WO2009133752A1 - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

　エンジンＥに接続される入力軸Ｉと、第一回転電機ＭＧ１と、第二回転電機ＭＧ２と、第一回転電機ＭＧ１に接続される第一回転要素と入力軸Ｉに接続される第二回転要素と出力回転要素となる第三回転要素とを備える差動歯車装置ＰＧと、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の制御を行う制御装置１１と、を備えた駆動装置であって、第一回転電機ＭＧ１及び差動歯車装置ＰＧが、入力軸Ｉと同軸上に配置され、第一回転電機ＭＧ１と第二回転電機ＭＧ２とが、互いに異なる軸上において軸方向に重複して配置され、制御装置１１を構成する第一構成部品１２が、第一回転電機ＭＧ１よりも下方であって、かつ、鉛直上方から見た平面視で第一構成部品１２の少なくとも一部が第一回転電機ＭＧ１と重複する位置に配置されている。

Description

駆動装置

　本発明は、エンジンに接続される入力軸と、第一回転電機と、第二回転電機と、前記第一回転電機に接続される第一回転要素と、前記入力軸に接続される第二回転要素と、出力回転要素となる第三回転要素と、を備える差動歯車装置と、前記第一回転電機及び前記第二回転電機の制御を行う制御装置と、を備えた駆動装置に関する。

　近年、車両の駆動力源としてエンジン及びモータやジェネレータ等の回転電機を備えた、いわゆるハイブリッド車が燃費、環境保護等の点から注目を集めている。このようなハイブリッド車両用の駆動装置は、回転電機の制御を行う制御装置を必要とする。そして、組み合わせて動作されるこれらの回転電機及び制御装置は、パワーケーブル等の接続部材で接続されるため、車載上の便宜性の観点からは一つのケース内に一体化してしまうことが望ましい。例えば下記の特許文献１には、二つの回転電機や差動歯車装置等を収容する駆動装置ケースの上部に、制御装置を収容するインバータケースが一体的に設けられた駆動装置の構成が開示されている。

　また、例えば下記の特許文献２には、以下のような駆動装置の構成が開示されている。この駆動装置は、エンジンに接続される入力軸と、二つの回転電機と、回転電機の一方と入力軸と出力回転要素とに接続される、三つの回転要素を有する差動歯車装置と、回転電機の制御を行う制御装置と、を備えている。この駆動装置が備える各構成部品の配置に関しては、二つの回転電機、差動歯車装置、及び入力軸が同軸上に配置され、制御装置を構成するインバータユニットやリアクトル、コンデンサ等の制御装置構成部品が、駆動装置の上方に配置された構成が開示されている。ここで、制御装置は、回転電機の一方と軸方向に重複する位置に配置されていることから、制御装置構成部品の中でも比較的大きな部品であるコンデンサ及びリアクトルを、回転電機の回転軸を通る鉛直面に対して互いに反対側に配置させることにより、これらを駆動装置ケース内に効率良く収納することを可能としている。

特開２００４－３４３８４５号公報（段落００２２、図１） 特開２００７－１２４７６４号公報（段落００７２～００７７、図５）

　しかし、特許文献１に記載されたような駆動装置では、駆動装置ケースの上部に制御装置を配置するため、駆動装置全体としては上下方向の寸法が大きくなってしまう。そのため、このような駆動装置を車両に搭載する際には、通常、駆動装置の上方に配置されることになるバッテリやエアクリーナー等の機器が制御装置に干渉することを避けるため、これらの機器を他の位置に移動させる必要性が生じる。そのため、回転電機を制御する制御装置が不要な通常のエンジン駆動の駆動装置との間の互換性を十分に図ることができないという課題があった。

　一方、特許文献２に記載されたような駆動装置では、制御装置が駆動装置ケースの上方に配置されてはいるものの、制御装置を構成するコンデンサ及びリアクトルの回転電機に対する位置関係を工夫することにより、これらを駆動装置ケース内に効率良く収納して駆動装置上方への寸法拡大を抑制している。しかし、この駆動装置では、二つの回転電機が同軸上に配置されていることから、回転電機が出力可能な回転駆動力を大きくするためには、回転電機の直径又は軸方向長さを大きくする必要性が生じる。このとき、回転電機の直径を大きくする場合には、駆動装置全体として径方向の寸法が大きくなってしまい、一方、回転電機の軸方向長さを大きくする場合には、駆動装置全体として軸方向の寸法が大きくなってしまう。つまり、いずれの場合であっても、制御装置を一体化させた上で駆動装置全体を小型化するのには限界があった。

　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、制御装置を一体化させた上で全体を小型化することのできる駆動装置を提供することを目的とする。

　この目的を達成するための本発明に係る、エンジンに接続される入力軸と、第一回転電機と、第二回転電機と、前記第一回転電機に接続される第一回転要素と前記入力軸に接続される第二回転要素と出力回転要素となる第三回転要素とを備える差動歯車装置と、前記第一回転電機及び前記第二回転電機の制御を行う制御装置と、を備えた駆動装置の特徴構成は、前記第一回転電機及び前記差動歯車装置が、前記入力軸と同軸上に配置され、前記第一回転電機と前記第二回転電機とが、互いに異なる軸上において軸方向に重複して配置され、前記制御装置を構成する第一構成部品が、前記第一回転電機よりも下方であって、かつ、鉛直上方から見た平面視で前記第一構成部品の少なくとも一部が前記第一回転電機と重複する位置に配置されている点にある。

　なお、本願では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。また、本明細書においては、特に区別して使用しない限り、回転電機とは、第一回転電機及び第二回転電機の一方又は双方を意味する、包括的な概念として用いている。

