任一个的所述输出构件与所述可固定构件之间的连接和该连接的解除。

16.  如权利要求9所述的混合动力汽车，其中，
还包括连接切断单元，该连接切断单元可执行所述第一电动机与所述第一构件之间的连接和该连接的解除、所述第二电动机与所述第二构件之间的连接和该连接的解除、以及所述内燃机与所述第三构件之间的连接和该连接的解除中的某一种。

动力输出装置和混合动力汽车
技术领域
本发明涉及向驱动轴输出动力的动力输出装置以及具有该动力输出装置的混合动力汽车。
背景技术
作为这种动力输出装置，以往公知如下的动力输出装置，该动力输出装置包括：内燃机、两台电动机、所谓的拉维奈尔赫型的行星齿轮机构、以及可将行星齿轮机构的两个输出构件选择性地连接到输出轴的平行轴式变速器(例如，参见专利文献1)。该动力输出装置是以前轮驱动车辆为对象的，在该动力输出装置中，内燃机横向布置，并且内燃机、行星齿轮机构、两台电动机、以及平行轴式变速器的旋转轴相互平行地延伸。另外，以往公知如下的动力输出装置，该动力输出装置包括：具有与内燃机连接的输入构件和两个输出构件的行星齿轮装置、以及具有分别与该行星齿轮机构的对应的输出构件连接的副轴的平行轴式变速器(例如，参见专利文献2)。在该动力输出装置中，行星齿轮装置的两个输出构件分别被固定在电驱动部中的对应的转子的内周上。另外，以往公知如下的动力输出装置，该动力输出装置包括动力分配机构和两个离合器，所述动力分配机构包含与内燃机连接的输入构件、与第一电动发电机连接的反作用力构件、以及与第二电动发电机连接的输出构件，所述两个离合器用于使作为输出部件的驱动轴选择性地连接到动力分配机构的输出构件和反作用力构件上(例如，参见专利文献3)。一旦第一电动发电机以负旋转执行电动机驱动，该动力输出装置就控制两个离合器，以使动力分配机构的反作用力构件连接到输出部件上，并解除输出构件与输出部件的连接，由此抑制通过由第二电动发电机使用输出部件的一部分动力而产生的电力来驱动第一电动发电机的动力循环的产生。
专利文献1：日本专利文献特开2005-155891号公报；
专利文献2：日本专利文献特开2003-106389号公报；
专利文献3：日本专利文献特开2005-125876号公报。
发明内容
上述动力输出装置通过两个电动机对来自内燃机的动力进行转矩变换的同时将被要求的动力输出给驱动轴，由此可使内燃机在效率高的运转点运转，但以往的动力输出装置在于更宽的行驶范围中提高动力传递效率的方面还存在有待改善的余地。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够在更宽的运转范围中提高动力传递效率的动力输出装置以及具有该动力输出装置的混合动力汽车。
为了达到上述目的，本发明的动力输出装置以及混合动力汽车采用了以下手段。
本发明的动力输出装置向驱动轴输出动力，并包括：
内燃机；
第一电动机，可输入输出动力；
第二电动机，可输入输出动力；
动力分配综合机构，被构成为具有与所述第一电动机的旋转轴连接的第一构件、与所述第二电动机的旋转轴连接的第二构件、以及与所述内燃机的内燃机轴连接的第三构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；和
变速传递单元，该变速传递单元包括动力传递机构和固定变速比设定机构，所述动力传递机构能够将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上并且将来自该第一构件和第二构件中的一个的动力以预定的变速比传递给所述驱动轴，所述固定变速比设定机构在所述第一构件和所述第二构件中的一个通过所述动力传递机构而被连结在所述驱动轴上时可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上并将来自所述内燃机的动力以一定的变速比、即固定变速比传递给所述驱动轴。
该动力输出装置所具有的变速传递单元包括动力传递机构和固定变速比设定机构，动力传递机构能够将动力分配综合机构的第一构件和第二构件中的一个连结到驱动轴上并且将来自该第一构件和第二构件中的一个的动力以预定的变速比传递给驱动轴，固定变速比设定机构在第一构件和第二构件中的一个通过动力传递机构而被连结在驱动轴上时可将第一构件和第二构件中的另一个连结到驱动轴上并将来自所述内燃机的动力以一定的变速比、即固定变速比传递给驱动轴。由此，在该动力输出装置中，如果通过变速传递单元的动力传递机构而连结动力分配综合机构与驱动轴，则能够将来自第一构件和第二构件中的一个的动力以预定的变速比传递给驱动轴。并且，当由变速传递单元的动力传递机构将第一构件和第二构件中的一个连结在驱动轴上时，如果通过固定变速比设定机构将第一构件和第二构件中的另一个连结到驱动轴上，则能够将来自内燃机的动力在不伴有向电能的转换的情况下以固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴。其结果是，根据该动力输出装置，能够在更宽的运转范围中良好地提高动力的传递效率。
在此情况下，所述变速传递单元可以是包括第一变速机构和第二变速机构的平行轴式变速器，所述第一变速机构具有可将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，所述第二变速机构具有可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，所述动力传递机构可以是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构可以是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中且不能单独用于设定变速比的平行轴式齿轮系。根据这种作为平行轴式齿轮系的变速传递单元，如果通过第一变速机构和第二变速机构中的任一个来连结动力分配综合机构与驱动轴，则能够将来自动力分配综合机构的第一构件或第二构件的动力以通过第一变速机构或第二变速机构确定的变速比传递给驱动轴。并且，当由作为动力传递机构的第一变速机构和第二变速机构中的一个将动力分配综合机构的第一构件和第二构件中的一个连结在驱动轴上时，如果通过设置在第一变速机构和第二变速机构的另一中的作为固定变速比设定机构的平行轴式齿轮系将第一构件和第二构件中的另一个连结到驱动轴上，则能够将来自内燃机的动力以固定变速比机械地传递给驱动轴。另外，根据该变速传递单元，由于作为固定变速比设定机构的平行轴式齿轮系不能单独用于设定变速比，因此可任意地设定平行轴式齿轮系的齿轮比，例如设定得非常小，由此能够任意地设定固定变速比。
另外，所述变速传递单元的所述动力传递机构可以使所述第一构件和所述第二构件中的一个与所述驱动轴始终连结。这样，即使在通过动力传递机构将动力分配综合机构的第一构件和第二构件中的一个始终连结在驱动轴上、从而基本上将动力分配综合机构的第一构件和第二构件中的一个作为输出构件的情况下，只要变速传递单元具有固定变速比设定机构，就能够将来自内燃机的动力以固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴，其结果是，能够在更宽的运转范围中良好地提高动力的传递效率。
在此情况下，所述固定变速比设定机构可以被构成为可分多级设定所述固定变速比，并且，所述固定变速比设定机构也可以包括多个平行轴式齿轮系，该多个平行轴式齿轮系具有互不相同的齿轮比，并可被选择性地用于连结所述第一构件和所述第二构件中的另一个与所述驱动轴。由此，可通过分多级设定固定变速比来将来自内燃机的动力以不同的固定变速比传递给驱动轴，因此能够在进一步更宽的运转范围中良好地提高动力的传递效率。
另外，所述变速传递单元可以是包括第一变速机构和第二变速机构的行星齿轮式变速器，所述第一变速机构包括：第一变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第一构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及第一固定机构，可固定所述第一变速用行星齿轮机构的所述可固定构件以使该可固定构件不能旋转，所述第二变速机构包括：第二变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第二构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及第二固定机构，可固定所述第二变速用行星齿轮机构的所述可固定构件以使该可固定构件不能旋转，另外，所述动力传递机构是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中的第一固定机构或第二固定机构。根据这种作为行星齿轮式变速器的变速传递单元，通过将第二固定机构设为释放状态并用第一固定机构固定第一变速用行星齿轮机构的可固定构件使其不能旋转，能够将来自动力分配综合机构的第一构件的动力基于根据动力分配综合机构的第一变速用行星齿轮机构的齿轮比的变速比变速后传递给驱动轴。另外，通过将第一固定机构设为释放状态并利用第二固定机构固定第二变速用行星齿轮机构的可固定构件使其不能旋转，能够将来自动力分配综合机构的第二构件的动力以基于动力分配综合机构的第二变速用行星齿轮机构的齿轮比的变速比变速后传递给驱动轴。此外，当通过第一变速机构和第二变速机构中的任一个来固定了对应的可固定构件、并通过第一变速机构和第二变速机构(第一变速用行星齿轮机构和第二变速用行星齿轮机构)中的一个将动力分配综合机构连结在驱动轴上时，如果通过第一变速机构和第二变速机构中另一个变速机构的第一固定机构或第二固定机构来固定对应的可固定构件，则第一变速用行星齿轮机构和第二变速用行星齿轮机构的可固定构件双方就会被第一固定机构和第二固定机构不能旋转地固定，因此可将来自内燃机的动力以固定变速比机械地传递给驱动轴。
