KR100688098B1 - 하이브리드차용 구동장치 - Google Patents

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이누즈카다케시
와쿠타사토루
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츠카모토가즈마사
오모테겐지
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Abstract

모터ㆍ제너레이터(6)는, 토크 컨버터(5)와 축방향으로 적어도 일부가 오버랩하는 위치에 있어서의 중간부분(30b)의 외경측에서, 로터(43)와의 사이에 소정의 공극(C)을 가지고 배치되고, 로터(43)는 토크 컨버터(5), 모터 하우징(15) 및 크랭크축(52) 내의 상기 모터 하우징(15) 단독 이외의 1개 또는 2개의 조합으로 지지된다. 공극(C)에 의하여, 로터(43)는 토크 컨버터(5)로부터 외경측으로 영향을 받지 않고, 모터의 효율을 저하시키지 않는다.

Description

하이브리드차용 구동장치{HYBRID VEHICLE DRIVING DEVICE}
본 발명은 엔진과 모터를 연결하여 동력원으로 한 패럴렐 타입(parallel type)의 하이브리드차량에 있어서의 구동장치에 관한 것으로서, 상세하게는 자동변속기에 모터를 부설한 하이브리드차용 구동장치에 관한 것이다.
종래, 엔진 및 모터ㆍ제너레이터 양쪽을 자동변속기에 부설하여, 발진시나 가속시 등에 있어서는 엔진 및 모터ㆍ제너레이터 양쪽의 구동력을 자동변속기에 전달하고, 또 내리막 언덕길 주행시나 제동시에 있어서는 모터ㆍ제너레이터를 제너레이터로서 기능시켜 엔진브레이크 효과를 보충하고, 또 제동에너지를 회생시켜 연비를 향상시킴과 동시에, 배기가스 배출량을 저감시키도록 한 패럴렐 하이브리드차용 구동장치가 제안되고 있다.
이와 같은 구동장치 중에는, 예를 들면 미국특허 제5,789,823호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 토크 컨버터의 직경방향 외측으로 모터ㆍ제너레이터를 배치하고, 상기 토크 컨버터에 형성된 소경부(小徑部)에 모터ㆍ제너레이터의 로터를 일체적으로 고착하고 있는 것이 있다.
하지만, 상기 구성에서는 토크 컨버터의 직경방향 외측에 로터가 고착되어 있기 때문에, 토크 컨버터가 원심유압(遠心油壓)이나 차지(charge) 등에 의하여 변 형되었을 때에 로터의 위치가 움직여 버리고, 직경방향으로 움직이면 스테이터와 간섭하여 버릴 우려가 있다. 그렇기 때문에, 스테이터와 로터의 간섭을 방지하기 위해서는, 토크 컨버터의 변형을 고려하여 로터와 스테이터의 간격을 결정하지 않으면 안된다. 하지만, 스테이터와 로터의 간격이 커지면, 모터의 효율력이 저하된다. 또한, 축방향으로 움직이면 스테이터와 로터의 축방향 위치가 어긋나 버리고, 모터의 효율이 저하한다. 또한, 토크 컨버터는 발열(發熱)이 크기 때문에, 토크 컨버터와 로터가 일체로 형성되어 있으면, 토크 컨버터로부터 열이 전달되어 자석이 감자(減磁)되어 버린다. 또한, 로크업 클러치와 로터의 위치가 가까우면, 자석으로부터 나오는 자속(磁束)에 의하여 로크업 클러치에 철분 등의 이물질이 쌓여, 로크업 클러치의 작동을 방해하여 버린다.
그래서, 본 발명은 구동장치의 축방향 치수를 단축하면서, 모터의 효율을 저하시키지 않는 하이브리드차용 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구범위 제 1 항에 관한 본 발명은, 도 4 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 스테이터 및 로터로 이루어지는 모터와, 유체전동(流體傳動)장치를 가지는 자동변속기와, 상기 모터를 수납하는 케이스를 구비하며, 엔진 및 모터로부터의 구동력이 상기 유체전동장치의 입력부재에 전달되어 이루어지는 하이브리드차용 구동장치에 있어서, 상기 모터는 상기 유체전동장치와 축방향으로 적어도 일부가 오버랩되는 위치에 있어서의 상기 유체전동장치의 외경측에, 상기 로터와 상기 유체전동장치 사이에 소정의 공극(空隙)을 가지고 배치되며, 상기 로터는 상기 유체전동장치, 상기 케이스 및 엔진의 출력축 내의 상기 케이스 단독 이외의 1개 또는 2개의 조합으로 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치이다.
이에 따라, 모터는 유체전동장치와 축방향으로 적어도 일부가 오버랩되는 위치에 배치되므로, 구동장치의 축방향 치수가 단축되었다. 또, 유체전동장치의 외경측에 로터와 이 유체전동장치 사이에 소정의 공극을 가지고 배치되므로, 유체전동장치가 원심유압이나 차지 등에 의하여 변형하여도, 로터의 위치가 움직이지 않는다. 따라서, 로터가 직경방향으로 움직여 스테이터와 간섭해 버리는 바람직하지 못한 현상이 발생하지 않는다. 또, 로터와 스테이터와의 간섭이 발생하지 않기 때문에, 스테이터와 로터의 간격을 크게 확보할 필요가 없으며, 모터의 효율력 저하도 없다. 또한, 유체전동장치로부터의 열이 로터에 전달되기 어렵고, 자석이 감자하지 않는다.
청구범위 제 2 항에 관한 본 발명은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 로터는 상기 엔진의 출력축과 상기 유체전동장치의 입력부재에 의하여 지지되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터는 엔진의 출력축과 유체전동장치의 입력부재에 의하여 지지되므로, 로터의 위치가 어긋나기 어렵고, 또한 로터와 유체전동장치 사이의 공극을 정확하게 설정하기 쉽다.
청구범위 제 3 항에 관한 본 발명은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 로터는 상기 유체전동장치의 입력부재에 고정되고 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터는 유체전동장치의 입력부재에 고정되고 지지되어 이루어지므로, 로터와 유체전동장치 사이의 공극을 정확하게 설정하기 쉽다.
청구범위 제 4 항에 관한 본 발명은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 로터는 상기 엔진의 출력축에 고정되고 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터는 엔진의 출력축에 고정되고 지지되어 이루어지므로, 유체전동장치가 원심유압 등에 의하여 변형하여도, 로터가 축방향으로 이동하지 않는다.
청구범위 제 5 항에 관한 본 발명은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 로터는 상기 케이스와 상기 유체전동장치의 입력부재에 의하여 지지되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터는 케이스와 유체전동장치의 입력부재에 의하여 지지되므로, 스테이터에 대한 로터의 어긋남이 더욱 확실하게 방지된다.
청구범위 제 6 항에 관한 본 발명은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 로터는 상기 케이스와 상기 엔진의 출력축에 의하여 지지되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터는 케이스와 엔진의 출력축에 의하여 지지되므로, 스테이터에 대한 로터의 어긋남은 축방향 및 직경방향 어느쪽으로도 확실하게 방지된다.
청구범위 제 7 항에 관한 본 발명은, 상기 로터가 그 회전중심에 축부(軸部)를 가지고, 또한 상기 로터의 축부가 축방향으로 폭이 좁은 영역에서 상기 엔진의 출력축에 접촉되는 것에 근거하여, 상기 출력축에 의하여 상대이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 로터의 축부는 축방향으로 폭이 좁은 영역에서 상기 엔진의 출력축에 접촉되는 것에 근거하여, 상기 출력축에 의하여 상대이동 가능하게 지지되어 있다. 따라서, 엔진의 폭발진동이 로터에 전달되는 것을 저감할 수 있으며, 그에 따라 로터와 스테이터 사이의 갭을 줄일 수 있고, 모터로서의 효율을 높일 수 있다.