　また、本願では、「接続」は、部材間の直接的な接続だけではなく、部材間に一又は二以上の部材を介する間接的な接続をも含む概念として用いている。

　上記の特徴構成によれば、第一回転電機と第二回転電機とが互いに異なる軸上において軸方向に重複して配置されるため、これらを同軸上に配置する場合と比べて、駆動装置全体としての軸方向長さを短く抑えつつ、それぞれの回転電機の軸方向長さを長くすることができる。よって、回転電機が出力可能な回転駆動力の大きさを従来と同等としたまま回転電機の直径を小さくすることができるので、直径が小さくなった分だけ回転電機の径方向外側にスペースを生じさせることができる。そして、当該スペースのうち第一回転電機の下方であって、かつ、鉛直上方から見た平面視で少なくとも一部が第一回転電機と重複する位置に、制御装置を構成する第一構成部品が配置されるので、駆動装置内の空間を有効利用することができる。したがって、制御装置を一体化させた上で全体を小型化することのできる駆動装置を提供することができる。

　ここで、前記出力回転要素に接続される入力ギヤを有し、当該入力ギヤの回転駆動力を出力軸へ伝達する駆動出力装置を備え、前記入力ギヤの回転軸が、前記入力軸よりも下方に配置され、前記第一構成部品の少なくとも一部が、上下方向で前記入力ギヤと重複する位置に配置されていると好適である。

　ここで、「上下方向で入力ギヤと重複する」とは、入力ギヤが上下方向において占める高さ範囲内の位置にあることを意味する。

　駆動出力装置を駆動装置に一体化する構成において、差動歯車装置の出力回転要素からの回転駆動力を、駆動出力装置を介して出力する出力軸が入力軸の下方に配置されることにより、入力軸と同軸に配置される第一回転電機の下方であって、かつ、駆動出力装置の入力ギヤが上下方向において占める高さ範囲内の位置にスペースが生じる。したがって、上記の構成を採用することにより、当該スペースを利用して第一構成部品を配置し、駆動装置内の空間を有効利用することができる。よって、駆動装置全体を小型化することができる。

　また、前記第二回転電機の回転軸が、前記入力軸よりも上方であって、かつ、前記入力軸を通る鉛直面に対して前記出力軸と同じ側に配置されていると好適である。

　上記の駆動出力装置を駆動装置に一体化する構成において、駆動出力装置の出力軸が入力軸の下方に配置される場合、駆動出力装置の上方であって、かつ、第一回転電機と水平方向に重複する位置にスペースが生じる。したがって、上記の構成を採用することにより、当該スペースを利用して第二回転電機を配置し、駆動装置内の空間を有効利用することができる。よって、駆動装置全体を小型化することができる。

　また、前記エンジン側から、前記入力軸、前記差動歯車装置、前記第一回転電機の順に配置されていると好適である。

　駆動装置を車両に搭載する際には、駆動出力装置は車両の幅方向のできるだけ中央に配置されていることが好ましく、エンジンと駆動装置との大きさのバランスを考慮すると、駆動出力装置はできるだけエンジン側に寄せて配置することが好ましい。このとき、上記の構成を採用して、エンジン側から、入力軸、差動歯車装置、第一回転電機の順に配置することにより、駆動出力装置を入力軸側に配置した場合に、駆動出力装置と第一回転電機とを、軸方向に重複しないように配置することができる。したがって、比較的大きなこれらの部品を軸方向にずらして配置することで、駆動装置全体の径方向への拡大を防止して、駆動装置全体を小型化することができる。

　これまで説明してきた構成において、前記制御装置を構成する前記第一構成部品とは異なる第二構成部品の少なくとも一部が、上下方向で前記第一回転電機と重複して配置されていると好適である。

　この構成によれば、回転電機の直径を小さくすることによって回転電機の径方向外側に生じるスペースのうち、第一回転電機が上下方向において占める高さ範囲内の位置に、第一構成部品とは異なる第二構成部品が配置されるので、駆動装置内の空間をより一層有効利用することができる。よって、駆動装置全体を小型化することができる。

　また、前記制御装置は、直流電力と交流電力との間の変換を行うインバータユニットを含み、これまで説明してきた前記第一構成部品が、前記インバータユニットであると好適である。

　この構成によれば、駆動装置のケース下部に開口部を設けることにより、当該開口部からのアクセスが可能となるので、インバータユニットの保守点検や修理等の際における作業性を良好なものとすることができる。

　また、互いに液密状に隔離された第一室と第二室とを有するケースを備え、前記第一室に前記第一回転電機、前記第二回転電機及び前記差動歯車装置を収容し、前記第二室に前記制御装置を収容してなる構成とすると好適である。

　回転電機や差動歯車装置には、これらの部品の冷却や潤滑を行うための潤滑油が供給されることが好ましい。一方、制御装置はインバータユニット等の電気部品を含んで構成されるため電気的絶縁が必要となり、潤滑油等とは接触しないようにされていることが好ましい。上記の構成によれば、回転電機及び差動歯車装置を収容する第一室と制御装置を収容する第二室とが、互いに液密状に隔離されているので、回転電機及び差動歯車装置に対して適切に潤滑油を供給しながらも、容易に、第二室に収容された制御装置の電気的絶縁性を確保することが可能となる。

は、本発明の実施形態に係る駆動装置の軸方向に垂直な平面における断面図である。 は、本発明の実施形態に係る駆動装置を第一軸の下方から見た下面図である。 は、本発明の実施形態に係る駆動装置を第一軸の側方から見た側面図である。 は、本発明の実施形態に係る駆動装置の展開断面図である。 は、駆動装置を上方から見たときの各構成部品の配置を概略的に示す模式図である。 は、車両内での駆動装置の配置を概略的に示す模式図である。

　以下に、本発明に係る駆動装置１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態においては、本発明に係る駆動装置１を、ＦＦ（Front Engine Front Drive）車両に適用する場合を例として説明する。図１は、本発明の実施形態に係る駆動装置１の軸方向に垂直な平面における断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る駆動装置１を第一軸Ａ１の下方から見た下面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る駆動装置１を第一軸Ａ１の側方から見た側面図である。図４は、本発明の実施形態に係る駆動装置１の展開断面図である。図５は、駆動装置１を上方から見たときの各構成部品の配置を概略的に示す模式図であり、図６は、車両Ｃ内での駆動装置１の配置を概略的に示す模式図である。