在此情况下，所述变速传递单元还可以包括变速用连接切断机构，该变速用连接切断机构可执行所述第一变速用行星齿轮机构和所述第二变速用行星齿轮机构中的任一个的所述输出构件与所述可固定构件之间的连接和该连接的解除。在这种变速传递单元中，如果将与变速用连接切断机构不对应的第一变速用行星齿轮机构或第二变速用行星齿轮机构的可固定构件不能旋转地固定，该行星齿轮机构就可作为上述动力传递机构发挥功能。并且，如果在将与变速用连接切断机构不对应的第一变速用行星齿轮机构或第二变速用行星齿轮机构的可固定构件不能旋转地固定的状态下，通过作为固定变速比设定机构的变速用连接切断机构来连接与该变速用连接切断机构对应的第二变速用行星齿轮机构或第一变速用行星齿轮机构的输出构件和可固定构件，则可将来自内燃机的动力以与将第一变速用行星齿轮机构和第二变速用行星齿轮机构的可固定构件两者不能旋转地固定时的变速比不同的固定变速比机械地传递给驱动轴。
另外，本发明的动力输出装置还可以包括连接切断单元，该连接切断单元可执行所述第一电动机与所述第一构件之间的连接和该连接的解除、所述第二电动机与所述第二构件之间的连接和该连接的解除、以及所述内燃机与所述第三构件之间的连接和该连接的解除中的某一种。在具有这种连接切断单元的动力输出装置中，如果使连接切断单元解除上述连接，则能够通过动力分配综合机构的功能从第一电动机、第二电动机以及变速传递单元实际分离内燃机。由此，在该动力输出装置中，如果使连接切断单元解除上述连接并停止内燃机，则随着变速传递单元的变速比的改变能够将来自第一电动机和第二电动机中的至少任一个的动力高效率地传递给驱动轴。从而根据该动力输出装置，能够降低对第一电动机和第二电动机要求的最大转矩，因此能够进一步缩小第一电动机和第二电动机的尺寸。另外，连接切断单元可以被配置在第一电动机和第一构件之间、或者第二电动机和第二构件之间，从而可执行对应的第一电动机或第二电动机与第一构件或第二构件之间的连接和该连接的解除，并且档解除了通过连接切断单元的上述连接时，变速传递单元可将来自与该连接切断单元对应的第一电动机或第二电动机的动力传递给驱动轴。
本发明的混合动力汽车具有通过来自驱动轴的动力而驱动的驱动轮，并包括：
内燃机；
第一电动机，可输入输出动力；
第二电动机，可输入输出动力；
动力分配综合机构，被构成为具有与所述第一电动机的旋转轴连接的第一构件、与所述第二电动机的旋转轴连接的第二构件、以及与所述内燃机的内燃机轴连接的第三构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；和
变速传递单元，该变速传递单元包括动力传递机构和固定变速比设定机构，所述动力传递机构能够将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上并且将来自该第一构件和第二构件中的一个的动力以预定的变速比传递给所述驱动轴，所述固定变速比设定机构在所述第一构件和所述第二构件中的一个通过所述动力传递机构而被连结在所述驱动轴上时可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上并将来自所述内燃机的动力以一定的变速比、即固定变速比传递给所述驱动轴。
该混合动力汽车的内燃机、第一及第二电动机、动力分配综合机构、以及变速传递单元构成了能够在更宽的运转范围中提高动力的传递效率的动力输出装置。因此，能够很好地改善该混合动力汽车的耗油率和行驶性能。
另外，所述变速传递单元可以是包括第一变速机构和第二变速机构的平行轴式变速器，第一变速机构具有可将所述动力分配综合机构的所述第一构件和所述第二构件中的一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，第二变速机构具有可将所述第一构件和所述第二构件中的另一个连结到所述驱动轴上的至少一组平行轴式齿轮系，所述动力传递机构可以是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构可以是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中且不能单独用于设定变速比的平行轴式齿轮系。
另外，所述变速传递单元的所述动力传递机构可以将所述第一构件和所述第二构件中的一个始终连结在所述驱动轴上。
另外，所述固定变速比设定机构可以被构成为可分多级设定所述固定变速比。
另外，所述固定变速比设定机构可以包括多个平行轴式齿轮系，所述多个平行轴式齿轮系具有互不相同的齿轮比，并且可被选择性地用于连结所述第一构件和所述第二构件中的另一个与所述驱动轴。
另外，所述变速传递单元可以是包括第一变速机构和第二变速机构的行星齿轮式变速器，所述第一变速机构包括：第一变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第一构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件、以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及第一固定机构，可固定所述第一变速用行星齿轮机构的所述可固定构件以使该可固定构件不能旋转，所述第二变速机构包括：第二变速用行星齿轮机构，被构成为具有与所述动力分配综合机构的所述第二构件连接的输入构件、与所述驱动轴连接的输出构件、以及可固定构件，并且所述三个构件彼此能够差动旋转；以及第二固定机构，可固定所述第二变速用行星齿轮机构的所述可固定构件，以使该可固定构件不能旋转，此外，所述动力传递机构可以是所述第一变速机构和所述第二变速机构中的一个，并且所述固定变速比设定机构可以是被包含在所述第一变速机构和所述第二变速机构中的另一个中的第一固定机构或第二固定机构。
在此情况下，所述变速传递单元还可以包括变速用连接切断机构，该变速用连接切断机构可执行所述第一变速用行星齿轮机构和所述第二变速用行星齿轮机构中的任一个的所述输出构件与所述可固定构件之间的连接和该连接的解除。
另外，本发明的混合动力汽车还可以包括连接切断单元，该连接切断单元可执行所述第一电动机与所述第一构件之间的连接和该连接的解除、所述第二电动机与所述第二构件之间的连接和该连接的解除、以及所述内燃机与所述第三构件之间的连接和该连接的解除中的某一种。
附图说明
图1是本发明第一实施例的混合动力汽车20的简要结构图；
图2是举例示出在使第一实施例的混合动力汽车20随着发动机22的运转而行驶的情况下根据车速变化使变速器60的变速比向升挡方向变化时的动力分配综合机构40和变速器60的主要构件的转速和转矩的关系的说明图；
图3是与图2相同的说明图；
图4是与图2相同的说明图；
图5是与图2相同的说明图；
图6是与图2相同的说明图；
图7是与图2相同的说明图；
图8是与图2相同的说明图；
图9是示出以下的共线图的一个例子的说明图，该共线图表示在马达MG1作为发电机而发挥功能、并且马达MG2作为电动机而发挥功能的情况下动力分配综合机构40的各构件和减速齿轮机构50的各构件之间的转速和转矩的关系；
图10是示出以下的共线图的一个例子的说明图，该共线图表示在马达MG2作为发电机而发挥功能、并且马达MG1作为电动机而发挥功能的情况下动力分配综合机构40的各构件和减速齿轮机构50的各构件的转速和转矩的关系；
图11是示出第一实施例的混合动力汽车20中的变速器60的变速比与动力传递效率之间的关系的说明图；
图12是用于说明第一实施例的混合动力汽车20的马达行驶模式的说明图；
图13是示出可应用于本发明第一实施例的混合动力汽车20中的其他变速器100的简要结构图；
图14是变形例的混合动力汽车20A的简要结构图；
图15是第二实施例的混合动力汽车20B的简要结构图；
图16是示出第二实施例的混合动力汽车20中的变速器90的变速比与动力传递效率之间的关系的说明图；
图17是变形例的混合动力汽车20C的简要结构图。
具体实施方式
以下，使用实施例来说明实施本发明的优选方式。