청구범위 제 8 항에 관한 본 발명은, 상기 엔진의 출력축의 단면에 요부(凹部)가 형성되고, 상기 로터의 축부의 외주면에는 축방향으로 폭이 좁은 영역에 환상(環狀)의 돌조부(突條部)가 형성되며, 또한 상기 로터의 축부가 상기 요부에 삽입되어 상기 돌조부가 상기 출력축에 접촉되는 것에 근거하여, 상기 출력축에 의하여 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 엔진의 출력축의 단면에 요부가 형성되고, 상기 로터의 축부의 외주면에는 축방향으로 폭이 좁은 영역에 환상의 돌조부가 형성되며, 또한 상기 로터의 축부가 상기 요부에 삽입되어 상기 돌조부가 상기 출력축에 접촉되는 것에 근거하여, 상기 출력축에 의하여 지지되어 있다. 따라서, 엔진의 폭발진동이 로터에 전달되는 것을 저감하여 모터로서의 효율을 높일 수 있다.
청구범위 제 9 항에 관한 본 발명은, 상기 유체전동장치가 터빈 러너(turbine runner)를 덮음과 동시에, 펌프 임펠러(pump impeller)에 연결된 상기 입력부재로서의 프론트 커버를 가지며, 상기 로터가 상기 프론트 커버에 있어서의 상기 로터에 대향하는 부분으로서 상기 커버의 외경측에서 지지되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 로터가 상기 프론트 커버에 있어서의 상기 로터에 대향하는 부분으로서 상기 커버의 외경측에서 지지되어 있지만, 유압에 의한 커버의 변형 정도가 회전중심부분(내경측)보다도 외경측이 작기 때문에, 유압에 의하여 가령 커버가 변형한 경우에도 로터의 센터링 정밀도가 악화되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
청구범위 제 10 항에 관한 본 발명은 상기 유체전동장치가 그 회전중심에 센터 피스(center piece)를 가지며, 또한 상기 센터 피스에 의하여 상기 로터의 센터링이 행하여지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터의 센터링 정밀도를 높일 수 있다.
청구범위 제 11 항에 관한 본 발명은, 상기 엔진의 출력축과 상기 로터 사이에 구동력을 전달하기 위한 플렉스 플레이트(flex plate)가 마련되고, 또한 상기 플렉스 플레이트의 일부를 상기 모터의 스테이터 외경측에 연장시키며, 상기 모터의 로터의 위상(位相)을 검출하는 센서를 상기 모터의 외경측에 배치하여 상기 플렉스 플레이트의 연장부를 검출하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 모터의 로터의 위상을 검출하는 센서는, 상기 모터의 외경측에 배치되어 플렉스 플레이트의 연장부를 검출하기 위하여, 상기 센서를 모터 하우징 등의 고정부재의 선단부에 의하여 직접 지지하면 충분하며, 장치의 축방향 치수를 짧게 할 수 있다. 또, 상기 플렉스 플레이트를 이용하여 상기 모터의 로터의 위상을 검출함으로써, 새로운 피검출용 부재를 마련할 필요없이 위상검출이 가능하게 된다.
청구범위 제 12 항에 관한 본 발명은(예를 들면 도 3 참조), 상기 엔진의 출력축의 단(端)부분이 축수부(軸受部)에 의하여 회전 가능하게 지지되어 있음과 동시에, 상기 출력축의 단면에 요부가 형성되며, 상기 로터가 그 회전중심에 축부를 가짐과 동시에, 상기 축부가 상기 요부에 삽입되어 상기 출력축에 지지되며, 상기 로터의 축부가 지지되어 있는 부분이 상기 축수부와 적어도 일부분이 축방향에서 오버랩되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터가 엔진 출력축에 지지되는 부분과 오버랩되어, 상기 엔진 출력축이 축수부에서 지지되고 있기 때문에, 로터를 지지함에 따른 엔진 출력축에 작용하는 힘을 엔진 출력축을 지지하는 축수부에서 직접적으로 받을 수 있으며, 로터가 엔진 출력축에 주는 영향을 줄일 수 있고, 또 엔진의 폭발진동에 의한 엔진 출력축의 편심회전도, 엔진 출력축의 상기 로터를 지지하는 부분은 상기 축수부에 의한 지지에 의하여 흔들림이 작기 때문에, 로터에 영향을 주지 않고 로터를 높은 정밀도로 지지할 수 있다.
청구범위 제 13 항에 관한 본 발명은, 상기 엔진 출력축과 상기 유체전동장치의 입력부재가 서로 상대이동 가능하게 지지됨과 동시에, 축방향으로 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 엔진 출력축과 유체전동장치의 입력부재가 서로 상대이동 가능하게 지지됨과 동시에, 축방향으로 이동 가능하게 연결됨으로써, 유체전동장치가 원심유압 등에 의하여 변형되어도 로터측은 그 영향을 받지 않는다.
청구범위 제 14 항에 관한 본 발명은, 상기 엔진 출력축과 상기 유체전동장 치의 입력부재가 서로 상대이동 가능하게 지지됨과 동시에, 축방향으로 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 엔진 출력축과 유체전동장치의 입력부재가 서로 상대이동 가능하게 지지됨과 동시에, 축방향으로 이동 가능하게 연결됨으로써, 유체전동장치가 원심유압 등에 의하여 변형되어도 로터측은 그 영향을 받지 않는다.
청구범위 제 15 항에 관한 본 발명은, 상기 로터와 상기 유체전동장치의 입력부재가 일체로 고정되어 상기 케이스에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 상기 엔진의 출력축에 축방향으로 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터와 유체전동장치의 입력부재가 일체로 고정되어 케이스에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 상기 엔진의 출력축에 축방향으로 이동 가능하게 연결됨으로써, 스테이터에 대한 로터의 어긋남이 방지된다.
청구범위 제 16 항에 관한 본 발명은, 상기 로터와 상기 엔진의 출력축이 일체로 고정되어 상기 케이스에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 상기 유체전동장치의 입력부재에 축방향으로 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 로터와 엔진의 출력축이 일체로 고정되어 케이스에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 유체전동장치의 입력부재에 축방향으로 이동 가능하게 연결됨으로써, 스테이터에 대한 로터의 어긋남이 방지된다.
청구범위 제 17 항에 관한 본 발명은, 상기 유체전동장치는 터빈 러너를 덮음과 동시에, 펌프 임펠러에 연결된 상기 입력부재로서의 프론트 커버를 가지며, 상기 프론트 커버는 축방향으로 뻗는 평탄부를 가지고, 상기 평탄부의 외경측에 상 기 로터가 상기 소정의 공극을 가지고 배치되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 프론트 커버는 축방향으로 뻗는 평탄부를 가지고, 상기 평탄부의 외경측에 상기 로터가 상기 소정의 공극을 가지고 배치됨으로써, 구동장치 전체의 축방향 치수가 작아진다.
청구범위 제 18 항에 관한 본 발명은, 상기 소정의 공극이 0.8∼3.5[㎜]의 범위인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 소정의 공극이 0.8∼3.5[㎜]의 범위이므로, 유체전동장치 내의 로터에 접근한 위치에 상기 로터의 자석으로부터 나오는 자속에 의하여 철분 등의 이물질이 쌓이는 것이 방지된다.