１．駆動装置の全体構成
　まず、本実施形態に係る駆動装置１の全体構成について説明する。本実施形態に係る駆動装置１は、図６に示すように、車両Ｃに横置きされるエンジンＥに対して車両Ｃの幅方向に隣接して配置され、エンジンＥの出力軸Ｅｏの軸方向に連結される。エンジンＥの出力軸Ｅｏから入力された回転駆動力（または、回転電機ＭＧにより発生させられた回転駆動力）は、駆動装置１の駆動出力装置ＤＦの出力軸ＤＦｏを介して駆動輪Ｗに伝達され、車両Ｃは走行することができる。なお、図示の例では、駆動出力装置ＤＦの出力軸ＤＦｏは、車両Ｃの前後方向でエンジンＥの出力軸Ｅｏ（駆動装置１の入力軸Ｉ（図４を参照））よりも後方側に配置されているが、エンジンＥの出力軸Ｅｏ（駆動装置１の入力軸Ｉ）よりも前方側に配置されていても良い。

　図１には、車両Ｃに搭載された駆動装置１の軸方向に垂直な平面における断面図を示している。以下では、図１における上下方向を鉛直方向として説明する。この図に示すように、この駆動装置１は、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の２つの回転電機ＭＧと、駆動出力装置ＤＦとを備えている。なお、図１には、これらの外形のみを示し、詳細な形状は省略している。これらの第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、及び駆動出力装置ＤＦは、径方向に互いに隣接して配置され、これらの軸を結ぶ線が三角形を形成するように配置されている。ここでは、第一回転電機ＭＧ１の軸（すなわち第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１の回転軸３１（図４を参照））を第一軸Ａ１、第二回転電機ＭＧ２の軸（すなわち第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２の回転軸３２（図４を参照））を第二軸Ａ２、駆動出力装置ＤＦの軸（駆動出力装置ＤＦの出力軸ＤＦｏ）を第三軸Ａ３とする。これら第一軸Ａ１、第二軸Ａ２、及び第三軸Ａ３は、互いに平行に配置されている。なお、以下の説明においては、「軸方向」とはこれら第一軸Ａ１、第二軸Ａ２、及び第三軸Ａ３に平行な方向（図１における紙面に垂直な方向）を意味するものとする。これらの第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、及び駆動出力装置ＤＦは、ケース２の機械室Ｒ１内に収容されている。

　また、この駆動装置１は、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の制御を行う制御装置１１を備えている。制御装置１１は、少なくともインバータユニット１２と平滑コンデンサ１４とを含んで構成される。ここで、平滑コンデンサ１４は、電源装置としてのバッテリ（図示はしていない）からの入力電源を平滑してインバータユニット１２へ供給する。インバータユニット１２は、少なくとも３組６個のスイッチング素子を用いて構成されるブリッジ回路を備え、直流電力と交流電力との間の変換を行う。制御装置１１を構成するこれらの部品は、バスバー１６ａ、１６ｂを介して互いに電気的に接続されており、駆動装置１は、更に制御装置１１とバッテリとの間の電気的接続を行うためのコネクタ１５を備えている。これらのインバータユニット１２及び平滑コンデンサ１４は、ケース２の電気室Ｒ２内に収容されている。ここで、ケース２は外周壁４と隔壁５とを有して構成されており、隔壁５により機械室Ｒ１と電気室Ｒ２とが区画されている。機械室Ｒ１及び電気室Ｒ２は、互いに液密状に隔離されている。したがって、本実施形態においては、この機械室Ｒ１及び電気室Ｒ２が、それぞれ本発明における「第一室」及び「第二室」に相当する。

２．ケースの構成
　次に、ケース２の構成について説明する。図１に示すように、ケース２は、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２等が収容される機械室Ｒ１と、制御装置１１を構成するインバータユニット１２や平滑コンデンサ１４等が収容される電気室Ｒ２とを備えている。機械室Ｒ１と電気室Ｒ２との間は隔壁５により区画されている。このとき、機械室Ｒ１と電気室Ｒ２とは、隔壁５によって第一回転電機ＭＧ１の径方向に区画されており、電気室Ｒ２は、機械室Ｒ１に対して第一回転電機ＭＧ１の径方向外側に形成されている。

　ケース２の外形を構成する外周壁４は、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、及び駆動出力装置ＤＦの各軸（第一軸Ａ１、第二軸Ａ２及び第三軸Ａ３）に略平行な軸を有する異形筒状に形成されている。機械室Ｒ１は、ケース２の内部の大部分を占めており、その形状は外周壁４の形状に従い、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２、及び駆動出力装置ＤＦの各軸（第一軸Ａ１、第二軸Ａ２及び第三軸Ａ３）に略平行な軸を有し、これらの外形を囲む形状の異形筒状とされている。電気室Ｒ２は、このような機械室Ｒ１の径方向外側の一部を囲むように形成されている。電気室Ｒ２は第一回転電機ＭＧ１の外形に沿うように円弧状に延びる隔壁５の外側に位置するとともに、第一回転電機ＭＧ１の軸心周方向に延びている。電気室Ｒ２内には、水平方向（図１における左右方向）での第一回転電機ＭＧ１の一方側の最外周部（図１における左側）において、隔壁５から略鉛直下向きに延びる補助隔壁６が形成されている。このため、電気室Ｒ２は軸方向（図１に示された方向）から見て、断面が略Ｌ字状の空間となっている。

　インバータユニット１２は、電気室Ｒ２内において、鉛直方向（図１における上下方向）で第一回転電機ＭＧ１の下方に、略水平姿勢となるように保持される。平滑コンデンサ１４は、水平方向で第一回転電機ＭＧ１の側方、すなわち、第一回転電機ＭＧ１の回転軸を通る鉛直面に対して駆動出力装置ＤＦとは反対側に、略垂直姿勢となるように保持される。インバータユニット１２と平滑コンデンサ１４とは、それぞれの端部どうしが隣接して配置される。平滑コンデンサ１４の上方には、制御装置１１を構成するこれらのインバータユニット１２及び平滑コンデンサ１４を、バッテリと電気的に接続するためのコネクタ１５が設置されている。コネクタ１５は、電気室Ｒ２からケース２を貫通して、ケース２の外側に露出するように支持されている。