图1是本发明第一实施例的混合动力汽车20的简要结构图。该图所示的混合动力汽车20被构成为后轮驱动车辆，并包括：配置在车辆前部的发动机22；与作为发动机22的输出轴的曲轴26连接的动力分配综合机构40(差动旋转机构)；与动力分配综合机构40连接的可发电的马达MG1；与该马达MG1同轴配置并经由减速齿轮机构50与动力分配综合机构40连接的可发电的马达MG2；可随着变速比的改变而将来自动力分配综合机构40的动力传递到驱动轴67上的变速器60；以及对混合动力汽车20整体进行控制的混合动力用电子控制单元(以下，称为“混合动力ECU”)70等。
发动机22是接受汽油或轻油等炭化氢系燃料的供应而输出动力的内燃机，其从发动机用电子控制单元(以下，称为“发动机ECU”)24接受燃料喷射量、点火正时、吸入空气量等的控制。来自针对发动机22设置并用来检测该发动机22的运转状态的各种传感器的信号被输入给发动机ECU 24。并且，发动机ECU 24与混合动力ECU 70进行通信，从而基于来自混合动力ECU 70的控制信号和来自上述传感器的信号等来控制发动机22的运转，并根据需要将与发动机22的运转状态相关的数据输出给混合动力ECU 70。
马达MG1和马达MG2均被构成为既可以作为发电机工作也可以作为电动机动作的公知的同步发电电动机，该马达MG1和马达MG2经由逆变器31、32与作为二次电池的蓄电池35交换电能。连接逆变器31、32和蓄电池35的电线39被构成为由各逆变器31、32共用的正极母线和负极母线，以使得马达MG1、MG2中的任一个马达所发出的电能能够被另一个马达消耗。因此，蓄电池35可根据从马达MG1、MG2中的任一个发出的电能而充电，并可根据不足的电能而放电，并且如果通过马达MG1、MG2达到了电能收支的平衡，则不进行充放电。马达MG1、MG2的驱动均由马达用电子控制单元(以下，称为“马达ECU”)30控制。向马达ECU 30输入对马达MG1、MG2进行驱动控制所需要的信号，例如来自检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器33、34的信号、通过未图示的电流传感器检测出的施加给马达MG1、MG2的相电流等，并从马达ECU 30输出向逆变器31、32的开关控制信号等。马达ECU 30基于从旋转位置检测传感器33、34输入的信号来执行未图示的转速计算例程，算出马达MG1、MG2的转子的转速Nm1、Nm2。另外，马达ECU 30与混合动力ECU 70进行通信，从而基于来自混合动力ECU 70的控制信号等来驱动控制马达MG1、MG2，并根据需要将与马达MG1、MG2的运转状态相关的数据输出给混合动力ECU 70。
蓄电池35由蓄电池用电子控制单元(以下，称为“蓄电池ECU”)36进行管理。向蓄电池ECU 36输入管理蓄电池35所需要的信号、例如来自设置在蓄电池35的端子之间的未图示的电压传感器的端子间电压、来自安装在与蓄电池35的输出端子连接的电线39上的未图示的电流传感器的充放电电流、来自安装在蓄电池35上的温度传感器37的蓄电池温度Tb等。蓄电池ECU 36根据需要将与蓄电池35的状态相关的数据通过通信来输出给混合动力ECU 70和发动机ECU 24。而且，蓄电池ECU 36为了管理蓄电池35，还基于电流传感器所测出的充放电电流的累加值来计算剩余容量SOC。
动力分配综合机构40与马达MG1、马达MG2、减速齿轮机构50、变速器60一并被容纳在未图示的变速箱中，该动力分配综合机构40与发动机22隔出预定距离而与曲轴26同轴配置。本实施例的动力分配综合机构40是一种双小齿轮式行星齿轮机构，其包括：作为外齿齿轮的太阳齿轮41；与该太阳齿轮41配置在同心圆上并作为内齿齿轮的内啮合齿轮42；以及行星齿轮架45，该行星齿轮架45至少自转自如且公转自如地保持一组的两个小齿轮43、44的组，所述两个小齿轮43、44在彼此啮合的同时其中的一个与太阳齿轮41啮合，而另一个与内啮合齿轮42啮合。该动力分配综合机构40被构成为太阳齿轮41(第二构件)、内啮合齿轮42(第三构件)以及行星齿轮架45(第一构件)彼此能够差动旋转。在本实施例中，在作为动力分配综合机构40的第二构件的太阳齿轮41上经由中空的太阳齿轮轴41a和中空的第一马达轴46连接有作为第二电动机的马达MG1(中空的转子)，所述太阳齿轮轴41a从该太阳齿轮41向与发动机22相反的一侧(车辆后方)延伸。另外，在作为第一构件的行星齿轮架45上经由配置在动力分配综合机构40与发动机22之间的减速齿轮机构50和从该减速齿轮机构50(太阳齿轮51)向发动机22延伸的中空的第二马达轴55连接有作为第一电动机的马达MG2(中空的转子)。另外，在作为第三构件的内啮合齿轮42上经由内啮合齿轮轴42a和减震器28连接有发动机22的曲轴26，所述内啮合齿轮轴42a穿过第二马达轴55和马达MG2而延伸。
另外，如图1所示，在太阳齿轮轴41a与第一马达轴46之间设置有执行两者的连接以及该连接的解除的离合器C0(连接切断单元)。在本实施例中，离合器C0例如可构成为犬牙式离合器，该犬牙式离合器能够使固定在太阳齿轮轴41a的顶端上的爪扣(dog)与固定在第一马达轴46的顶端上的爪扣以较少的损失啮合并能够解除这两者的啮合。该离合器C0由电气式、电磁式、或液压式的执行器88驱动。当通过离合器C0解除了太阳齿轮轴41a与第一马达轴46的连接时，作为第二电动机的马达MG1与作为动力分配综合机构40的第二构件的太阳齿轮41的连接被解除，从而通过动力分配综合机构40的功能，可从马达MG1、MG2和变速器60实际分离发动机22。
另外，可如上述那样经由离合器C0与动力分配综合机构40的太阳齿轮41连结的第一马达轴46从马达MG1进一步向与发动机22相反的一侧(车辆后方)延伸并与变速器60连接。并且，行星齿轮架轴(连结轴)45a从动力分配综合机构40的行星齿轮架45穿过中空的太阳齿轮轴41a和第一马达轴46向与发动机22相反的一侧(车辆后方)延伸，该行星齿轮架轴45a也与变速器60连接。由此，在本实施例中，动力分配综合机构40位于彼此同轴配置的马达MG1与马达MG2之间并与这两个马达MG1、MG2同轴配置，发动机22与马达MG2同轴地并列设置，并且隔着动力分配综合机构40而与变速器60相对。即，在本实施例中，发动机22、马达MG1、MG2、动力分配综合机构40以及变速器60这些动力输出装置的构件从车辆前方起按照发动机22、马达MG2、(减速齿轮机构50)、动力分配综合机构40、马达MG1、变速器60的顺序配置。由此，能够使动力输出装置小型且可安装性优越，并且适于主要驱动后轮来行驶的混合动力汽车20。
此外，在本实施例中，如上所述，作为动力分配综合机构40的第二构件的太阳齿轮41经由太阳齿轮轴41a、离合器C0以及第一马达轴46与变速器60连接，并且作为动力分配综合机构40的第一构件的行星齿轮架45经由行星齿轮架轴45a与变速器60连接。由此，在混合动力汽车20中，能够将动力分配综合机构40的太阳齿轮41和行星齿轮架45中的任一个作为接受从发动机22输出的转矩的反作用力的反作用力构件，并将另一个作为输出构件向变速器60输出动力。如果将太阳齿轮41作为反作用力构件，则马达MG1作为发电机发挥功能，此时动力分配综合机构40将从发动机22经由内啮合齿轮42输入的动力根据其齿轮比向太阳齿轮41侧和行星齿轮架45侧分配，并且将来自发动机22的动力和来自作为电动机发挥功能的马达MG2的动力综合后向行星齿轮架45侧输出。另外，如果将行星齿轮架45作为反作用力构件，则马达MG2作为发电机发挥功能，此时，动力分配综合机构40将从发动机22经由内啮合齿轮42输入的动力根据其齿轮比向太阳齿轮41侧和行星齿轮架45侧分配，并且将来自发动机22的动力和来自作为电动机发挥功能的马达MG1的动力综合后向太阳齿轮41侧输出。
减速齿轮机构50是一种单小齿轮式行星齿轮机构，其包括：作为外齿齿轮的太阳齿轮51；与该太阳齿轮51配置在同心圆上的作为内齿齿轮的内啮合齿轮52；与太阳齿轮51和内啮合齿轮52这两者啮合的多个小齿轮53；以及行星齿轮架54，该行星齿轮架54自转自如且公转自如地保持多个小齿轮53。减速齿轮机构50的太阳齿轮51经由上述第二马达轴55与马达MG2的转子连接。并且，减速齿轮机构50的内啮合齿轮52被固定在动力分配综合机构40的行星齿轮架45上，由此减速齿轮机构50与动力分配综合机构40实质上构成一体。另外，减速齿轮机构50的行星齿轮架54相对于变速箱被固定。因此，通过减速齿轮机构50的作用，来自马达MG2的动力被减速后输入给动力分配综合机构40的行星齿轮架45，并且来自行星齿轮架45的动力被增速后输入给马达MG2。如果如本实施例那样将减速齿轮机构50配置在马达MG2与动力分配综合机构40之间并使其与动力分配综合机构40构成一体，则能够进一步减小动力输出装置的尺寸。
变速器60被构成为可多级设定变速比的平行轴式自动变速器，其包括：构成1档齿轮系的第一副轴驱动齿轮61a和第一副轴从动齿轮61b；构成2档齿轮系的第二副轴驱动齿轮62a和第二副轴从动齿轮62b；构成3档齿轮系的第三副轴驱动齿轮63a和第三副轴从动齿轮63b；构成不能单独用来设定变速比的固定变速比设定用齿轮系(固定变速设定机构)的连结齿轮64a和64b；固定有各副轴从动齿轮61b～63b、连结齿轮64b以及齿轮66b的副轴65；离合器C1、C2；安装在驱动轴67上的齿轮66a；以及未图示的倒档齿轮系等(以下，酌情将“副轴驱动齿轮”和“副轴从动齿轮”简称为“齿轮”)。在变速器60中，1档齿轮系的变速比最大，并随着向2档齿轮系、设定最小变速比的3档齿轮系转移，变速比依次变小。另外，构成固定变速比设定用齿轮系的连结齿轮64a和64b的齿轮比被设定成与设定最小变速比的3档齿轮系的变速比相比非常小。