청구범위 제 19 항에 관한 본 발명은, 상기 유체전동장치는 다판클러치로 이루어지며, 상기 입력부재와 상기 터빈을 연결하는 로크업 클러치를 가지고, 상기 프론트 커버의 상기 평탄부의 내경측에 상기 로크업 클러치를 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 프론트 커버의 평탄부의 내경측에 로크업 클러치를 배치하고 있지만, 상기 소정의 공극에 의하여 로터의 자석으로부터 나오는 자속에 의하여 로크업 클러치에 철분 등의 이물질이 쌓이는 것이 방지된다.
또한, 본 발명에 있어서, 모터란 전기 에너지를 회전 운동으로 변환하는 소위 좁은 의미의 모터에 한정되는 것이 아닌 회전 운동을 전기 에너지로 변환하는 소위 제너레이터도 포함하는 개념이며, 또한 엔진이란 연료를 연소(燃燒)한 에너지를 회전 운동으로 변환하는 것을 의미하며, 가솔린 엔진, 디젤 등을 포함하고, 더 욱 축수부는 롤러 베어링 등의 롤링 베어링(rolling bearing)에 한정되지 않고, 메탈 베어링, 저널 베어링, 정압(靜壓)(hydrostatic) 베어링 등의 미끄럼(slide) 베어링 및 함유(含油) 베어링, 기체 베어링 등의 모든 축 지지부를 포함하는 것이다.
도 1은 본 발명에 관련되는 하이브리드차용 구동장치 구조의 일예를 나타낸 단면도,
도 2는 그 주요부인 토크 컨버터 및 모터ㆍ제너레이터부분을 나타낸 단면도,
도 3은 일부 변경한 실시형태에 의한 모터ㆍ제너레이터부분을 나타낸 단면도,
도 4는 로터의 지지 태양의 변화(variation)를 나타낸 개략도,
도 5는 로터의 지지 태양의 변화를 나타낸 개략도,
도 6은 로터의 지지 태양의 변화를 나타낸 개략도,
도 7은 로터의 지지 태양의 변화를 나타낸 개략도,
도 8은 로터의 지지 태양의 변화를 나타낸 개략도,
도 9a 내지 도 9c는 도 4 내지 도 8에서 사용하는 기호의 정의를 대략적으로 설명하는 도면이다.
이하, 도면에 따라, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명에 관련된 하이브리드차용 구동장치 구조의 일예를 나타낸 단면도이며, 도 2는 상기 하이브리드차용 구동장치의 주요부를 나타낸 도면이다.
도면에 나타낸 하이브리드차용 구동장치(1)는, 종래부터 있는 자동변속기(A/T)의 토크 컨버터부분에 모터ㆍ제너레이터(6)를 부설(附設)한 것으로, 가솔린 엔진 등의 내연(內燃) 엔진(13)과, 모터 하우징(15)에 수납되어 있는 브러쉬리스 DC 모터(brushless DC motor) 등으로 이루어지는 모터ㆍ제너레이터(모터)(6)와, 이들 엔진(13) 및 모터ㆍ제너레이터(6)로부터의 구동력이 전달되는 자동변속기(D1)를 구비하고 있다. 즉, 본 발명에 관련된 하이브리드차용 구동장치(1)는, 엔진측으로부터 모터ㆍ제너레이터(6) 및 자동변속기(D1)가 차례로 배치되어 있다.
그런데, 내연 엔진(13)으로부터 모터ㆍ제너레이터(6)로는 크랭크축(출력축)(52)이 연장(延長) 설치되어 있고, 그 크랭크축(52)의 선단부분에는 가요성(可撓性)의 드라이브 플레이트(55)가 볼트(53)에 의하여 고정되어 있다. 또, 이 드라이브 플레이트(55)에 대향하는 위치에는 가요성의 인풋(input) 플레이트(51)가, 서로의 선단부를 볼트(56)에 의하여 고정ㆍ연결된 상태로 배치되어 있고, 이들 플레이트(51, 55)에 의하여 플렉스 플레이트가 구성되고 있다. 그리고, 내연 엔진(13)의 크랭크축(52)의 단면에는 구멍부(요부(凹部))(52a)가 뚫려 설치되어 있다(상세한 것은 후술).
한편, 모터ㆍ제너레이터(6)는 스테이터(42)와 로터(43)를 가지고 있다. 이 중에서 로터(43)는 영구자석이 채워진 다수의 적층판(積層板)(43a)과, 이들 적층판(43a)을 고정ㆍ지지하는 지지판(支持板)(45)에 의하여 구성되어 있다. 이 지지판(45)은 그 회전중심에 배치된 통 형상의 축부(45a)와, 상기 축부(45a)에 연결 설치되어서 상기 드라이브 플레이트(55)를 따르도록 배치된 원판부(圓板部)(45b)와, 원판부(45b)의 외연부(外緣部)에 연결 설치된 통 형상의 지지부(45c)로 이루어지며, 지지부(45c)에는 상술한 적층판(43a)이 축방향으로 늘어선 상태로 지지되어 있다. 또, 도 2에 상세하게 나타낸 바와 같이, 축부(45a)의 선단부 외주면(外周面)에는 축방향으로 폭이 좁은 영역(즉, 축부(45a) 외주면의 띠 형상의 영역으로 축방향의 폭이 좁은 영역)에 환상(環狀)의 돌조부(突條部)(46)가 형성되어 있다. 이 축부(45a)는 크랭크축(52)의 구멍부(52a)에 삽입되어 상기 돌조부(46)가 상기 크랭크축(52)의 구멍부 내면에 접촉되는 것에 근거하여, 상기 크랭크축(52)에 의하여 상대이동 가능하게 지지되는 것이 된다. 따라서, 하우징의 위치결합을 적절하게 실행함으로써 축부(45a)의 센터링을 실행할 수 있다.
그리고, 도 1 및 도 2에서는 구멍부(52a)가 크랭크축(52) 측에 형성됨과 동시에 로터의 축부(45a)가 상기 구멍부(52a)에 삽입되어 있지만, 물론 이에 한정될 필요는 없으며, 로터의 축부(45a)가 축방향으로 폭이 좁은 영역에서 상기 엔진의 크랭크축(52)에 접촉되는 것에 근거하여 상기 축부(45a)가 상기 크랭크축(52)에 의하여 상대이동 가능하게 지지되는 것이면, 로터의 축부(45a) 측에 구멍부를 형성함과 동시에 크랭크축(52) 쪽을 상기 구멍부에 삽입하도록 하여도 좋다.
또 한편, 원판부(45b)에는 상술한 인풋 플레이트(51)의 내연부(內緣部)가 볼트(54)에 의하여 고정되어 있어, 인풋 플레이트(51) 및 드라이브 플레이트(55)로 이루어지는 플렉스 플레이트가 내연 엔진의 크랭크축(52)과 로터(43) 사이에 배치되어 구동력을 전달하도록 구성되어 있다.
또한, 적층판(43a)에 약간의 간격을 두어 대향하도록 다수의 철심(鐵心)(42a)이 모터 하우징(15)에 고정되어 있으며, 이들 철심(42a)에는 코일(42b)이 감겨져 스테이터(42)가 구성되어 있다. 그리고, 이 스테이터(42)는 차량의 최저 지상고를 낮게 하지 않는 범위에서 가능한 한 크게 설정되어 있으며, 또한 다극화를 도모하여 소정 출력이 확보되어 있다. 또, 로터(43)의 적층판(43a)은 원심력에 충분히 견딜 수 있을 정도의 강도(强度)를 가지고 있다.