　図２に示すように、インバータユニット１２は、第一回転電機ＭＧ１のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の３相のコイルに接続される３個の端子１３ａ、及び第二回転電機ＭＧ２のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の３相のコイルに接続される３個の端子１３ｂを備えている。インバータユニット１２の各端子１３ａ、１３ｂは、バスバー１６ｃを介して第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の各相のコイルに接続される（図３を参照）。これにより、インバータユニット１２を介して、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の各相コイルに供給し、或いは、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の各相コイルから、これらの回転電機ＭＧが発電した交流電力の供給を受け、交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給する。なお、図３には、バスバー１６ｃを介したインバータユニット１２と第一回転電機ＭＧ１との間の結線のみを示し、インバータユニット１２と第二回転電機ＭＧ２との間の結線の図示は省略されている。

　図１に示すように、電気室Ｒ２には、下方に開口する第一開口部４１及び側方に開口する第二開口部４２が形成されている。この第一開口部４１及び第二開口部４２は、ケース２の外周壁４に形成されている。第一開口部４１は、電気室Ｒ２における第一回転電機ＭＧ１の下方に配置されるインバータユニット１２のケース２への組み付け及び保守点検等を容易にするための開口部である。したがって、図２に示すように、ケース２の下方から見た際に、第一開口部４１の平面形状はインバータユニット１２の平面形状よりも広くなるように形成されている。これにより、インバータユニット１２を第一開口部４１から電気室Ｒ２に収容し、ケース２に固定することができる。この第一開口部４１は、第一カバー４３により覆われている。第一カバー４３は、第一開口部４１の全体を覆うようにケース２の外周壁４に取り付けられている。第一カバー４３は、その両面にフィン４５を備えている。インバータユニット１２に対向して設置される第一カバー４３がこのようなフィン４５を備えることにより、インバータユニット１２が発生した熱を効率良く外部に放出することができる構成となっている。

　第二開口部４２は、電気室Ｒ２における第一回転電機ＭＧ１の側方に配置される平滑コンデンサ１４のケース２への組み付け及び保守点検等を容易にするための開口部である。したがって、図３に示すように、ケース２の側方から見た際に、第二開口部４２の平面形状は平滑コンデンサ１４の平面形状よりも広くなるように形成されている。これにより、平滑コンデンサ１４を第二開口部４２から電気室Ｒ２に収容し、ケース２に固定することができる。この第二開口部４２は、第二カバー４４により覆われている。第二カバー４４は、第二開口部４２の全体を覆うようにケース２の外周壁４に取り付けられている。

　機械室Ｒ１と電気室Ｒ２とは、ケース２内において隔壁５により物理的に区画されるとともに、図示はされていないが、ケース２の機械室Ｒ１及び電気室Ｒ２における開口端面にカバー３（図３及び図４を参照）が当接することにより、互いに液密状に隔離されている。このとき、機械室Ｒ１及び電気室Ｒ２の開口端面とカバー３との間に液体ガスケット等を配置すると、液密性が高まるので好ましい。このように、機械室Ｒ１と電気室Ｒ２とが互いに液密状に隔離されているので、冷却や潤滑を必要とする、第一回転電機ＭＧ１や第二回転電機ＭＧ２、遊星歯車装置ＰＧ、駆動出力装置ＤＦ等に対して適切に潤滑油を供給しながらも、電気室Ｒ２内には潤滑油が入らないようにすることができる。そのため、容易に、電気室Ｒ２に収容されたインバータユニット１２及び平滑コンデンサ１４の電気的絶縁性を確保することが可能となる。

３．駆動機構の構成
　次に、本実施形態に係る駆動装置１が備える駆動機構の構成について説明する。図４に示すように、第一回転電機ＭＧ１及びそのロータＲｏ１の回転軸３１と、エンジンＥの出力軸Ｅｏに接続される入力軸Ｉと、第一回転電機ＭＧ１及び入力軸Ｉの回転を駆動出力装置ＤＦ側へ伝達するための遊星歯車装置ＰＧとが、第一軸Ａ１上に配置されている。

　入力軸ＩはエンジンＥの出力軸Ｅｏに接続されている。ここで、エンジンＥは燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の各種エンジンを用いることができる。エンジンＥの出力軸Ｅｏと駆動装置１の入力軸Ｉとの間にはダンパ２１が介挿されており、ダンパ２１は、エンジンＥの回転駆動力を、両軸間の捩れ振動を吸収しながら入力軸Ｉに伝達して駆動装置１内へ入力する。

　第一回転電機ＭＧ１は、ケース２に固定されたステータＳｔ１と、このステータＳｔ１の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ１と、を有している。ステータＳｔ１は、ステータコアＳｃ１とステータコアＳｃ１に巻装されたコイルＣｏ１とを有する。第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１の回転軸３１は、遊星歯車装置ＰＧのサンギヤｓと一体回転するように接続されており、第一回転電機ＭＧ１は、主として、ロータＲｏ１の回転軸３１を介して伝達される回転によって電力を発生させるジェネレータとして機能する。なお、第一回転電機ＭＧ１は、回転方向と回転駆動力の向きとの関係次第では、モータとしても機能する。

　第二回転電機ＭＧ２は、ケース２に固定されたステータＳｔ２と、このステータＳｔ２の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ２と、を有している。ステータＳｔ２は、ステータコアＳｃ２とステータコアＳｃ２に巻装されたコイルＣｏ２とを有する。第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２の回転軸３２は、第二回転電機出力ギヤ２３と一体回転するように接続されており、第二回転電機ＭＧ２は、主として、回転を発生させてトルクを発生させるモータとして機能する。第二回転電機ＭＧ２の回転により発生したトルクは、ロータＲｏ２の回転軸３２を介して第二回転電機出力ギヤ２３に伝達される。なお、第二回転電機ＭＧ２は主としてモータとして機能するが、第二回転電機ＭＧ２は、車両Ｃの減速のための回生制動時等にはジェネレータとしても機能する。