如图1所示，1档齿轮系的第一齿轮61a旋转自如但不能轴向移动地被从作为动力分配综合机构40的第一构件的行星齿轮架45延伸出的行星齿轮架轴45a保持，并始终与固定在副轴65上的第一齿轮61b啮合。同样地，3档齿轮系的第三齿轮63a也旋转自如但不能轴向移动地被行星齿轮架轴45a保持，并始终与固定在副轴65上的第三齿轮63b啮合。并且，在本实施例中，在行星齿轮架轴45a侧(副轴驱动齿轮侧)配置有离合器C1，该离合器C1能够选择性地将第一齿轮61a(1档齿轮系)和第三齿轮63a(3档齿轮系)中的任一个固定至行星齿轮架轴45a，并且能够使得第一齿轮61a和第三齿轮63a双方相对于行星齿轮架轴45a旋转自如(释放)。在本实施例中，离合器C1例如可构成为犬牙式离合器，该犬牙式离合器能够使不能旋转但可轴向自由移动地被行星齿轮架轴45a保持的爪扣与固定在第一齿轮61a上的爪扣和固定在第三齿轮63a上的爪扣中的任一个以较少的损失啮合，并且能够解除两者的啮合，该离合器C1由上述执行器88驱动。这些1档齿轮系的齿轮61a及61b、3档齿轮系的齿轮63a及63b、以及离合器C1构成了变速器60的第一变速机构。另外，2档齿轮系的第二齿轮62a旋转自如但不能轴向移动地被可经由离合器C0与作为动力分配综合机构40的第二构件的太阳齿轮41连结的第一马达轴46保持，并始终与固定在副轴65上的第二齿轮62b啮合。同样，固定变速比设定用齿轮系的连结齿轮64a也旋转自如但不能轴向移动地被第一马达轴46保持，并始终与固定在副轴65上的连结齿轮64b啮合。并且，在本实施例中，在第一马达轴46侧(副轴驱动齿轮侧)配置有离合器C2，该离合器C2能够选择性地将第二齿轮62a(2档齿轮系)和连结齿轮64a(固定变速比设定用齿轮系)中的任一个固定至第一马达轴46，并且能够使得第二齿轮62a和连结齿轮64a双方相对于第一马达轴46旋转自如(释放)。在本实施例中，离合器C2例如也可构成为犬牙式离合器，该犬牙式离合器能够使不能旋转但可轴向自由移动地被第一马达轴46保持的爪扣与固定在第二齿轮62a上的爪扣和固定在连结齿轮64a上的爪扣中的任一个以较少的损失啮合，并且能够解除两者的啮合，该离合器C2由上述执行器88驱动。这些2档齿轮系的齿轮62a及62b、固定变速比设定用齿轮系的连结齿轮64a及64b、以及离合器C2构成了变速器60的第二变速机构。在实施例中，虽然将执行器88作为一整体而示出，但不用说也可以将其设计成可个别驱动离合器C0、C1以及C3的执行器。
根据如上构成的变速器60，如果将离合器C2设为释放状态，并且通过离合器C1将第一齿轮61a(1档齿轮系)和第三齿轮63a(3档齿轮系)中的任一个固定在行星齿轮架轴45a上，则能够将来自行星齿轮架轴45a的动力经由第一齿轮61a(1档齿轮系)或第三齿轮63a(3档齿轮系)传递给副轴65。另外，如果在使离合器C0连接的同时将离合器C1设为释放状态，并通过离合器C2将第二齿轮62a(2档齿轮系)固定在第一马达轴46上，则能够将来自第一马达轴46的动力经由第二齿轮62a(2档齿轮系)传递给副轴65。并且，从行星齿轮架轴45a或第一马达轴46传递到副轴65上的动力经由齿轮66a、66b被传递给驱动轴67，并经由差速齿轮68最终被输出给作为驱动轮的后轮69a、69b。以下，酌情将使用1档齿轮系来传递动力的状态称为“第一变速状态(1档)”，将使用2档齿轮系来传递动力的状态称为“第二变速状态(2档)”，将使用3档齿轮系来传递动力的状态称为“第三变速状态(3档)”。另外，在本实施例的变速器60中，由于离合器C1、C2被设置在行星齿轮架轴45a、第一马达轴46侧，因此可减少通过离合器C1、C2将齿轮61a～63a固定到行星齿轮架轴45a或第一马达轴46上时的损失。即，虽然也与各齿轮系的齿数比有关，但特别是对于包括减速比非常小的固定变速比设定用齿轮系的第二变速机构来说，在通过离合器C2被固定至第一马达轴46之前处于空转的连结齿轮64a的转速低于与其对应的副轴65侧的第三齿轮64b的转速，因此如果至少将离合器C2设置在第一马达轴46侧，则可使连结齿轮64a的爪扣与第一马达轴46的爪扣以较少的损失接合。对于包括变速比大的1档齿轮系的第一变速机构来说，也可以将离合器C1设置在副轴65上。
混合动力ECU 70被构成为以CPU 72为中心的微处理器，该混合动力ECU 70除了CPU 72之外还包括：存储处理程序的ROM 74；暂时存储数据的RAM 76；以及未图示的输入输出端口和通信端口。来自点火开关(起动开关)80的点火信号、来自检测作为换挡杆81的操作位置的换挡位置SP的换挡位置传感器82的换挡位置SP、来自检测加速踏板83的踩下量的加速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自检测制动踏板85的踩下量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、以及来自车速传感器87的车速V经由输入端口被输入给混合动力ECU 70。如上所述，混合动力ECU 70经由通信端口与发动机ECU 24、马达ECU 30、以及蓄电池ECU 36连接，并与发动机ECU 24、马达ECU 30、以及蓄电池ECU 36进行各种控制信号和数据的交换。另外，对离合器C0、变速器60的离合器离合器C1和C2进行驱动的执行器88也由混合动力ECU 70控制。
下面，说明如上构成的本实施例的混合动力汽车20的动作。
图2至图8是举例示出在使混合动力汽车20随着发动机22的运转而行驶的情况下根据车速变化使变速器60的变速比向升挡方向变化时的动力分配综合机构40和变速器60的主要构件的转速和转矩的关系的说明图。当混合动力汽车20以图2至图8所示的状态行驶时，在混合动力ECU 70基于加速器踏板83的踩下量或车速V所进行的总控制下，由发动机ECU 24控制发动机22，由马达ECU 30控制马达MG1、MG2，由混合动力ECU 70直接控制执行器88(离合器C0、变速器60的离合器C1和C2)。在图2至图8中，S轴表示动力分配综合机构40的太阳齿轮41的转速(马达MG1、即第一马达轴46的转速Nm1)，R轴表示动力分配综合机构40的内啮合齿轮42的转速(发动机22的转速Ne)，C轴表示动力分配综合机构40的行星齿轮架45(行星齿轮架轴45a和减速齿轮机构50的内啮合齿轮52)的转速。另外，61a轴～64a轴、65轴以及67轴分别表示变速器60的第一齿轮61a～第四齿轮64a、副轴65以及驱动轴67的转速。
如图2所示，当混合动力汽车20起动时，使离合器C0连接，使变速器60的离合器C2成为释放状态，并且如在该图中用单点划线所示，通过离合器C1将第一齿轮61a(1档齿轮系)固定在行星齿轮架轴45a(行星齿轮架45)上。由此，可驱动控制马达MG1、MG2，以使动力分配综合机构40的行星齿轮架45成为输出构件，从而与该行星齿轮架45连接的马达MG2作为电动机发挥功能，并且与作为反作用力构件的太阳齿轮41连接的马达MG1作为发电机发挥功能。以下，将马达MG1作为发电机发挥功能、且马达MG2作为电动机发挥功能的模式称为“第一转矩变换模式”。图9示出了表示这种第一转矩变换模式下的动力分配综合机构40的各构件和减速齿轮机构50的各构件间的转速和转矩的关系的共线图的一个例子。在图9中，S轴、R轴、C轴表示与图2至图8相同的内容，54轴表示减速齿轮机构50的行星齿轮架54的转速，51轴表示减速齿轮机构50的太阳齿轮51的转速(马达MG2、即第二马达轴55的转速Nm2)，ρ表示动力分配综合机构40的齿轮比(太阳齿轮41的齿数/内啮合齿轮42的齿数)，ρr表示减速齿轮机构50的减速比(太阳齿轮51的齿数/内啮合齿轮52的齿数)。在该第一转矩变换模式下，可通过动力分配综合机构40和马达MG1、MG2对来自发动机22的动力进行转矩变换后输出给行星齿轮架45，并且通过控制马达MG1的转速，能够使发动机22的转速与作为输出构件的行星齿轮架45的转速之比无级且连续地变化。并且，输出给行星齿轮架45(行星齿轮架轴45a)的动力基于1档齿轮系(第一齿轮61a、61b)的变速比被变速(减速)后输出给驱动轴67。