그런데, 상술한 플렉스 플레이트의 일부는 모터ㆍ제너레이터(6)의 스테이터(42) 외경측으로 연장되어 있다. 그리고, 이와 같은 모터ㆍ제너레이터(6)의 외경측이며 상기 모터ㆍ제너레이터(6)와 축방향으로 겹치는 위치(즉, 플렉스 플레이트에 대향하는 위치)에는 센서(47)가 배치되어 있어, 상기 센서(47)에 의하여 상기 플렉스 플레이트의 연장부(延長部)를 검출하는 것에 근거하여 상기 모터ㆍ제너레이터(6)의 로터(43)의 위상을 검출하도록 되어 있다. 이 센서(47)는 모터 하우징(15)의 선단(先端)(엔진측)에 외경방향을 향하여 배치되어 있으며, 그 검출부(47a)가 모터 하우징(15)의 외경 돌출부(15a)에서 형성된 요부(D)에 배치되어 있다. 한편, 상기 로터 원판부(45b)에 일체로 연결되어 있는 인풋 플레이트(플렉스 플레이트)(51)는 외경방향으로 연장되며, 또한 그 선단에서 스테이터 코일(42b)의 한쪽 외경측을 덮도록 굴곡(屈曲)되어 있으며, 또한 상기 외경부에서 일체로 용접된 플레이트(51b)로, 상기 검출부(47a)에서 검출되는 피검출부를 구성하고 있다. 상기 검출부(47a)는 상기 로터(43)의 회전위치를 정확하게 검출하여 스테이터(42)에 흐르게 하는 전류의 타이밍을 제어하기 위한 것이다. 이와 같은 센서(47)에 의하여 로터(43)의 회전위치를 검출하여, 모터ㆍ제너레이터(6)의 성능을 확보할 수 있음과 동시에, 시동시(始動時) 역회전을 확실하게 저지할 수 있는 것이면서, 상기 센서(47)를 설치하기 위한 특별한 축방향 스페이스를 필요로 하지 않아서, 전체 길이가 길어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 자동변속기(D1)는 토크 컨버터(유체전동장치)(5) 및 다단변속기구(2)에 의하여 구성되어 있다. 이 중, 다단변속기구(2)는 트랜스미션 케이스(4)에 수납되어 있어, 입력축(10)에 동축(同軸) 형상으로 배치되어 있는 주(主)변속기구부(7), 상기 입력축에 평행한 카운터축(8)에 동축 형상으로 배치되어 있는 부(副)변속기구부(9), 및 전륜(前輪) 구동축에 동축 형상으로 배치된 차동장치(11)로 이루어지며, 이들이 분할 가능한 일체 케이스에 수납된 FF(프론트 엔진ㆍ프론트 드라이브)타입의 것으로 이루어진다.
또, 토크 컨버터(5)는 도 2에 상세하게 나타낸 바와 같이, 컨버터 하우징(12)에 수납되어 있어, 로크업 클러치(3), 터빈 러너(16), 펌프 임펠러(17), 스테이터(19), 및 이들을 덮도록 배치된 프론트 커버(변속기의 입력부재)(30)를 가지고 있으며, 상기 커버(30)에 있어서의 회전중심부분에는, 그 외측에 센터 피스(31)가 고정되며, 내측에는 로크업 피스톤 허브(lock-up piston hub)(33)가 고정되어 있다.
이 중에서 프론트 커버(30)는 로터(43)의 원판부(45b)를 따르도록 배치된 원판(圓板) 형상의 내경부분(30a)과, 상기 내경부분(30a)의 외연부에 연결 설치되어 상기 지지부(45c)를 따르도록 배치된 통 형상의 중간부분(30b)과, 상기 중간부분(30b)에 연결 설치되어 터빈 러너(16)의 외형(外形)을 따르도록 형성됨과 동시에 펌프 임펠러(17)에 고정된 외경부분(30c)으로 이루어진다. 그리고, 상술한 스테이터(42) 및 로터(43)는, 상기 프론트 커버(30) 중간부분(30b)의 외경측에 있어서 대략 정렬(整列)하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 중간부분(30b)과 지지부(45c)의 사이에는 소정의 공극(C)이 존재하고 있다.
또, 센터 피스(31)는 로터(43)의 축부(45a)에 축방향으로 상대이동 가능하게 삽입되어 있어, 로터(43)를 토크 컨버터(5)에 대하여 센터링하고 있다. 토크 컨버터(5)는 원심유압 및 차지압(charge壓)의 변화에 따라 그 외각(外殼)(프론트 커버(30) 등)이 변형되며, 특히 그 변형량은 회전중심부에 있어서의 축방향 변형이 크고, 따라서 센터 피스(31)는 축방향으로 이동하지만, 상술한 바와 같이 센터 피스(31)와 로터 축부(45a)가 상대이동 가능하게 지지되어 있기 때문에, 상기 센터 피스(31)의 축방향 이동에 의해서도 로터(43)의 지지(支持) 정밀도에 영향을 주지 않는다.
또한, 로터(43)는 프론트 커버(30)의 내경부분(30a)에 고정 설치되어 있다. 즉, 로터(43)의 원판부(45b)가, 상기 원판부(45b)에 대향하는 프론트 커버(30)의 내경부분(30a)으로, 상기 프론트 커버(30)의 외경측에서 볼트(34a)와, 상기 프론트 커버(30)에 용접되어 있는 너트(34b)에 의하여 고정되어 있다. 따라서, 토크 컨버터(5)의 변형은 상술한 바와 같이, 그 회전방향 중심부가 크고 프론트 커버(30)의 외경측에서는 작아지기 때문에, 상기 프론트 커버 외경측에 장착되어 있는 로터(43)는 토크 컨버터(5)의 변형에 따른 지지 정밀도에 미치는 영향은 적다.
그리고, 로크업 피스톤 허브(33)는, 도시된 바와 같이 통 형상으로 형성되어 있어 입력축(10)을 둘러싸도록 배치되어 있으며, 로크업 피스톤 허브(33)와 입력축(10) 사이에는 오일 실(oil seal)이 배치되어 있다.
또, 상기 로터(43)는 상술한 바와 같이 크랭크축(52)에 의하여 상대이동 가능하게 지지되어 있지만, 축방향에 대해서는 상기 플렉스 플레이트를 구성하는 드라이브 플레이트(55) 및 인풋 플레이트(51)에 의하여 그 이동이 아주 적은 양이 되도록 규제되어 있다.
또한, 크랭크축(52)과 로터 축부(45a)는 폭이 좁은 돌조부(46)에서만 접촉하고 있을 뿐이기 때문에, 엔진(13)의 폭발 진동에 의하여 크랭크축(52)이 편심 회전했더라도 그 접촉위치가 변동할 뿐이어서 크랭크축(52) 측의 편심 회전이 로터 축부(45a) 측에 전달되는 것을 저감할 수 있다.