　これらの第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、ジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリに供給して充電し、或いは当該電力をモータとして機能する他方の回転電機ＭＧに供給して力行させる。また、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２は、モータとして機能する場合には、バッテリに充電され、或いはジェネレータとして機能する他方の回転電機ＭＧにより発電された電力の供給を受けて力行する。

　遊星歯車装置ＰＧは、入力軸Ｉと同軸上に配置され、第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素の３つの回転要素を備えている。本実施形態においては、遊星歯車装置ＰＧは、複数のピニオンギヤを回転自在に支持するキャリアｃａと、ピニオンギヤにそれぞれ噛合するサンギヤｓと、リングギヤｒと、を有するシングルピニオン型の遊星歯車装置ＰＧとされている。本実施形態においては、この遊星歯車装置ＰＧが、本発明における「差動歯車装置」に相当する。また、遊星歯車装置ＰＧの３つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素とすると、それぞれ、サンギヤｓが本発明における「第一回転要素」、キャリアｃａが「第二回転要素」、及びリングギヤｒが「第三回転要素」に相当する。

　サンギヤｓは、ロータＲｏ１の回転軸３１を介して第一回転電機ＭＧ１と一体回転するように接続されている。キャリアｃａは、入力軸Ｉと一体回転するように接続されている。リングギヤｒは出力回転要素となっており、軸方向でリングギヤｒよりもエンジンＥ側において入力軸Ｉと同軸上に設けられたカウンタドライブギヤ２２と一体回転する。遊星歯車装置ＰＧは、入力軸Ｉからの回転駆動力を、出力回転要素としてのリングギヤｒと第一回転電機ＭＧ１とに分配する動力分配用差動歯車装置として機能する。このとき、遊星歯車装置ＰＧは、第一回転電機ＭＧ１及び入力軸Ｉから入力されるそれぞれの回転駆動力とギヤ比（サンギヤｓとリングギヤｒとの歯数比＝〔サンギヤｓの歯数〕／〔リングギヤｒの歯数〕）とに基づいて決定される回転駆動力を、リングギヤｒと一体回転するカウンタドライブギヤ２２を介して駆動出力装置ＤＦ側へ伝達する。

　駆動装置１は、カウンタドライブギヤ２２の回転を、駆動出力装置ＤＦへ伝達するカウンタギヤ機構Ｔを更に備える。カウンタギヤ機構Ｔは、カウンタドライブギヤ２２に噛合するカウンタドリブンギヤ２４と、駆動出力装置ＤＦのファイナルドリブンギヤ２７に噛合するファイナルドライブギヤ２６と、カウンタドリブンギヤ２４とファイナルドライブギヤ２６とを連結するカウンタシャフト２５と、を有する。カウンタシャフト２５は、入力軸Ｉと平行に配置され、ファイナルドライブギヤ２６は軸方向でカウンタドリブンギヤ２４よりもエンジンＥ側に配置されている。また、カウンタドリブンギヤ２４には、第二回転電機出力ギヤ２３が噛合させられる。こうして、カウンタドライブギヤ２２の回転及び第二回転電機出力ギヤ２３の回転がカウンタドリブンギヤ２４に伝達されるようになっている。

　カウンタドリブンギヤ２４に伝達された回転は、カウンタシャフト２５を介してファイナルドライブギヤ２６に伝達される。駆動出力装置ＤＦは、ファイナルドライブギヤ２６と噛合するファイナルドリブンギヤ２７を有しており、ファイナルドリブンギヤ２７に伝達された回転駆動力を分配し、出力軸ＤＦｏを介して二つの駆動輪Ｗに伝達する。このように、駆動出力装置ＤＦは、二つの駆動輪Ｗへの出力を分配する駆動出力用差動歯車装置として機能する。本実施形態においては、駆動出力装置ＤＦのファイナルドリブンギヤ２７が本発明における「入力ギヤ」に相当し、出力軸ＤＦｏが本発明における「出力軸」に相当する。なお、本実施形態においては、ファイナルドリブンギヤ２７と出力軸ＤＦｏの回転軸は一致している。つまり、本実施形態においては、第三軸Ａ３はファイナルドリブンギヤ２７の回転軸でもある。

　このように、本実施形態に係る駆動装置１は、エンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２によって発生した回転を、カウンタギヤ機構Ｔ、駆動出力装置ＤＦ及び出力軸ＤＦｏを介して二つの駆動輪Ｗに伝達し、車両Ｃを走行させることができる。具体的には、第二回転電機ＭＧ２だけを駆動するモータ駆動モードや、エンジンＥ、第一回転電機ＭＧ１及び第二回転電機ＭＧ２の全てを駆動するハイブリッド駆動モード等を切り替えて車両Ｃを走行させることができる。

４．各構成部品の配置構成
　次に、本発明の要部である、駆動装置１における各構成部品の配置構成について説明する。ここでは、ケース２内における第一軸Ａ１、第二軸Ａ２及び第三軸Ａ３の配置構成、軸方向の配置構成、制御装置構成部品の配置構成に焦点を当てて説明する。

４－１．三軸の配置構成
　図１に示すように、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２及び駆動出力装置ＤＦは、ケース２の機械室Ｒ１内において径方向に互いに隣接して配置されている。前述の通り、本実施形態においては、入力軸Ｉ及び第一回転電機ＭＧ１の軸（第一回転電機ＭＧ１のロータＲｏ１の回転軸３１）が第一軸Ａ１を、第二回転電機ＭＧ２の軸（第二回転電機ＭＧ２のロータＲｏ２の回転軸３２）が第二軸Ａ２を、駆動出力装置ＤＦの軸（駆動出力装置ＤＦの出力軸ＤＦｏ、ファイナルドリブンギヤ２７の回転軸）が第三軸Ａ３を構成している。これら第一軸Ａ１、第二軸Ａ２及び第三軸Ａ３は、互いに平行に配置されるとともに、軸方向視でこれらの軸を結ぶ線が三角形を形成するように配置されている。