如果在图2所示的状态、即选择了1档齿轮系的第一变速状态下混合动力汽车20的车速V变高，则作为发电机的马达MG1的转速逐渐下降，不久第一马达轴46的转速达到与和副轴65的第二齿轮62b啮合的第二齿轮62a的转速大致一致。由此，可从第一变速状态(1档齿轮系)转移到第二变速状态(2档齿轮系)。当从第一变速状态转移到第二变速状态时，如在图3中单点划线和双点划线所示的那样，在离合器C1保持将第一齿轮61a(1档齿轮系)固定在行星齿轮架轴45a(行星齿轮架45)上的情况下，通过离合器C2将第二齿轮62a(2档齿轮系)固定到第一马达轴46(太阳齿轮41)上，并且将对马达MG1和MG2的转矩指令设定为值0。在此状态下，马达MG1和MG2即不执行电动机驱动也不再生而空转，来自发动机22的动力(转矩)在不伴有向电能的转换的情况下以固定的(一定的)变速比(1档齿轮系的变速比与2档齿轮系的变速比之间的值)被机械地(直接)传递给驱动轴69。以下，将这样通过变速器60将动力分配综合机构40的作为第二构件的太阳齿轮41和作为第一构件的行星齿轮架45双方连结到驱动轴67上的模式称为“同时接合模式”。另外，特别地将图3所示的状态称为“1档—2档同时接合状态”。
另外，在本实施例中，如果从图2所示的第一变速状态进一步降低作为发电机的马达MG1的转速，则能够在使第一马达轴46的转速与啮合于副轴65的连结齿轮64b上的连结齿轮64a的转速同步之后，如图4中单点划线所示那样，在通过离合器C1将第一齿轮61a(1档齿轮系)固定在行星齿轮架轴45a(行星齿轮架45)上的情况下，通过离合器C2将连结齿轮64a(固定变速比设定用齿轮系)固定到第一马达轴46(太阳齿轮41)上。在此状态下，如果将对马达MG1和MG2的转矩指令设定为值0，则马达MG1和MG2即不执行电动机驱动也不再生而空转，来自发动机22的动力(转矩)在不伴有向电能的转换的情况下以与上述1档—2档同时接合状态下的变速比不同的固定的(一定的)变速比被机械地(直接)传递给驱动轴67。以下，也将这样经由1档齿轮系而将动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45连结到驱动轴67上、并且经由固定变速比设定用齿轮系而将作为第二构件的太阳齿轮41连结到驱动轴67上的模式称为“同时接合模式”。另外，特别地将图4所示的状态称为“1档固定状态”。
另一方面，如果在图3所示的1档—2档同时接合状态下将离合器C1设为释放状态，则如在图5中双点划线所示的那样，离合器C2只将第二齿轮62a(2档齿轮系)固定在第一马达轴46(太阳齿轮41)上。由此，能够驱动控制马达MG1、MG2，以使动力分配综合机构40的太阳齿轮41成为输出构件，从而与该太阳齿轮41连接的马达MG1作为电动机发挥功能，并且与作为反作用力构件的行星齿轮架45连接的马达MG2作为发电机发挥功能。以下，将马达MG2作为发电机发挥功能、并且马达MG1作为电动机发挥功能的模式称为“第二转矩变换模式”。图10示出了表示这种第二转矩变换模式下的动力分配综合机构40的各构件和减速齿轮机构50的各构件间的转速和转矩的关系的共线图的一个例子。在该第二转矩变换模式下，可通过动力分配综合机构40和马达MG1、MG2对来自发动机22的动力进行转矩变换后输出给太阳齿轮41，并且通过控制马达MG2的转速，能够使发动机22的转速与作为输出构件的太阳齿轮41的转速之比无级且连续地变化。并且，输出给太阳齿轮41(第一马达轴46)的动力基于2档齿轮系(第二齿轮62a、62b)的变速比被变速(减速)后输出给驱动轴67。图10中的标号与图2的标号相同。
如果在图5所示的状态、即选择了2档齿轮系的第二变速状态下混合动力汽车20的车速V变高，则作为发电机的马达MG2的转速逐渐下降，不久行星齿轮架轴45a的转速达到与和副轴65的第三齿轮63b啮合的第三齿轮63a的转速大致一致。由此，可从第二变速状态(2档齿轮系)转移到第三变速状态(3档齿轮系)。当从第二变速状态转移到第三变速状态时，如在图6中单点划线和双点划线所示的那样，在离合器C2保持将第二齿轮62a(2档齿轮系)固定在第一马达轴46(太阳齿轮41)上的情况下，通过离合器C1将第三齿轮63a(3档齿轮系)固定在行星齿轮架轴45a(行星齿轮架45)上，并且将对马达MG1和MG2的转矩指令设定为值0。此时，也在上述的同时接合模式下，马达MG1和MG2即不执行电动机驱动也不再生而空转，来自发动机22的动力(转矩)在不被变换为电能的情况下以与1档—2档同时接合状态或1档固定状态下的变速比不同的固定的(一定的)变速比(2档齿轮系的变速比与3档齿轮系的变速比之间的值)被机械地(直接)传递给驱动轴67。以下，将图6所示的状态称为“2档—3档同时接合状态”。
如果在图6所示的2档—3档同时接合状态下将离合器C2设为释放状态，则如图7中单点划线所示的那样，离合器C1只将第三齿轮63a(3档齿轮系)固定在行星齿轮架轴45a上，从而再次转移到上述第一转矩变换模式。此时，输出给行星齿轮架45(行星齿轮架轴45a)的动力基于3档齿轮系(第三齿轮63a、63b)的变速比(最小变速比)被变速后输出给驱动轴67。并且，如果在选择了3档齿轮系的第三变速状态下混合动力汽车20的车速V变高，则作为发电机的马达MG1的转速逐渐下降，不久第一马达轴46的转速达到与啮合于副轴65的连结齿轮64b上的连结齿轮64a的转速大致一致。如此，如果在第三变速状态下第一马达轴46的转速与啮合于副轴65的连结齿轮64b上的连结齿轮64a的转速同步，则如图8中单点划线和虚线所示的那样，能够在离合器C1保持将第三齿轮63a(3档齿轮系)固定在行星齿轮架轴45a(行星齿轮架45)上的情况下，通过离合器C2将连结齿轮64a(固定变速比设定用齿轮系)固定到第一马达轴46(太阳齿轮41)上。在此状态下，如果将对马达MG1和MG2的转矩指令设定为值0，则马达MG1和MG2即不执行电动机驱动也不再生而空转，来自发动机22的动力(转矩)在不伴有向电能的转换的情况下以与上述1档—2档同时接合状态、1档固定状态、以及2档—3档同时接合状态下的变速比不同的固定的(一定的)变速比被机械地(直接)传递给驱动轴67。以下，也将如上经由设定最小变速比的3档齿轮系而将动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45连结到驱动轴67上、并且经由固定变速比设定用齿轮系而将作为第二构件的太阳齿轮41连结到驱动轴67上的模式称为“同时接合模式”。另外，特别地将图8所示的状态称为“3档固定状态”。当向降档方向改变变速器60的变速比时，基本上可按相反的顺序执行上述说明的操作序列。
这样，在本实施例的混合动力汽车20中，第一转矩变换模式和第二转矩变换模式随着变速器60的变速比的改变而交替地被切换，因此尤其当提高了作为电动机发挥功能的马达MG2或MG1的转速Nm2或Nm1时，能够使作为发电机发挥功能的马达MG1或MG2的转速Nm1或Nm2不变为负值。从而，在混合动力汽车20中，能够抑制下述动力循环的发生，从而能够在更宽的运转范围中提高动力的传递效率，所述动力循环是指：在第一转矩变换模式下，马达MG2利用随着马达MG1的转速变负而输出给行星齿轮架轴45a的动力的一部分进行发电，并且马达MG1消耗由马达MG2发出的电力而输出动力；或者在第二转矩变换模式下，马达MG1使用随着马达MG2的转速变负而输出给第一马达轴46的动力的一部分进行发电，并且马达MG2消耗由马达MG1发出的电力而输出动力。另外，随着上述动力循环被抑制，可抑制马达MG1、MG2的最高转速，由此还可以减小马达MG1、MG2的尺寸。另外，如果使混合动力汽车20在上述的同时接合模式下行驶，则能够以1挡—2挡同时接合状态、2挡—3挡同时接合状态以及3挡固定状态中每一状态所固有的变速比将来自发动机22的动力机械地(直接)传递给驱动轴69。由此，如图11所示，能够增加在不伴有向电能转换的情况下从发动机22向驱动轴69机械地输出动力的机会，从而能够在更宽的运转范围中进一步提高动力的传递效率。通常，在使用发动机、两台电动机以及如行星齿轮机构这样的动力分配综合机构的动力输出装置中，当发动机与驱动轴之间的减速较大时，发动机的动力被更多地转换成电能，因此动力的传递效率变差，并且存在导致马达MG1、MG2发热的倾向，因此上述的同时接合模式尤其有利于发动机22与驱动轴之间的减速比较大的情况。另外，在本实施例的混合动力汽车20中，当改变变速器60的变速比时，由于在第一转矩变换模式和第二转矩变换模式之间暂时执行同时接合模式，因此在改变变速比时不会发生转矩丢失(トルク抜け)，从而能够非常平顺且无冲击地执行变速比的改变、即第一转矩变换模式与第二转矩变换模式的切换。