또, 상술한 로크업 클러치(3)는 프론트 커버(30) 중간부분(30b)의 내경측에 수납ㆍ배치되어 있다. 상기 로크업 클러치(3)는 상기 프론트 커버의 내경부분(30a)에 고정됨과 동시에 중간부분(30b)을 따라 축방향으로 연장되어 설치된 드럼(32)을 구비하고 있으며, 상기 드럼(32)의 내주면에는 축방향으로 스플라인이 형성되어 있고, 상기 스플라인에는 복수의 외(外)마찰판(37)이 지지되어 스냅 링(snap ring)(39)에 의하여 외마찰판(37)의 빠짐 방지가 도모되고 있다. 그리고, 드럼(32)의 내주면과 로크업 피스톤 허브(33)의 외주면 사이에는, 밀접한 상태에서 이동 가능하게 피스톤 플레이트(40)가 배치되어 있다. 또, 로크업 피스톤 허브(33) 근방의 입력축(10)에는 허브(20)가 스플라인 결합되어 있고, 그 허브(20)에는 허브(35)가 지지되어 있으며, 또한 이들 양(兩) 허브 사이에 댐퍼 스프링(damper spring)(38)이 개재되어서 충격적인 회전을 흡수하는 스프링 댐퍼를 구성하고 있다. 그리고, 상기 허브(35)는 드럼(32)에 대향하는 위치까지 연장되어 설치되어 있고, 드럼(32)에 대향하는 면에는 복수의 내(內)마찰판(36)이 스플라인 결합되어 있다. 즉, 이들 외마찰판(37) 및 내마찰판(36)에 의하여 다판(多板) 클러치가 구성되어 있다.
또한, 상술한 피스톤 플레이트(40)에는 오리피스(orifice)공(孔)이 형성되어 있어, 상기 피스톤 플레이트(40)에서 이격된 양(兩) 유실간(油室間) 유압을 조절하면서 유통(流通) 가능하고, 그 기름의 흐르는 방향을 변화시킴으로써 피스톤 플레이트(40)를 이동시키며, 피스톤 플레이트(40)의 외마찰판(37)으로의 압압력(押壓力)을 제어하여, 마찰판(36, 37)의 접속, 해방 또는 슬립(slip)을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
그리고, 이 로크업 클러치(3)는 상기 토크 컨버터(5)의 터빈 러너(16) 및 펌프 임펠러(17)의 외곽(外郭)으로 이루어지는 토러스(torus)보다 소경(小徑)으로 구성되어 있고, 구체적으로는 토러스의 반지름방향 대략 중앙부분에 상기 드럼(32)이 위치하도록 배치되어 있다.
또, 로크업 클러치(3)는 모터ㆍ제너레이터(6)의 내측에 수납 가능한 작은 지름의 것이지만, 다판(多板) 클러치로 모터ㆍ제너레이터(6) 및 내연 엔진(13)의 양쪽이 구동되는 경우에 있어서도 그들 구동력을 확실하게 입력축(10)에 전달하도록 되어 있다.
한편, 터빈 러너(16)는 상술한 허브(20)에 연결되어 입력축(10)과 함께 일체 로 회전하도록 구성되어 있다.
또, 펌프 임펠러(17)는 상술한 바와 같이 프론트 커버(30)의 외경부분(30c)에 고정되어 있으며, 다른쪽 기부(基部)에는 허브(17a)가 고정되어 있다.
또한, 이 허브(17a)와 입력축(10) 사이에는 입력축(10)을 둘러싸도록 슬리브(27)가 배치되어 있으며, 슬리브(27)의 선단부에는 원웨이 클러치(26)의 이너 케이지(inner cage)가 고정되어 있다. 그리고, 원웨이 클러치(26)는 상기 스테이터(19)에 연결되어 있다.
또 한편, 토크 컨버터(5)의 좌측으로 다단변속기구(2)와의 사이에는 오일 펌프(22)가 배치되어 있으며, 그 펌프 케이스(22a)의 내주면에는 부쉬(23)를 개재하여 상술한 허브(17a)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 즉, 상술한 로터(43)의 원판부(45b)는 볼트(34a)와 너트(34b), 프론트 커버(30), 및 허브(17a)를 개재하여 펌프 케이스(22a)에 지지되게 되는데, 로터(43)를 지지하는 2개의 장소(즉, 크랭크축(52)에 의한 지지장소와, 펌프 케이스(22a)에 의한 지지장소) 사이의 스팬(span)을 넓게 잡을 수 있다. 이로 인하여, 크랭크축(52)이 상술한 바와 같이 편심 회전한 경우라도 로터 원판부(45b)의 진동각(vibrating angle)은 작게 되며, 그 결과 로터(43)와 스테이터(42) 사이의 갭을 작게 할 수 있으며, 모터ㆍ제너레이터로서의 효율을 높일 수 있다. 그리고, 펌프 케이스(22a)와 허브(17a) 사이에는 오일 실(25)이 배치되어 있다. 또, 상술한 슬리브(27)는 오일 펌프(22)로부터 연장하여 설치되어 있다.
도 3은 일부 변경한 실시형태를 나타낸 것이다. 그리고, 먼저의 실시형태와 동일한 부분은 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 본 실시형태에 의한 엔진 크랭크축(52)은, 그 단면(端面)에 먼저의 실시형태의 것보다 깊은 구멍부(요부)(52a)가 형성되어 있음과 동시에, 그 단(端)부분 외주(外周)가 메탈 베어링 등의 축수부(60)를 개재하여 엔진 본체(13a)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
또, 로터의 축부, 즉 지지판(45)의 회전중심에 형성된 축부(45a)는 엔진측을 향하여 돌출되어 있다. 이 축부(45a)의 돌출부분은 중실상(中實狀)으로 형성되어 있으며, 또한 그 선단부분 외주면에는 축방향으로 폭이 좁은 영역에 환상의 돌조부(46)가 형성되어 있다. 그리고, 먼저의 실시형태보다 긴 상기 로터 축부(45a)는 상기 크랭크축 구멍부(52a)에 삽입되어, 그 돌조부(46)가 상기 구멍부(52a) 내면에 접촉하여 지지부분을 구성하고 있다.
상기 지지부분, 즉 로터 축부(45a)가 엔진 크랭크축(52)에 지지되는 돌조부(46)는, 상기 크랭크축(52)의 축수부(60)와 적어도 그 일부가 축방향으로 오버랩하도록 배치되어 있다.
상기 로터 축부(45a)의 크랭크축에 의한 지지부분(46)을 상기 크랭크축의 축수부(60) 근방에 배치함으로써, 모터ㆍ제너레이터(6)의 로터 질량 업(up)에 따른 영향은 크랭크축을 개재하여 직접적으로 축수부(60)에서 지지됨으로써 크랭크축에 미치지 않고, 즉 로터(43)를 지지하는 것에 의한 엔진 크랭크축에 작용하는 힘은, 상기 축수부(60)에서 직접적으로 지지됨으로써 로터가 크랭크축에 주는 영향은 작다. 또, 엔진의 폭발진동에 의한 크랭크축(52)의 편심 회전은, 로터 축부를 지지하 고 있는 크랭크축 부분은 축수부(60)에서 지지됨으로써 흔들림(blur)이 없기 때문에 로터(43)에 전달되지 않는다.