　具体的には、第一軸Ａ１を基準とした場合、鉛直方向では、第二軸Ａ２は第一軸Ａ１を通る水平面に対して上方に配置され、第三軸Ａ３は第一軸Ａ１を通る水平面に対して下方に配置されている。したがって、ファイナルドリブンギヤ２７の回転軸及び駆動出力装置ＤＦからの出力軸ＤＦｏが入力軸Ｉよりも下方に配置されることになる。また、第二回転電機ＭＧ２の回転軸が入力軸Ｉに対して上方に配置されることになる。
　第一軸Ａ１を基準とした場合における水平方向では、第二軸Ａ２及び第三軸Ａ３は共に第一軸Ａ１を通る鉛直面に対して一方側（図１における右側）に配置されている。したがって、第二回転電機ＭＧ２の回転軸３２が入力軸Ｉを通る鉛直面に対して出力軸ＤＦｏと同じ側に配置されることになる。図示の例では、第二軸Ａ２は第三軸Ａ３に対してやや一方側（図１における右側）に配置されている。
　このように、駆動出力装置ＤＦの出力軸ＤＦｏが、入力軸Ｉよりも下方であって、かつ、入力軸Ｉを通る鉛直面に対して一方側に配置される場合、駆動出力装置ＤＦの上方であって、かつ、第一回転電機ＭＧ１と水平方向に重複する位置にスペースが生じる。よって、当該スペースを利用して第二回転電機ＭＧ２を配置することにより、駆動装置１内の空間を有効利用することができる構成となっている。

４－２．軸方向の配置構成
　図４及び図５に示すように、第一軸Ａ１上においては、エンジンＥが連結される側から、入力軸Ｉ、遊星歯車装置ＰＧ、第一回転電機ＭＧ１の順に配置されている。このとき、第一軸Ａ１上において、エンジンＥが連結される側とは反対側から、第一回転電機ＭＧ１、遊星歯車装置ＰＧ、入力軸Ｉの順に配置されることになる。本実施形態においては、更に、遊星歯車装置ＰＧを構成するリングギヤｒよりも軸方向でエンジンＥ側にカウンタドライブギヤ２２が配置される。また、カウンタドライブギヤ２２に噛合するカウンタドリブンギヤ２４よりも軸方向でエンジンＥ側にファイナルドライブギヤ２６が配置され、ファイナルドライブギヤ２６に駆動出力装置ＤＦのファイナルドリブンギヤ２７が噛合する。よって、駆動出力装置ＤＦと第一回転電機ＭＧ１とが軸方向で重複しないように、互いに離間させて配置することができる。したがって、比較的大きなこれらの部品を軸方向にずらして配置することで、駆動装置１全体の径方向への拡大を防止して、駆動装置１全体を小型化することができる。なお、この構成では、駆動出力装置ＤＦを軸方向でエンジンＥ側に寄せて配置することができる。この場合、エンジンＥと駆動装置１との大きさのバランスを考慮すると、駆動装置１を車両Ｃに搭載する際には、駆動出力装置ＤＦは車両Ｃの幅方向中央付近に配置されることになる（図６を参照）。よって、車両Ｃの幅方向の配置に関してバランスが良くなるので好ましい。

　また、本実施形態においては、図４及び図５に示すように、ファイナルドリブンギヤ２７が、駆動出力装置ＤＦの中心部ＤＦｃに対してインバータユニット１２とは反対側に配置されている。ここでは、軸方向におけるエンジンＥ側にファイナルドリブンギヤ２７が配置され、ファイナルドリブンギヤ２７に対してエンジンＥとは反対側に、駆動出力装置ＤＦの中心部ＤＦｃ及びインバータユニット１２が配置されている。また、図２に示すように、駆動出力装置ＤＦの本体部とインバータユニット１２とは、軸方向に重複するように配置される。ここで、本実施形態のように、駆動出力装置ＤＦの中でファイナルドリブンギヤ２７の外径が最も大きい場合には、上記のような配置構成を採用することで、駆動出力装置ＤＦの中心部ＤＦｃに対してインバータユニット１２とファイナルドリブンギヤ２７とが同じ側に配置される場合に比べて、ファイナルドリブンギヤ２７との干渉によるインバータユニット１２の配置上の制約が少なくなる。よって、駆動装置１全体の軸方向長さを短くしつつ、軸方向におけるインバータユニット１２の寸法を拡大することができる。

　また、図４に示すように、カウンタギヤ機構Ｔのカウンタシャフト２５の回転軸方向において、ファイナルドライブギヤ２６が、カウンタドリブンギヤ２４よりもエンジンＥ側に配置されている。このように、駆動出力装置ＤＦのファイナルドリブンギヤ２７に噛合するファイナルドライブギヤ２６をエンジンＥ側に寄せて配置することで、ファイナルドリブンギヤ２７をエンジンＥ側に近接させて配置することが可能となり、軸方向におけるインバータユニット１２の寸法を拡大することができる。

　第一回転電機ＭＧ１と第二回転電機ＭＧ２とは、軸方向に重複する位置に配置されている。すなわち、第一回転電機ＭＧ１と第二回転電機ＭＧ２とは、側面視（図３に示す方向から見た状態）で互いに重なる位置に配置されている。本実施形態においては、図４に示すように、第二回転電機ＭＧ２の方が第一回転電機ＭＧ１よりも、軸方向において僅かにエンジンＥ側に配置されているものの、二つの回転電機ＭＧが略全体に亘って重複している。これにより、少なくとも第一回転電機ＭＧ１と第二回転電機ＭＧ２とが軸方向に重複した分だけ、これらを同軸上に配置する場合と比べて、それぞれの回転電機ＭＧの軸方向長さを長くすることを可能としながらも、駆動装置１の軸方向における全長を短く抑えることができる構成となっている。よって、回転電機ＭＧが出力可能な回転駆動力の大きさを従来と同等としたまま回転電機ＭＧの直径を小さくすることができる。