接着，参照图12来说明在使发动机22停止了的状态下使用来自蓄电池35的电力向马达MG1和马达MG2输出动力并由此使混合动力汽车20行驶的马达行驶模式。在本实施例的混合动力汽车20中，马达行驶模式被大致分为：仅使马达MG2输出动力的第一马达行驶模式；仅使马达MG1输出动力的第二马达行驶模式；以及使马达MG1和MG2双方输出动力的第三马达行驶模式。当执行第一马达行驶模式时，例如将离合器C0和变速器60的离合器C2设为释放状态，并通过离合器C1将1档齿轮系的第一齿轮61a或3档齿轮系的第三齿轮63a固定到行星齿轮架轴45a上，并且只驱动控制马达MG2。由此，如在图12中单点划线所示的那样，从马达MG2向行星齿轮架45输出动力，该动力经由行星齿轮架轴45a、1档齿轮系或3档齿轮系等被传递给驱动轴67。此时，由于离合器C0处于释放状态，太阳齿轮41与第一马达轴46的连接被解除，因此通过动力分配综合机构40的功能避免了已停止的发动机22的曲轴26的随动，并且通过将离合器C2设为释放状态而避免了马达MG1的随动(参照图12中的单点划线)，由此能够抑制动力传递效率下降。另外，当执行第二马达行驶模式时，例如将离合器C0和变速器60的离合器C1设为释放状态，并通过离合器C2将2档齿轮系的第二齿轮62a固定在第一马达轴46上，并且只驱动控制马达MG1。由此，如在图12中双点划线所示的那样，从马达MG1向太阳齿轮41输出动力，该动力经由太阳齿轮轴41a、第一马达轴46、以及2档齿轮系等被传递给驱动轴67。此时，由于离合器C0处于释放状态，太阳齿轮41与第一马达轴46的连接被解除，因此通过动力分配综合机构40的功能避免了已停止的发动机22的曲轴26的随动，并且通过将离合器C1设为释放状态而避免了马达MG2的随动(参照图12中的单点划线或双点划线)，由此能够抑制动力传递效率下降。另外，当执行第三马达行驶模式时，在使用离合器C1和C2将变速器60设定为上述的1档—2档同时接合状态、1档固定状态、2档—3档同时接合状态、或3档固定状态的基础上对马达MG1和MG2双方进行驱动控制。由此，能够从马达MG1和MG2双方输出动力，从而在马达行驶模式下向驱动轴67传递大的动力，因此可在马达行驶时保证优异的牵引性能。在第一马达行驶模式和第二马达行驶模式下，当然也可以在离合器C0保持连接从而马达MG1或MG2中停止的那一个马达随动的状态下，使另一个马达MG1或MG2输出动力(参照图12中的虚线)。
在本实施例的混合动力汽车20中，通过在第一～第三马达行驶模式之间进行模式变更，能够在马达行驶时改变变速器60的变速比来将动力高效率地传递给驱动轴67。即，当在通过离合器C1将1档齿轮系的第一齿轮61a固定在行星齿轮架轴45a上并只驱动控制马达MG2的第一马达行驶模式下向升档侧改变变速器60的变速比时，首先使马达MG1的转速与2档齿轮系的第二齿轮62a的转速同步。接着，如果通过离合器C2将第二齿轮62a固定到第一马达轴46上，就能够转移到第三马达行驶模式、即上述的1档—2档同时接合状态。之后，如果将离合器C1设为释放状态，就能够转移到只驱动控制马达MG1的第二马达行驶模式，同时能够通过用离合器C2将2档齿轮系的第二齿轮62a固定在第一马达轴46上来向升档侧(2档)改变变速器60的变速比。另外，当在通过离合器C2将2档齿轮系的第二齿轮62a固定在第一马达轴46上并只驱动控制马达MG1的第二马达行驶下向升档侧改变变速器60的变速比时，首先使马达MG2的转速与3档齿轮系的第三齿轮63a的转速同步。接着，如果通过离合器C1将第三齿轮63a固定在行星齿轮架轴45a上，就能够转移到第三马达行驶模式、即上述的2档—3档同时接合状态。之后，如果将离合器C2设为释放状态，就能够转移到只驱动控制马达MG2的第一马达行驶模式，同时通过用离合器C1将3档齿轮系的第三齿轮63a固定在行星齿轮架轴45a上来向升档侧(3档)改变变速器60的变速比。其结果是，在本实施例的混合动力汽车20中，即使在马达行驶模式下，也能够使用变速器60对行星齿轮架轴45a或第一马达轴46的转速进行减速并增大转矩，因此可降低对马达MG1、MG2要求的最大转矩，从而能够缩小马达MG1、MG2的尺寸。另外，当如上所述在马达行驶过程中改变变速器60的变速比时，也由于暂时执行第三马达行驶模式、即同时接合模式，因此在改变变速比时不会发生转矩丢失，从而能够非常平顺且无冲击地执行变速比的改变。
当在马达行驶模式下向降档方向改变变速器60的变速比时，基本上可按相反的顺序执行上述说明的操作序列。另外，诸如当在只使马达MG2输出动力的第一马达行驶模式或只使马达MG1输出动力的第二马达行驶模式下要求驱动力变高、或者蓄电池35的剩余容量SOC下降了时，可以对之前不输出动力的马达MG1或马达MG2进行驱动控制以使其转速Nm1或Nm2与动力分配综合机构40的太阳齿轮41或行星齿轮架45的转速达到同步，然后使离合器C0连接，并利用该马达MG1或MG2对发动机22执行电动机带动来起动发动机22。由此，能够在向驱动轴69平顺地传递动力的情况下起动发动机22。另外，当在使马达MG1和MG2双方都输出动力的第三马达行驶模式下起动发动机22时，可以首先根据变速器60的目标变速比等来选择要继续输出动力的一个马达MG1或MG2，然后执行使上述一个马达MG1或MG2输出不再继续输出动力的另一个马达MG2或MG1的动力的动力转移处理。并且，在动力转移处理完成后，通过使离合器C1或C2变为释放状态来从变速器60断开不再继续输出动力的另一个马达MG2或MG1，然后对该另一个马达MG2或MG1进行驱动控制来使该另一个马达MG2或MG1的转速Nm2或Nm1与动力分配综合机构40的行星齿轮架45或太阳齿轮41的转速达到同步，并在此基础上连接离合器C0，并通过该马达MG2或MG1对发动机22进行电动机带动以使发动机22起动。由此，能够在向驱动轴69平顺地传递动力的情况下起动发动机22。另外，在第一马达行驶模式和第二马达行驶模式下，当在使离合器C0保持连接并使马达MG1或MG2中停止的那一个马达随动的状态下使另一个马达MG1或MG2输出动力时，只要通过停止的那一个马达MG1或MG2对发动机22进行电动机带动，就能够起动发动机22。
如上所述，本实施例的混合动力汽车20具有包括第一变速机构和第二变速机构的变速器60，第一变速机构是将动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45连结至驱动轴67并能够将来自该行星齿轮架45动力以1档齿轮系或3档齿轮系的变速比传递给驱动轴67的动力传递机构，第二变速机构将动力分配综合机构40的作为第二构件的太阳齿轮41连结至驱动轴67并能够将来自该太阳齿轮41的动力以2档齿轮系的变速比传递给驱动轴67。并且，在该变速器60的第二变速机构中设有固定变速比设定用齿轮系(连结齿轮64a、64b)，该固定变速比设定用齿轮系可在通过第一变速机构将行星齿轮架45连结在驱动轴67上时将动力分配综合机构40的作为第二构件的太阳齿轮41连结至驱动轴67，从而将来自发动机22的动力以作为一定的变速比的固定变速比传递给驱动轴67。由此，在混合动力汽车20中，只要通过变速器60的第一及第二变速机构中的任一个连结动力分配综合机构40和驱动轴67，就能够将来自动力分配综合机构40的行星齿轮架45或太阳齿轮41的动力以由第一变速机构(1档齿轮系或3档齿轮系)或第二变速机构(2档齿轮系)确定的变速比传递给驱动轴67。并且，如果在由作为动力传递机构的第一变速机构将动力分配综合机构40的行星齿轮架45连结在驱动轴67上时通过固定变速比设定用齿轮系将动力分配综合机构40的太阳齿轮41连结到驱动轴67上，就能够在上述的1档固定状态或3档固定状态下将来自内燃机的动力在不伴有向电能的转换的情况下以固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67。其结果是，在混合动力汽车20中，能够在更宽的运转范围中良好地提高动力的传递效率。
另外，如上所述，本实施例中的变速器60是包括第一变速机构和第二变速机构的平行轴式变速器，第一变速机构具有作为平行轴式齿轮系的1档齿轮系，第二变速机构具有同样作为平行轴式齿轮系的2档齿轮系，并且该第二变速机构包括不能单独用来设定变速比的作为平行轴式齿轮系的固定变速比设定用齿轮系(连结齿轮64a和64b)。如此，由于固定变速比设定用齿轮系不能单独用于设定变速比，因此如本实施例那样能够任意地设定连结齿轮64a和64b的齿轮比，例如将其齿轮比设定为非常小，由此，如从图11可知的那样，能够任意地设定1档固定状态或3档固定状态下的固定变速比。
另外，本实施例的混合动力汽车20所具有的变速器60可将经由动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45(行星齿轮架轴45a)输出的动力和经由作为第二构件的太阳齿轮41(第一马达轴46)输出的动力选择性地传递给驱动轴67，并且可变更第一马达轴46与驱动轴67之间的变速比以及行星齿轮架轴45a与驱动轴67之间的变速比。因此，在混合动力汽车20中，可通过上述第一转矩变换模式和上述第二转矩变换模式之间的切换来抑制动力循环，从而能够在更宽的运转范围中提高动力的传递效率。并且，如果在上述称为1档—2档同时接合状态或2档—3档同时接合状态的同时接合状态下使混合动力汽车20行驶，则能够将来自发动机22的动力以与上述的1档固定状态或3档固定状态下的变速比不同的固定的变速比机械地(直接)传递给驱动轴67，因此能够增加在不伴有向电能的转换的情况下从发动机22向驱动轴67机械地(直接)输出动力的机会，从而能够在更宽的运转范围中进一步提高动力传递效率。其结果是，可在混合动力汽车20中很好地改善耗油率和行驶性能。