그리고, 도 3 중 61은, 모터ㆍ제너레이터(6)로부터의 누설자속(漏洩磁束)을 차폐하는 차폐판(遮蔽板)이며, 상기 차폐판(61)은 일단(一端)을 스테이터 철심(42a)에 접촉하여 고정되고, 상기 스테이터 철심으로부터 스테이터 코일(42b)의 지름방향 외주면을 상기 스테이터 철심과 반대방향인 축방향으로 뻗고, 또한 스테이터 코일을 따라 로터(43)의 측방(側方)부분까지 지름방향 내주측으로 뻗어 있다. 이에 따라, 스테이터 코일(42b)로부터의 누설자속에 관하여, 스테이터 코일(42b) → 차폐판(61) → 스테이터 철심(42a)의 경로로 폐(閉)루프(loop)가 형성되고, 상기 누설자속이 다른 부재에 흐르는 것을 방지하여, 회전위치 검출센서(47)가 상기 누설자속의 영향에 의한 검출 정밀도의 저하 및 오작동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 4 내지 도 8은, 로터의 지지 태양의 변화(variation)를 나타낸 개략도이며, 도 9a 내지 도 9c는 상기 도 4 내지 도 8에서 사용하는 기호의 정의를 대략적으로 설명하는 도면이다. 즉, 도 4 내지 도 8에 있어서, 「■(흑사각기호)」는 구동연결되어 지지되는 것을 나타내고, 이것은 도 9a에 나타낸 볼트(34a)(도 2에 대응)와 같이, 볼트 등으로 고정되는 것을 의미한다. 또, 「●(흑원기호)」는 구동연결만 되는 것을 나타내고, 이것은 도 9b에 나타낸 것과 같이 가요성을 가진 부재와 연결되어, 구동력을 전달하는 스플라인(501)에서 구동력이 전달되는 것을 의미한다. 또, 「○(백원기호)」는 지지만 되는 것을 나타내고, 이것은 도 9c에 나타낸 축부(45a)와 구멍부(52a)(도 2에 대응)와 같이, 지지만 되고 구동력을 전달하지 않는 것을 의미한다. 그리고, 도 4 내지 도 8에 있어서, 도 1 및 도 2에서 사용하는 부호와 동일한 부호가 부여된 부재는, 도 1 및 도 2에서 사용하는 해당 부호가 부여된 부재와 동일한 부재인 것을 나타낸다.
우선, 도 4는 상술한 도 1 및 도 2에 나타낸 예의 개략도이다. 이미 설명한 바와 같이, 로터(43)를, 크랭크축(52)과, 토크 컨버터(5)의 프론트 커버의 내경부분(30a)의 2자(者)에 의하여 지지시키고 있다. 프론트 커버의 중간부분(30b)과 로터(43)의 사이에는 공극(C)이 설치되어 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 로터(43)를 토크 컨버터의 프론트 커버의 내경부분(30a)(입력부재)에 고정하여 지지시키는 것이 가능하다. 이 경우도 프론트 커버의 중간부분(30b)과 로터(43)의 사이에는 공극(C)이 설치된다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 로터(43)를 크랭크축(52)에 지지시키는 것이 가능하다. 크랭크축(52)과 토크 컨버터의 내경부분(30a)(입력부재)는, 서로 상대이동 가능하게 지지됨과 동시에, 축방향이동 가능하게 연결된다. 이 경우도 프론트 커버의 중간부분(30b)과 로터(43)의 사이에는 공극(C)이 설치된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 로터(43)를, 토크 컨버터의 프론트 커버의 내경부분(30a)(입력부재)과, 모터 하우징(15)(케이스)의 2자(者)에 의하여 지지시키는 것이 가능하다. 로터(43)와 내경부분(30a)은 일체로 고정되어, 로터(43)는 모터 하우징(15)에 대하여 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 엔진(13) 크랭크축(52)에 축방향이동 가능하게 연결된다. 이 경우도 프론트 커버의 중간부분(30b)과 로터(43)의 사 이에는 공극(C)이 설치된다. 그리고, 도 6 중의 부호 90은 플렉스 플레이트이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 로터(43)를, 크랭크축(52)과, 모터 하우징(15)(케이스)의 2자(者)에 의하여 지지시키는 것이 가능하다. 로터(43)와 엔진(13) 크랭크축(52)은 일체로 고정되어, 로터(43)는 모터 하우징(15)에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 토크 컨버터의 프론트 커버의 내경부분(30a)(입력부재)에 축방향이동 가능하게 연결된다. 이 경우도 프론트 커버의 중간부분(30b)과 로터(43)의 사이에는 공극(C)이 설치된다.
이상과 같이 로터(43)는, 토크 컨버터의 프론트 커버의 내경부분(30a), 모터 하우징(15)(케이스) 및 엔진(13) 크랭크축(52) 내의 상기 모터 하우징(15)(케이스) 단독 이외의 1개 또는 2개의 조합으로 지지되는 것이 가능하다.
이하, 상술한 본 하이브리드차용 구동장치(1)의 작용에 대하여 설명한다.
현재, 차량이 정지상태에 있는 경우에, 미도시된 이그니션 스위치(ignition switch)를 ON으로 하여 운전자가 액셀 페달을 밟으면(저(低) 스로틀(throttle) 개도시(開度時)), 미도시된 배터리로부터 모터ㆍ제너레이터(6)에는 전류가 흘러 모터ㆍ제너레이터(6)는 모터로서 기능한다. 즉, 미도시된 컨트롤러가 센서(47)로부터의 신호(로터(43)의 위치)에 근거하여 적절한 타이밍으로 스테이터(42)의 코일(42b)에 전류를 흐르게 하면, 로터(43)는 전진방향으로 또한 높은 효율로 회전하지만, 그 회전구동력은 지지판(45), 볼트(34a) 및 너트(34b)를 개재하여 토크 컨버터(5)에 전달되고, 이 토크 컨버터(5)에서 소정의 토크 비율로 증대된 후에 입력축(10)에 전달된다.
상기 차량발진시에 있어서는 내연 엔진(13)의 연료분사장치는 작동하지 않고 엔진(13)은 정지상태에 있으며, 모터ㆍ제너레이터(6)로부터의 구동력만으로 차량은 발진한다. 그리고, 상술한 바와 같이 지지판(45)이 회전되기 때문에, 인풋 플레이트(51) 및 드라이브 플레이트(55)를 개재하여 크랭크축(52)이 회전되고, 그 결과 피스톤은 실린더실(室)의 공기의 압축ㆍ해방을 반복하면서 왕복운동을 한다. 여기서, 모터ㆍ제너레이터(6)는 낮은 회전수일 때에 높은 토크를 출력하는 구동특성을 가지고 있으며, 토크 컨버터(5)의 토크비율증대 및 다단변속기구(2)의 1속단(速段)에 의한 높은 토크비율이 서로 어울려, 차량은 매끄럽게 또한 소정의 토크에 의하여 발진ㆍ주행하게 된다.
그리고, 차량이 발진 직후의 속도가 비교적 작은 때이더라도, 가속이나 언덕을 오르기 위하여 액셀 페달이 밟아져 스로틀이 일정 개도(開度) 이상 열리면, 연료분사장치가 작동됨과 동시에, 모터ㆍ제너레이터(6)가 스테이터 모터로서 기능하여 점화 플래그가 점화되고, 내연 엔진(13)이 시동된다. 이에 따라 크랭크축(52)이 회전되고, 그 회전구동력은 드라이브 플레이트(55) 및 인풋 플레이트(51)를 개재하여 지지판(45)에 전달된다. 그리고, 내연 엔진(13), 및 모터로서 기능하고 있는 모터ㆍ제너레이터(6)의 양쪽 구동력이 가산되어 토크 컨버터(5)에 전달되고, 큰 구동력으로 차량이 주행된다. 이 때, 다단변속기구(2)가 업 시프트되어 원하는 회전속도의 회전이 구동차륜에 전달된다.
그리고, 차량이 정상(定常)의 고속주행상태에 있는 경우에는 모터ㆍ제너레이터(6)가 무부하운전(無負荷運轉)(모터에 생기는 역기전력(逆起電力)에 의하여 발생 하는 토크를 상쇄(相殺)시키도록 모터출력을 제어한다)되어, 모터ㆍ제너레이터(6)를 공전시킨다. 이에 따라, 차량은 오로지 내연 엔진(13)만의 구동력에 의하여 주행하게 된다.