４－３．制御装置構成部品の配置構成
　本実施形態においては、図１及び図３に示すように、制御装置１１を構成するインバータユニット１２が、第一回転電機ＭＧ１の下方に配置されている。また、図５に示すように、鉛直上方から見た平面視で少なくとも一部が第一回転電機ＭＧ１と重複する位置に配置されている。本実施形態においては、このインバータユニット１２が本発明における「第一構成部品」に相当する。前述の通り、本実施形態に係る回転電機ＭＧは、出力可能な回転駆動力の大きさを従来と同等としたままその直径を小さくすることが可能となっているので、直径が小さくなった分だけ第一回転電機ＭＧ１の径方向外側にスペースを生じさせることができる。そして、当該スペースのうち第一回転電機ＭＧ１の下方に、制御装置１１を構成する部品の一つであるインバータユニット１２が配置されるので、駆動装置１内の空間を有効利用することができる。

　また、インバータユニット１２は、その少なくとも一部が、上下方向（図１における上下方向）でファイナルドリブンギヤ２７と重複する位置に配置されている。すなわち、インバータユニット１２は、ファイナルドリブンギヤ２７が上下方向において占める高さ範囲内にその少なくとも一部が配置されている。図示の例では、インバータユニット１２は、その上端面１２ａが、ファイナルドリブンギヤ２７に接する上下二つの水平面の間の空間に位置するように配置されている。ここで、前述のとおり、ファイナルドリブンギヤ２７の回転軸及び駆動出力装置ＤＦからの出力軸ＤＦｏは、入力軸Ｉよりも下方に配置されている。そのため、入力軸Ｉと同軸に配置される第一回転電機ＭＧ１の下方であって、かつ、駆動出力装置ＤＦ及びファイナルドリブンギヤ２７と水平方向に重複する位置にスペースが生じる。よって、当該スペースを利用してインバータユニット１２を配置することにより、駆動装置１内の空間を有効利用することができる。

　更に、本実施形態においては、図１に示すように、ファイナルドリブンギヤ２７の回転軸方向から見た軸方向視で、インバータユニット１２の少なくとも一部がファイナルドリブンギヤ２７と重複する位置に配置されている。このため、水平面上で軸方向に対して直交する方向に関しては、少なくとも駆動出力装置ＤＦの本体部との干渉を避ければ、駆動装置内１における物理的な制約が少なくなるので、インバータユニット１２の寸法を当該方向に拡大することが可能となる。

　また、直径が小さくなったことにより第一回転電機ＭＧ１の径方向外側に生じたスペースのうち、第一回転電機ＭＧ１と上下方向で重複する位置に、制御装置１１を構成する部品の一つである平滑コンデンサ１４が配置されている。平滑コンデンサ１４は、その少なくとも一部が第一回転電機ＭＧ１と上下方向で重複している。すなわち、平滑コンデンサ１４は、第一回転電機ＭＧ１が上下方向において占める高さ範囲内にその少なくとも一部が配置されている。図示の例では、平滑コンデンサ１４は、その上端面が第一回転電機ＭＧ１に接する上下二つの水平面の間の空間に位置するように配置されている。本実施形態においては、この平滑コンデンサ１４が本発明における「第二構成部品」に相当する。このとき、インバータユニット１２と平滑コンデンサ１４とは、鉛直上方から見た平面視で軸方向に隣接する位置であって、かつ、インバータユニット１２の上端面１２ａと平滑コンデンサ１４の下端面１４ｂとが略同じ高さとなる位置に保持される（図１～図３を参照）。したがって、インバータユニット１２と平滑コンデンサ１４とは、電気室Ｒ２内において第一回転電機ＭＧ１の軸心周方向に沿って、第一回転電機ＭＧ１の径方向外側の一部を囲むように、軸方向視で略Ｌ字状に配置されている。ここで、平滑コンデンサ１４は、その上端部が電気室Ｒ２からケース２を貫通してケース２の外側に露出するように支持されたコネクタ１５にも隣接するように配置されている。このような配置構成を採用することにより、駆動装置１内の空間を更に有効利用することができる。

　また、入力軸Ｉの軸方向から見た軸方向視で、入力軸Ｉの下方から、入力軸Ｉを通る鉛直面に対して出力軸ＤＦｏが配置された側とは反対側に亘るスペースにおいて、入力軸Ｉの下方にインバータユニット１２が配置され、インバータユニット１２と端部どうしを隣接させてインバータユニット１２よりも上方に平滑コンデンサ１４が配置され、平滑コンデンサ１４の上方にコネクタ１５が配置される。以上のような配列順序は、回転電機ＭＧを制御するための電気回路の配列順序、すなわち、バッテリに接続されるコネクタ１５、平滑コンデンサ１４、インバータユニット１２の順に対応したものとされているので、これらの制御装置構成部品を電気的に接続する際に、配線長を短くすることができる。よって、電力損失を軽減することが可能となる。

　また、インバータユニット１２を回転電機ＭＧ１の下方に配置したことにより、第一カバー４３を外すことによりケース２の下部に形成された第一開口部４１からインバータユニット１２へのアクセスが可能となる。よって、インバータユニット１２の保守点検や修理等の際における作業性を良好なものとすることができる。また、第一カバー４３は、その両面にフィン４５を備え、電気室Ｒ２の下部においてインバータユニット１２が発生した熱を、フィン４５を介して外部に伝達する。このとき、駆動装置１の下面に沿って流れる冷却風を利用して、効率良く熱を外部に放出することができる。

　以上より、本実施形態に係る駆動装置１によれば、各構成部品の配置構成を工夫して駆動装置１内の空間を最大限有効利用することにより、制御装置１１を一体化させた上で全体を小型化することのできる駆動装置１を提供することができる。

　なお、図１を参照して、軸方向における形状及び配置を考慮すると、インバータユニット１２が配置されている位置は、通常のＡＴ（Automatic Transmission）やＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）の駆動装置において、ブレーキやクラッチ等へ供給する油圧を制御するためのバルブボディが配置されている位置に相当する。よって、これらの駆動装置との間における形状互換性が高くなるので、従来これらの駆動装置を搭載していた車両に対して、特別な部品の移動等を必要とすることなく本実施形態に係る駆動装置１を搭載することが可能となる。なお、本実施形態の駆動装置１においては、制御装置１１が第一回転電機ＭＧ１の回転数及び出力トルクを電気的に制御することにより変速を行なうことが可能であり、作動油等による油圧制御を行う必要がないため、バルブボディを別途設置する必要がない。よって、全体としての大型化を招くこともない。