另外，本实施例的混合动力汽车20包括离合器C0，该离合器C0执行太阳齿轮轴41a与第一马达轴46、即太阳齿轮41与马达MG1的连接和该连接的解除。由此，在混合动力汽车20中，如果解除通过离合器C0的太阳齿轮轴41a与第一马达轴46的连接，则能够通过动力分配综合机构40的功能从马达MG1、MG2和变速器60实际分离发动机22。从而，在混合动力汽车20中，如果将离合器C0设为释放状态并使发动机22停止，则能够随着变速器60的变速比的变更而将来自马达MG1和MG2中的至少任一个的动力高效率地传递给驱动轴67。其结果是，在混合动力汽车20中，可降低对马达MG1和MG2要求的最大转矩，从而能够进一步缩小马达MG1和MG2的尺寸。但是，离合器C0不限于执行太阳齿轮41与马达MG1的连接和该连接的解除。即，离合器C0还可以执行行星齿轮架45(第一构件)与行星齿轮架轴45a(马达MG2)的连接和该连接的解除，或者还可以执行发动机22的曲轴26与内啮合齿轮42(第三构件)的连接和该连接的解除。
在本实施例的混合动力汽车20中，代替平行轴式的变速器60，也可以采用图13所例示的行星齿轮式变速器100。图13所示的变速器100可分多级设定变速比，并包括：第一变速用行星齿轮机构110，其经由行星齿轮架轴45a与动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45连接；第二变速用行星齿轮机构120，其与第一马达轴46连接，该第一马达轴46可经由离合器C0与动力分配综合机构40的作为第二构件的太阳齿轮41连接；针对第一变速用行星齿轮机构110而设置的制动器B1(第一固定机构)；针对第二变速用行星齿轮机构120而设置的制动器B2(第二固定机构)；制动器B3(旋转固定机构)；以及离合器C1(变速用连接切断机构)等。第一变速用行星齿轮机构110和制动器B1构成了变速器100的第一变速机构，第二变速用行星齿轮机构120和制动器B2构成了变速器100的第二变速机构。如图13所示，第一变速用行星齿轮机构110是如下的单小齿轮式行星齿轮机构，该单小齿轮式行星齿轮机构包括：与行星齿轮架轴45a连接的太阳齿轮111；与该太阳齿轮111配置在同心圆上并作为内齿齿轮的内啮合齿轮112；以及行星齿轮架114，该行星齿轮架114保持多个与太阳齿轮111和内啮合齿轮112双方啮合的小齿轮113，并且与驱动轴67连接。该第一变速用行星齿轮机构110被构成为太阳齿轮111(输入构件)和内啮合齿轮112(可固定构件)以及行星齿轮架114(输出构件)彼此能够差动旋转。另外，第二变速用行星齿轮机构120是如下的单小齿轮式行星齿轮机构，该单小齿轮式行星齿轮机构包括：与第一马达轴46连接的太阳齿轮121；与该太阳齿轮121配置在同心圆上并作为内齿齿轮的内啮合齿轮122；以及与第一变速用行星齿轮机构110共用的行星齿轮架114，该行星齿轮架114保持多个与太阳齿轮121和内啮合齿轮122双方啮合的小齿轮123。该第二变速用行星齿轮机构120被构成为太阳齿轮121(输入构件)和内啮合齿轮122(可固定构件)以及行星齿轮架114(输出构件)彼此能够差动旋转。在实施例中，第二变速用行星齿轮机构120与第一变速用行星齿轮机构110同轴地并列设置，并与该第一变速用行星齿轮机构110相比位于车辆前方，第二变速用行星齿轮机构120的齿轮比(太阳齿轮121的齿数/内啮合齿轮122的齿数)被设定成比第一变速用行星齿轮机构110的齿轮比(太阳齿轮111的齿数/内啮合齿轮112的齿数)ρ1大一些。制动器B1能够固定第一变速用行星齿轮机构110的内啮合齿轮112以使其相对于变速箱无法旋转，并且能够释放该内啮合齿轮112以使其旋转自如，该制动器B1可由上述的电气式、电磁式、或液压式的执行器88驱动。另外，制动器B2能够固定第二变速用行星齿轮机构120的内啮合齿轮122以使其相对于变速箱无法旋转，并且能够释放该内啮合齿轮122以使其旋转自如，该制动器B2与执行器B1一样可由执行器88驱动。另外，制动器B3能够经由固定在第一马达轴46上的定子130固定第一马达轴46、即动力分配综合机构40的作为第二构件的太阳齿轮41以使其相对于变速箱无法旋转，并且能够释放定子130以使第一马达轴46旋转自如，该制动器B3与制动器B1、B2一样可由执行器88驱动。另外，离合器C1可执行第一变速用行星齿轮机构110的作为输出构件的行星齿轮架114与作为可固定构件的内啮合齿轮112的连接和该连接的解除，离合器C1与制动器B1～B3一样可由执行器88驱动。离合器C1例如可被构成为能够使固定在行星齿轮架114上的爪扣与固定在内啮合齿轮112上的爪扣以较少的损失啮合并能够解除两者的啮合的犬牙式离合器。并且，从变速器100的行星齿轮架114传递到驱动轴67上的动力经由差速齿轮68最终被输出给作为驱动轮的后轮69a、69b。
如上构成的变速器100例如与平行轴式的变速器相比能够大幅度地减小轴向和径向上的尺寸。另外，第一变速用行星齿轮机构110和第二变速用行星齿轮机构120可在发动机22、马达MG1、MG2、以及动力分配综合机构40的下游侧与它们同轴地配置，因此如果使用变速器100，则能够简化轴承并减少轴承的数量。另外，在该变速器100中，能够通过如下来分多级设定变速比。即，如果通过制动器B1来固定第一变速用行星齿轮机构110的内啮合齿轮112以使其相对于变速箱无法旋转，则能够将来自行星齿轮架轴45a的动力以基于第一变速用行星齿轮机构110的齿轮比ρ1的变速比(ρ1/(1+ρ1))变速后传递给驱动轴67(以下，将该状态称为“第一变速状态(1档)”)。另外，如果通过制动器B2固定第二变速用行星齿轮机构120的内啮合齿轮122以使其相对于变速箱无法旋转，则能够将来自第一马达轴46的动力以基于第二变速用行星齿轮机构120的齿轮比ρ2的变速比(ρ2/(1+ρ2))变速后传递给驱动轴67(以下，将该状态称为“第二变速状态(2档)”)。另外，如果通过离合器C1来连接第一变速用行星齿轮机构110的行星齿轮架114和内啮合齿轮112，则构成第一变速用行星齿轮机构110的太阳齿轮111、内啮合齿轮112、以及行星齿轮架114实质上构成一体，因此能够将来自行星齿轮架轴45a的动力以变速比1传递给驱动轴67(以下，将该状态称为“第三变速状态(3档)”)。
并且，在变速器100中，如果在通过制动器B1(第一固定机构)固定作为可固定构件的内啮合齿轮112并通过第一变速用行星齿轮机构110(第一变速机构)连结了动力分配综合机构40的行星齿轮架45和驱动轴67的第一变速状态下，通过作为构成第二变速机构的第二固定机构的制动器B2来固定作为可固定构件的内啮合齿轮122，则制动器B1和B2就会将第一和第二变速用行星齿轮机构110、120的作为可固定构件的内啮合齿轮112、122不能旋转地固定，因此可将来自发动机22的动力以固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67(将该状态称为“1档—2档同时接合状态”)。即，在此情况下，第一变速用行星齿轮机构110(第一变速机构)作为动力传递机构发挥功能，第二变速机构的制动器B2作为固定变速比设定机构发挥功能。另外，如果将不与作为变速用连接切断机构的离合器C1对应的第二变速用行星齿轮机构120的内啮合齿轮122无法旋转地固定，则该第二变速用行星齿轮机构120可作为上述动力传递机构发挥功能。并且，如果在无法旋转地固定了不与作为变速用连接切断结构的离合器C1对应的第二变速用行星齿轮机构120的内啮合齿轮122的第二变速状态下，通过离合器C1连接与离合器C1对应的第一变速用行星齿轮机构110的作为输出构件的行星齿轮架114和作为可固定构件的内啮合齿轮112，则该离合器C1作为固定变速比设定机构发挥功能，从而可将来自发动机22的动力以与上述1档—2档同时接合状态下的变速比不同的固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67(将该状态称为“2档—3档同时接合状态”)。另外，如果在通过离合器C1来连接第一变速用行星齿轮机构110的行星齿轮架114和内啮合齿轮112的第三变速状态下，通过作为旋转固定单元的制动器B3经由固定在第一马达轴46上的定子130来固定第一马达轴46、即动力分配综合机构40的作为第二构件的太阳齿轮41以使其相对于变速箱无法旋转，则可将来自发动机22的动力以与上述1档—2档同时接合状态或2档—3档同时接合状态下的变速比不同的固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67(将该状态称为“3档固定状态”)。此外，如果在通过制动器B1固定内啮合齿轮112并通过第一变速用行星齿轮机构110来连结动力分配综合机构40的行星齿轮架45和驱动轴67的第一变速状态下，通过作为旋转固定单元的制动器B3经由固定在第一马达轴46上的定子130来固定第一马达轴46、即动力分配综合机构40的作为第二构件的太阳齿轮41以使其相对于变速箱无法旋转，则可将来自发动机22的动力以与上述1档—2档同时接合状态、2档—3档同时接合状态、或3档固定状态下的变速比不同的固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67(将该状态称为“1档固定状态”)。如此，采用行星齿轮式的变速器100，也能够获得与使用平行轴式的变速器60的时候相同的作用效果。