그리고, 배터리의 충전량(SOC)이 적은 경우에는 모터ㆍ제너레이터(6)를 제너레이터로서 기능시켜 에너지의 회생을 행한다. 상기 내연 엔진(13)에 의한 구동상태 또는 내연 엔진(13)에 모터를 보조하는 구동상태(경우에 따라서는 모터만에 의한 구동상태)에 있어서, 컨버터압(壓) 방향으로 바꿈으로써 피스톤 플레이트(40)를 이동시켜 다판(多板)클러치(외마찰판(37) 및 내마찰판(36))를 접속한다. 이에 따라, 프론트 커버(30)에 전달되어 있는 토크는 드럼(32), 외마찰판(37), 내마찰판(36), 허브(35), 댐퍼 스프링(38) 및 터빈 허브(20)를 개재하여 토크 컨버터의 유류(油流)를 통하지 않고 직접 입력축(10)에 전달된다.
또, 정상(定常)의 저중속(低中速) 주행시나 내리막 언덕길 주행시 등에서 내연 엔진(13)의 출력에 여유가 있는 경우에는 배터리의 SOC에 따라, 모터ㆍ제너레이터(6)를 제너레이터로서 기능시켜 배터리를 충전한다. 특히, 내리막 언덕길 주행시에 있어서 엔진 브레이크를 필요로 하는 경우에는 상기 제너레이터로 되어 있는 모터ㆍ제너레이터(6)의 회생전력을 크게 하여 충분한 엔진 브레이크 효과를 얻을 수 있다. 또, 운전자가 풋(foot) 브레이크를 밟아 차량을 감속시키고자 하는 경우에는 상기 모터ㆍ제너레이터(6)의 회생전력을 더욱 크게 하여, 이 모터ㆍ제너레이터(6)를 회생 브레이크로서 작동시켜 차량의 관성(慣性) 에너지를 전력으로서 회생함과 동시에, 마찰 브레이크에 의하여 발생시키는 브레이크 힘을 저감하여 열방산(熱放 散)에 의한 에너지소비를 저감한다. 또한, 중속(中速) 영역에 있어서도, 엔진을 보다 고출력, 고효율의 영역에서 운전할 수 있도록 모터ㆍ제너레이터(6)를 회생상태로 하고, 이에 따라 엔진효율을 향상할 수 있음과 동시에 상기 회생에 의한 배터리의 충전에 근거하여 모터주행을 증대할 수 있으며 에너지효율을 향상할 수 있다.
그리고, 차량이 신호 등으로 정지하고 있는 상태에서는 모터ㆍ제너레이터(6)가 정지됨과 동시에 연료분사장치가 OFF가 되어 내연 엔진도 정지된다. 즉, 종래의 엔진 공전(idling)상태는 없게 된다. 또, 이 정지상태로부터의 차량의 발진은 상술한 바와 같이 우선 모터ㆍ제너레이터(6)의 모터구동력에 의하여 발진하며, 그 직후의 비교적 저속상태에서 상기 모터구동력에 의하여 엔진이 시동되며, 모터(6)의 구동력으로 보조함으로써 엔진의 급격한 구동력변동을 없애고 매끄럽게 운전하며, 그리고 엔진 브레이크 필요 및 제동정지시에 모터ㆍ제너레이터(6)를 회생 브레이크로서 차량 관성 에너지를 전기 에너지로서 회생한다. 또한, 엔진 저(低)부하, 극저(極低)부하시와 같이 엔진효율이 나쁜 영역을 모터주행한다. 이들이 서로 어울려, 본 하이브리드차는 연비절약 및 배기가스의 감소를 달성할 수 있다.
그리고, 상술한 실시형태에 있어서는 본 발명을 FF타입의 자동변속기(D1)에 적용한 예를 나타내었는데 물론 이것에 한정될 필요는 없으며, FR타입의 자동변속기나 CVT타입의 자동변속기에 적용하여도 좋다.
다음으로, 본 실시형태의 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 의하면, 스테이터(42) 및 로터(43)로 이루어지는 모터ㆍ제너레이터(6)는 토크 컨버터(5)의 외경측(정확하게는 프론트 커버(30)의 중간부분(30b)의 외경측)에서 상기 토크 컨버터(5)와 축방향으로 겹치지는 위치에 배치되어 있기 때문에, 모터ㆍ제너레이터와 토크 컨버터를 겹치지 않도록 배치하는 것에 비하여 축방향 치수를 짧게 할 수 있어 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면 로터(43)를 회전 지지하기 위한 고정부재가 불필요해지며, 장치의 축방향 치수를 짧게 할 수 있어 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
한편, 상기 내연 엔진(13)에 있어서는 실린더실 내의 폭발에 의하여 피스톤이 왕복운동되며, 그 왕복운동에 의하여 크랭크축(52)이 회전되기 때문에 크랭크축(52)은 편심회전을 하기 쉽다. 그러나, 이 크랭크축(52)과 로터 지지판(45)은 인풋 플레이트(51) 및 드라이브 플레이트(55) 등을 개재하여 연결되어 있기 때문에 상기 편심회전은 이들 플레이트(51, 55)가 휘는 것에 의하여 흡수된다. 또, 로터 지지판(45)의 축부(45a)는 폭이 좁은 환상의 돌조부(46)만이 크랭크축(52)에 접하고 있다. 따라서, 이들 상승(相乘)효과에 의하여 내연 엔진(13)의 폭발진동이 로터 지지판(45)에 전달되는 것을 저감할 수 있으며, 이에 따라 로터(43)와 스테이터(42) 사이의 갭을 작게 할 수 있고 모터ㆍ제너레이터(6)로서의 효율을 높일 수 있다.
특히, 도 3에 나타낸 바와 같이, 로터 축부(45a)가 엔진 크랭크축(52)에서 지지되는 부분(46)을 그 크랭크축을 지지하는 축수부(60)와 오버랩하도록 배치하면, 로터를 지지함으로써 크랭크축에 작용하는 힘을 상기 축수부(60)에서 직접적으로 지지할 수 있으며, 로터가 크랭크축에 주는 영향을 작게 할 수 있음과 더불어 엔진 폭발진동에 따른 크랭크축의 편심회전이, 그 크랭크축의 로터 축부를 지지하는 부분이 직접 축수부에서 지지되어 흔들리지 않기 때문에, 로터에 전달되는 일이 없고 로터의 지지 정밀도를 향상하여 에어 갭(air gap)을 작게 함으로써 모터ㆍ제너레이터의 효율을 높이는 것을 한층 확실한 것으로 할 수 있다.
또 한편, 로터(43)의 원판부(45b)는 그 원판부(45b)에 대향하는 프론트 커버(30)의 내경부분(30a)으로, 상기 프론트 커버(30)의 외경측에 고정되어 있다. 또, 로터(43)는 축방향으로 이동 가능한 센터 피스(31)에 의하여 센터링되어 있다. 따라서, 컨버터실(室)(B)로 공급되는 유압에 의하여 가령 프론트 커버(30)가 변형되더라도 그들의 상승효과에 의하여 로터(43)의 센터링 정밀도가 악화되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또, 토크 컨버터(5)의 중간부분(30b)과, 로터(43)의 지지부(45c) 사이에는 공극(C)이 존재하고 있으며, 상기 로터(43)는 토크 컨버터(5)의 중간부분(30b) 이외에서 지지되기 때문에, 토크 컨버터(5)가 원심유압 등에 의하여 변형되어도, 로터(43)의 위치가 움직이지는 않는다. 따라서, 로터(43)가 지름방향으로 움직여 스테이터(42)와 간섭하여 버리는 바람직하지 못한 현상이 발생하지 않는다. 또, 로터(43)와 스테이터(42)와의 간섭이 발생하지 않기 때문에, 스테이터(42)와 로터(43)의 간격을 크게 확보할 필요도 없으며, 모터의 효율력 저하도 없다. 또한, 토크 컨버터(5)로부터의 열이 로터(43)에 전달되기 어렵고, 자석의 기능을 저해하지 않는다. 또한, 로크업 클러치(3)와 로터(43)의 위치가 공극(C)에 의하여 멀어지기 때문에, 자석으로부터 나오는 자속에 의하여 로크업 클러치(3)에 철분 등의 이 물질이 쌓이는 경우는 발생하지 않으며, 로크업 클러치(3)의 작동을 방해하지 않는다.