　更に、第一回転電機ＭＧ１、第二回転電機ＭＧ２及び遊星歯車装置ＰＧが配置されている位置は、ＣＶＴの駆動装置において、それぞれプライマリプーリー、セカンダリプーリー及び前後進切換機構が配置されている位置に相当する。よって、ＣＶＴの駆動装置との間における形状互換性が非常に高くなるので、従来ＣＶＴの駆動装置を搭載していた車両に対して、特別な部品の移動等を必要とすることなく本実施形態に係る駆動装置１を搭載することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記の実施形態においては、インバータユニット１２を制御装置１１の第一構成部品として、インバータユニット１２が、第一回転電機ＭＧ１よりも下方であって、かつ、鉛直上方から見た平面視でその少なくとも一部が第一回転電機ＭＧ１と重複する位置に配置されている例について説明した。また、平滑コンデンサ１４を第二構成部品として、平滑コンデンサ１４が、電気室Ｒ２内において上下方向で第一回転電機ＭＧ１と重複して配置されている例について説明した。しかし、制御装置１１を構成する制御装置構成部品の配置構成は、これに限定されない。例えば、平滑コンデンサ１４を、第一回転電機ＭＧ１よりも下方であって、かつ、鉛直上方から見た平面視でその少なくとも一部が第一回転電機ＭＧ１と重複する位置に配置し、インバータユニット１２を上下方向で第一回転電機ＭＧ１と重複して配置することも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合であっても、直径が小さくなった第一回転電機ＭＧ１の径方向外側に生じるスペースを有効利用することができるので、駆動装置１全体を小型化することができる。

（２）上記の実施形態においては、制御装置１１が、インバータユニット１２と平滑コンデンサ１４とにより構成されている例について説明した。しかし、電気室Ｒ２に収容可能な範囲内で、必要に応じて、バッテリの電源ノイズを除去するためのノイズフィルタや、バッテリからの入力電圧を昇圧するための昇圧回路を構成するためのリアクトル等を備え、これらを第一構成部品や第二構成部品としても良い。

（３）上記の実施形態においては、差動歯車装置として、サンギヤｓとキャリアｃａとリングギヤｒとを備える遊星歯車装置ＰＧを用いる例について説明した。しかし、例えば、互いに噛合する複数の傘歯車を用いた差動歯車装置等を用いても良い。

（４）上記の実施形態においては、差動歯車装置として、キャリアｃａに支持されるピニオンギヤが、サンギヤｓ及びリングギヤｒの双方に噛合するシングルピニオン型の遊星歯車装置ＰＧを用いる例について説明した。しかし、キャリアｃａに支持され、互いに噛合する二つのピニオンギヤのうち、一方がサンギヤｓに噛合し他方がリングギヤｒに噛合するダブルピニオン型の遊星歯車装置ＰＧを用ることもできる。

（５）上記の実施形態においては、本発明に係る駆動装置１を、ＦＦ（Front Engine Front Drive）車両に適用する場合を例として説明した。しかし、本発明は、車両Ｃに横置きされるエンジンＥに対して車両Ｃの幅方向に隣接して配置され、エンジンＥの出力軸Ｅｏの軸方向に連結される駆動装置１に採用可能な構成として適しており、例えば、ＲＲ（Rear Engine Rear Drive）車両やＭＲ（Midship Engine Rear Drive）車両等に適用しても好適である。

　本発明は、エンジンに接続される入力軸と、第一回転電機と、第二回転電機と、前記第一回転電機に接続される第一回転要素と、前記入力軸に接続される第二回転要素と、出力回転要素となる第三回転要素と、を備える差動歯車装置と、前記第一回転電機及び前記第二回転電機の制御を行う制御装置と、を備えた駆動装置に利用することができる。
 

Claims (7)

1. 　エンジンに接続される入力軸と、第一回転電機と、第二回転電機と、
   　前記第一回転電機に接続される第一回転要素と、前記入力軸に接続される第二回転要素と、出力回転要素となる第三回転要素と、を備える差動歯車装置と、
   　前記第一回転電機及び前記第二回転電機の制御を行う制御装置と、を備えた駆動装置であって、
   　前記第一回転電機及び前記差動歯車装置が、前記入力軸と同軸上に配置され、
   　前記第一回転電機と前記第二回転電機とが、互いに異なる軸上において軸方向に重複して配置され、
   　前記制御装置を構成する第一構成部品が、前記第一回転電機よりも下方であって、かつ、鉛直上方から見た平面視で前記第一構成部品の少なくとも一部が前記第一回転電機と重複する位置に配置されている駆動装置。
2. 　前記出力回転要素に接続される入力ギヤを有し、当該入力ギヤの回転駆動力を出力軸へ伝達する駆動出力装置を備え、
   　前記入力ギヤの回転軸が、前記入力軸よりも下方に配置され、
   　前記第一構成部品の少なくとも一部が、上下方向で前記入力ギヤと重複する位置に配置されている請求項１に記載の駆動装置。
3. 　前記第二回転電機の回転軸が、前記入力軸よりも上方であって、かつ、前記入力軸を通る鉛直面に対して前記出力軸と同じ側に配置されている請求項２に記載の駆動装置。
4. 　前記エンジン側から、前記入力軸、前記差動歯車装置、前記第一回転電機の順に配置されている請求項２又は３に記載の駆動装置。
5. 　前記制御装置を構成する前記第一構成部品とは異なる第二構成部品の少なくとも一部が、上下方向で前記第一回転電機と重複して配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置
6. 　前記制御装置は、直流電力と交流電力との間の変換を行うインバータユニットを含み、
   　前記第一構成部品が、前記インバータユニットである請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 　互いに液密状に隔離された第一室と第二室とを有するケースを備え、
   　前記第一室に前記第一回転電機、前記第二回転電機及び前記差動歯車装置を収容し、
   　前記第二室に前記制御装置を収容してなる請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動装置。
    

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