图14是示出本实施例的变形例的混合动力汽车20A的简要结构图。相对于上述混合动力汽车20被构成为后轮驱动车辆，变形例的混合动力汽车20A则被构成为前轮驱动车辆。如图14所示，混合动力汽车20A包括作为单小齿轮式行星齿轮机构的动力分配综合机构10，其包括：太阳齿轮11；与该太阳齿轮11配置在同心圆上的内啮合齿轮12；以及行星齿轮架14，该行星齿轮架14保持多个与太阳齿轮11和内啮合齿轮12双方啮合的小齿轮13。在该情况下，发动机22被横向布置，发动机22的曲轴26与动力分配综合机构10的作为第三构件的行星齿轮架14连接。另外，在动力分配综合机构10的作为第一构件的内啮合齿轮12上连接有中空的内啮合齿轮轴12a，在该内啮合齿轮轴12a上经由作为平行轴式齿轮系的减速齿轮机构50A和与第一马达轴46平行地延伸的第二马达轴55连接有马达MG2。并且，能够通过离合器C1选择性地将变速器60的构成第一变速机构的1档齿轮系(齿轮61a)和3档齿轮系(齿轮63a)中的任一个固定到内啮合齿轮轴12a上。另外，在动力分配综合机构10的作为第二构件的太阳齿轮11上连接有太阳齿轮轴11a，该太阳齿轮轴11a穿过中空的内啮合齿轮轴12a连接在离合器C0上，并可通过该离合器C0而与第一马达轴46、即马达MG1连接。并且，能够使用离合器C2选择性地将变速器60的构成第二变速机构的2档齿轮系(齿轮62a)和固定变速比设定用齿轮系(连结齿轮64a)中的任一个固定到第一马达轴46上。这样，本发明的混合动力汽车也可以构成为前轮驱动车辆。
下面，说明本发明第二实施例的混合动力汽车20B。图15是第二实施例的混合动力汽车20B的简要结构图。该图所示的混合动力汽车20B是具有除了一部分之外基本上与上述实施例的混合动力汽车20相同的硬件结构的后轮驱动车辆。因此，下面为了避免重复说明，对于第二实施例的混合动力汽车20B，也使用与上述实施例的混合动力汽车20等相同的标号，并省略详细的说明。在第二实施例的混合动力汽车20B中，代替第一实施例的混合动力汽车20等所具有的变速器60，采用了与之不同的变速器90。变速器90包括：构成第一固定变速比设定用齿轮系的第一驱动齿轮91a和第一从动齿轮91b、构成第二固定变速比设定用齿轮系的第二驱动齿轮92a和第二从动齿轮92b、构成第三固定变速比设定用齿轮系的第三驱动齿轮93a和第三从动齿轮93b、构成作为动力传动机构的传递齿轮系的传递齿轮94a和94b、各连结齿轮91b～93b、固定了传递齿轮94b和齿轮96b的副轴95、离合器C1和C2、安装在驱动轴67上的齿轮96a、以及未图示的倒档齿轮系等。在本实施例中，第一固定变速比设定用齿轮系的齿轮比(从动齿轮的齿数/驱动齿轮的齿数)最大，并随着向第二固定变速比设定用齿轮系、第三固定变速比设定用齿轮系转移，齿轮比依次变小。
如图15所示，传递齿轮系的传递齿轮94a被固定在从动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45延伸出的行星齿轮架轴45a顶端上，并始终与固定在副轴95上的传递齿轮94b啮合。另外，第一固定变速比设定用齿轮系的第一驱动齿轮91a被固定在第一马达轴46的顶端上，并始终与旋转自如但不能轴向移动地被副轴95保持的第一从动齿轮91b啮合，第一马达轴46可经由离合器C0被连接到动力分配综合机构40作为第二构件的太阳齿轮41上。此外，在本实施例中，在副轴95侧配置有离合器C1，该离合器C1能够将第一从动齿轮91b(第一固定变速比设定用齿轮系)固定到副轴95上，并且能够使第一从动齿轮91b相对于副轴95旋转自如(释放)。离合器C1例如可被构成为犬牙式离合器。另外，第二固定变速比设定用齿轮系的第二驱动齿轮92a和第三固定变速比设定用齿轮系的第三驱动齿轮93a旋转自如但不能轴向移动地被第一马达轴46保持，并始终与固定在副轴95上的对应的第一从动齿轮91b或第三从动齿轮93b啮合。并且，在本实施例中，在第一马达轴46侧配置有离合器C2，该离合器C2能够选择性地将第一驱动齿轮91a(第一固定变速比设定用齿轮系)和第三驱动齿轮93a(第三固定变速比设定用齿轮系)中的任一个固定到第一马达轴46上，并且能够使第一驱动齿轮91a和第三驱动齿轮93a双方相对于行星齿轮架轴45a旋转自如(释放)。如本实施例这样，通过将离合器C1设置在副轴95侧并将离合器C2设置在第一马达轴46侧，可将构成第一～第三固定变速比设定用齿轮系的一对齿轮中的转速低的那一个联结至对应的轴上，能够减少所述连接时的损失。
具有如上构成的变速器90的混合动力汽车20B由于通过变速器90所具有的作为动力传递机构的传递齿轮系(传递齿轮94a和94b)来将动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45始终联结在驱动轴67上，因此除了马达行驶时等以外，基本上在由与作为输出构件的行星齿轮架45连接的马达MG2作为电动机发挥功能、并且由与成为反作用力构件的太阳齿轮41连接的马达MG1作为发电机发挥功能的第一转矩变换模式下动作。并且，当在混合动力汽车20B行驶过程中与固定在第一马达轴46(马达)上的第一驱动齿轮91a啮合的第一从动齿轮91b的转速与副轴95的转速大致一致时，如果通过离合器C1将第一从动齿轮91b(第一固定变速比设定用齿轮系)固定到副轴95上，并且将对马达MG1和MG2的转矩指令设定为值0，则能够将来自发动机22的动力(转矩)在不伴有向电能的转换的情况下以一定的固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67(以下，将该状态成为“1档固定状态”)。另外，当在混合动力汽车20B行驶过程中与固定在副轴95上的第二从动齿轮92b啮合的第二驱动齿轮92a的转速与第一马达轴46(马达MG1)的转速大致一致时，如果通过离合器C2将第二驱动齿轮92a(第二固定变速比设定用齿轮系)固定到第一马达轴46上，并且将对马达MG1和MG2的转矩指令设定为值0，则能够将来自发动机22的动力(转矩)在不伴有向电能的转换的情况下以比1档固定状态小的一定的固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67(以下，将该状态成为“2档固定状态”)。另外，当在混合动力汽车20B行驶过程中与固定在副轴95上的第三从动齿轮93b啮合的第三驱动齿轮93a的转速与第一马达轴46(马达MG1)的转速大致一致时，如果通过离合器C2将第三驱动齿轮93a(第三固定变速比设定用齿轮系)固定到第一马达轴46上，并且将对马达MG1和MG2的转矩指令设定为值0，则能够将来自发动机22的动力(转矩)在不伴有向电能的转换的情况下以比2档固定状态小的一定的固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67(以下，将该状态成为“3档固定状态”)。如此，即使在由变速器90的作为动力传递机构的传递齿轮系时常将动力分配综合机构40的作为第一构件的行星齿轮架45联结在驱动轴67上的情况下，只要变速器90具有第一～第三固定变速比设定用齿轮系，就可以如图16所示那样，通过将固定变速比设定为多级来将来自发动机22的动力(转矩)以不同的固定变速比机械地(直接)传递给驱动轴67，因此能够在更宽的运转范围中良好地提高动力的传递效率。将第二实施例的混合动力汽车20B作为后轮驱动车辆来进行了说明，但不用说，如图17表示的变形例的混合动力汽车20C所示，也可实现具有上述变速器90的前轮驱动车辆。
以上使用实施例说明了本发明的实施方式，但不用说，本发明不受上述实施例的任何限制，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更。
即，上述的混合动力汽车20、20B所具有的动力分配综合机构也可以是如下的行星齿轮机构，该行星齿轮机构包括：具有互不相同的齿数的第一太阳齿轮和第二太阳齿轮、以及至少保持一个阶梯齿轮的行星齿轮架，其中，阶梯齿轮通过连结与第一太阳齿轮啮合的第一小齿轮和与第二太阳齿轮啮合的第二小齿轮而构成。另外，混合动力汽车20、20B所具有的动力分配综合机构也可以是如下的单小齿轮式行星齿轮机构，该单小齿轮式行星齿轮机构包括太阳齿轮、内啮合齿轮以及行星齿轮架，其中，行星齿轮架至少保持一个与太阳齿轮以及内啮合齿轮双方啮合的小齿轮。另外，上述混合动力汽车20、20A、20B以及20C都可以构成为基于后轮驱动或基于前轮驱动的四轮驱动车辆。另外，在上述实施例中，离合器C0以及变速器60、90的离合器C1及C2均是作为损失较少的机械式啮合离合器的犬牙式离合器，但也可以将离合器C0～C2构成为湿式多盘离合器。并且，在上述实施例中，将动力输出装置作为安装在混合动力汽车20、20A上的装置进行了说明，但本发明的动力输出装置也可以被安装在汽车之外的车辆、船舶、航空器等移动体上，还可以将其组装到建设设备等固定设备上。
产业上的可利用性
本发明可利用于动力输出装置和混合动力汽车的制造产业等中。