그리고, 상기 공극(C)의 치수는 0.8∼3.5[㎜]이면 되며, 바람직하게는 2[㎜]이다. 토크 컨버터(5) 중간부분(30b)의 직경방향 변위는 0.5∼1[㎜] 정도이지만, 로터(43)로부터의 자속의 영향을 고려하여 상기 수치가 설정된다.
한편, 본 실시형태에 의하면, 프론트 커버(30) 및 펌프 임펠러(17)의 외곽(外郭)에 의하여 형성되는 컨버터실(B)에는 유압(즉, 차지압이나 원심유압)이 작용하지만, 프론트 커버(30)는 상술한 바와 같이 축방향으로 뻗는 단(段)이 부착된 형상의 중간부분(30b)을 가지고 있어 견고한 구조이기 때문에 변형되기 어려운 것으로 되어 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 로터(43)의 위상을 검출하는 센서(47)는 모터ㆍ제너레이터(6)의 외경측에 배치되어 플렉스 플레이트의 연출부를 검출하기 때문에, 센서(47)는 모터 하우징 등의 고정부재의 선단부에 의하여 직접 지지하면 되고, 이 센서(47)를 지지하기 위한 고정부재를 상기 플렉스 플레이트 및 로터(43)를 따르도록 배치할 필요가 없어 장치의 축방향 치수를 짧게 할 수 있다. 또, 상기 플렉스 플레이트를 이용하여 상기 모터ㆍ제너레이터(6)의 로터(43)의 위상을 검출함으로써 새로운 피검출용 부재를 마련할 필요가 없고 위상검출이 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 하이브리드차용 구동장치는 승용차, 트럭, 버스 등의 하이브리드차용 구동장치로서 유용하며, 특히 소형화가 요구되는 자동차에 있어서의 구동장치로서 사용하기에 적합하다.

Claims (19)

  1. 스테이터 및 로터로 이루어지는 모터와, 유체전동장치를 가지는 자동변속기와, 상기 모터를 수납하는 케이스를 구비하고,
    엔진 및 모터로부터의 구동력이 상기 유체전동장치의 입력부재에 전달되어 이루어지는 하이브리드차용 구동장치에 있어서,
    상기 모터는, 상기 유체전동장치와 축방향으로 적어도 일부가 오버랩하는 위치에 있어서의 상기 유체전동장치의 외경측에서, 상기 로터와 상기 유체전동장치의 사이에 소정의 공극(空隙)을 가지고 배치되며,
    상기 로터는, 상기 유체전동장치와 상기 엔진 출력축 중 적어도 어느 하나에 고정지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터는, 상기 엔진의 출력축과 상기 유체전동장치의 입력부재에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터는, 상기 유체전동장치의 입력부재에 고정되고 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터는, 상기 엔진의 출력축에 고정되고 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터는, 상기 케이스에 대하여 회전 가능하게 지지되고, 상기 유체전동장치의 입력부재에 의하여 고정지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터는, 상기 케이스에 대하여 회전 가능하게 지지되고, 상기 엔진의 출력축에 의하여 고정지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 로터가, 그 회전중심에 축부를 가지고, 또한,
    상기 로터의 축부가, 축방향으로 폭이 좁은 영역에서 상기 엔진의 출력축에 접촉되는 것에 근거하여, 상기 출력축에 의하여 상대이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 엔진 출력축의 단면에 요부(凹部)가 형성되고,
    상기 로터 축부의 외주면에는, 축방향으로 폭이 좁은 영역에 환상(環狀)의 돌조부(突條部)가 형성되고, 또한,
    상기 로터의 축부가, 상기 요부에 삽입되어 상기 돌조부가 상기 출력축에 접촉되는 것에 근거하여, 상기 출력축에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  9. 제 2 항, 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 유체전동장치가, 터빈 러너(turbine runner)를 덮음과 동시에, 펌프 임펠러(pump impeller)에 연결된 상기 입력부재로서의 프론트 커버를 가지며,
    상기 로터가, 상기 프론트 커버에 있어서의 상기 로터에 대향하는 부분으로, 상기 커버의 외경측에서 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유체전동장치가 그 회전중심에 센터 피스(center piece)를 가지고, 또한,
    상기 센터피스에 의하여 상기 로터의 센터링이 행하여지는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  11. 제 2 항, 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 엔진의 출력축과 상기 로터와의 사이에 구동력을 전달하기 위한 플렉스 플레이트(flex plate)가 설치되고, 또한,
    상기 플렉스 플레이트의 일부를 상기 모터 스테이터의 외경측으로 연장시키고,
    상기 모터의 로터의 위상을 검출하는 센서를, 상기 모터의 외경측에 배치하여 상기 플렉스 플레이트의 연장부(延長部)를 검출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  12. 제 2 항, 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 엔진 출력축의 단(端)부분이 축수부(軸受部)에 의하여 회전 가능하게 지지되어 있음과 동시에, 상기 출력축의 단면에 요부가 형성되고,
    상기 로터가, 그 회전중심에 축부를 가짐과 동시에, 상기 축부가, 상기 요부에 삽입되어 상기 출력축에 지지되고,
    상기 로터의 축부가 지지되어 있는 부분이, 상기 축수부와 적어도 일부분이 축방향에서 오버랩하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 엔진 출력축과 상기 유체전동장치의 입력부재가, 서로 상대이동 가능하게 지지됨과 동시에, 축방향이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 엔진 출력축과 상기 유체전동장치의 입력부재가, 서로 상대이동 가능하게 지지됨과 동시에, 축방향이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 로터와 상기 유체전동장치의 입력부재가, 일체로 고정되어서, 상기 케이스에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 상기 엔진의 출력축에 축방향이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  16. 제 6 항에 있어서,
    상기 로터와 상기 엔진의 출력축이, 일체로 고정되어서, 상기 케이스에 회전 가능하게 지지됨과 동시에, 상기 유체전동장치의 입력부재에 축방향이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  17. 제 1 항 내지 제 8 항과 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체전동장치는, 터빈 러너를 덮음과 동시에, 펌프 임펠러에 연결된 상기 입력부재로서의 프론트 커버를 가지고,
    상기 프론트 커버는, 축방향으로 뻗는 평탄부(平坦部)를 가지고, 상기 평탄부의 외경측에, 상기 로터가 상기 소정의 공극을 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  18. 제 1 항 내지 제 8 항과 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 공극이, 0.8∼3.5[㎜]의 범위인 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 유체전동장치는, 다판(多板)의 클러치로 이루어지고, 상기 입력부재와 상기 터빈을 연결하는 로크업 클러치를 가지고,
    상기 프론트 커버의 상기 평탄부 내경측에 상기 로크업 클러치를 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드차용 구동장치.
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