KR20080032131A - 하이브리드 구동장치 - Google Patents

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KR20080032131A
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시게키 다카미
도모오 아타라시
히로타카 야타
마코토 이와나카
다쿠마 가키나미
야스오 호조
마사히로 고지마
류지 이바라키
아츠시 다바타
유지 이와세
도루 마츠바라
히로유키 시바타
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아이신에이더블류 가부시키가이샤
도요타지도샤가부시키가이샤
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    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2054—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed by controlling transmissions or clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
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    • B60L2240/48—Drive Train control parameters related to transmissions
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/50—Drive Train control parameters related to clutches
    • B60L2240/507—Operating parameters
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • F16H2037/0873—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft with switching, e.g. to change ranges
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Abstract

2모터 스플릿 방식을 채용하는 하이브리드 구동장치에 있어서, 저속영역의 가속성능을 확보할 수 있음과 함께, 고속영역에서의 연비도 높은 것으로 한다.
엔진(E)에 구동 연결된 입력축(I)과, 차륜에 구동 연결된 출력축(O)을 구비하고, 제1 전동기(MG1) 및 제2 전동기(MG2)를 구비하며, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3 회전요소를 구성하는 플래니터리 기어로서, 제1 회전요소에 제1 전동기(MG1)가 접속되고, 제2 회전요소에 입력축(I)이 접속되고, 제3 회전요소에 중간축(M2)과 제2 전동기(MG2)가 접속되는 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)를 구비함과 함께, 복수(複數)의 변속단을 가지고, 중간축(M2)으로부터 전달되는 동력을 출력축(O)에 출력하는 변속기(SC)를 구비하며, 이 변속기(SC)의 복수의 변속단이, 적어도 증속 변속단과 감속 변속단을 구비하는 구성으로 하고, 또한, 제1 전동기(MG1) 및 제2 전동기(MG2)가 배치되는 전동기부(MP)와, 변속기(SC)가 구비되는 변속기부(SP) 사이에, 중간 전동축(M2)이 관통하는 격벽(SW)을 설치한 구성으로 한다.

Description

하이브리드 구동장치{Hybrid drive device}
본 발명은, 엔진에 구동 연결된 입력축과, 차륜에 구동 연결된 출력축을 구비하고, 제1 전동기 및 제2 전동기를 구비하며, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3 회전요소를 구성하는 플래니터리 기어로서, 상기 제1 회전요소에 상기 제1 전동기가 접속되고, 상기 제2 회전요소에 상기 입력축이 접속되고, 상기 제3 회전요소에 중간 전동(傳動)축과 상기 제2 전동기가 접속되는 동력분배용 플래니터리 기어를 구비함과 함께, 복수의 변속단을 가지고, 상기 중간 전동축으로부터 전달되는 동력을 상기 출력축에 출력하는 변속기를 구비한 하이브리드 구동장치에 관한 것이다.
이 종류의 하이브리드 구동장치는, 특허문헌 1에 나타나 있는 바와 같이, 엔진 측에 설치되는 입력축 측에서 출력축 측을 향하는 구동 전동(傳動)계통에, 제1 전동기, 동력분배용 플래니터리 기어, 제2 전동기, 변속기를 순차로 구비하여 구성된다.
이 구성의 하이브리드 구동장치에 있어서는, 제1 전동기의 작동에 의하여 엔진의 회전속도를 가장 연비가 높은 상태로 유지하면서, 제2 전동기에 의하여 출력 측에서 과부족이 되는 토크를 보상할 수 있다.
특허문헌 1에서는, 제2 전동기와 일체로 회전하는 제2 회전축과, 동력을 출력하기 위한 구동축 사이에, 3단의 변속단을 구비한 변속기를 개재시켜서, 동력전달 효율을 저하시키지 않고 변속을 행할 수 있는 하이브리드 구동장치를 제안하고 있다.
특허문헌 2는, 동력분배 기구를 전기(電氣)적인 무단(無斷) 변속기로서 작동 가능한 작동상태(무단 변속상태)와, 정(定) 변속비를 가지는 변속기로서 작동 가능한 정 변속상태로 선택적으로 전환하는 차동(差動)상태 전환장치로서의 전환 클러치(C0) 및 전환 브레이크(B0)를 설치하는 것을 제안하고 있다. 결과, 하이브리드 구동장치의 소형화 혹은 연비의 향상이 도모되고 있다.
이 특허문헌에서는, 전진 4단에서 8단까지의 변속단을 실현할 수 있고, 또한 후진 1단 또는 2단의 변속단을 실현할 수 있는 변속기가 채용되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 제2005-061498호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특허공개 제2005-206136호 공보
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 차동(差動) 기어기구를 이용하여 동력분배를 행한 후의 구동을 변속기 입력으로서 받아들여 변속 후의 출력을 구동륜에 전달하지만, 변속단이 3단으로 한정됨과 함께, 최고속단을, 변속기에 있어서의 입력축의 회전속도에 대하여 출력축의 회전속도가 동일하게 되는 직결(直結)상태에서만 실현할 수 있기 때문에, 한층 더 고속영역에서의 연비향상에 관하여 (고속연비)개선의 여지가 있다.
특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 엔진의 회전속도에 대하여, 감속상태(언더 드라이브 상태)의 출력을 얻을 수 있어, 견인(牽引)력을 요하는 저속영역에 있어서 비교적 가속성능을 높일 수 있다. 또한, 엔진의 동력을 분배하는 동력분배 기구의 하나의 기어요소를 로크(lock)함으로써, 엔진의 회전속도에 대하여 변속기에 입력되는 회전축의 회전속도를 증속하고, 이 증속된 회전속도를 변속기 출력축에 동일 속도로 전달함으로써, 에너지 변환 손실이 억제되어, 고속영역에서의 연비를 높일 수 있다. 그러나, 이 문헌에 개시된 기술에서는, 변속기 측에서, 그 입력회전속도를 증속할 수 없고, 이 상태에서 엔진의 회전속도를 무단(無段) 변속할 수 없기 때문에, 엔진을 최적 연비 라인으로 동작시킬 수 없게 되어, 연비가 나쁘다. 따라서, 엔진의 출력축에 플래니터리 기어의 하나의 회전요소를 접속하고, 이 플래니터리 기어의 다른 2개의 회전요소를 제1 모터와 구동차륜에 연결된 전달축에 접속하고, 또한 이 전달축에 제2 모터를 접속한, 소위 2모터 스플릿 방식이라 불리는, 동력분배 기구를 전기적인 무단(無斷) 변속기로서 작동 가능한 작동상태(무단 변속상태)를 충분히 살린다는 점에서 개선의 여지가 있다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 행하여진 것으로서, 그 목적은, 2모터 스플릿 방식을 채용하는 하이브리드 구동장치에 있어서, 저속영역의 가속성능을 확보할 수 있음과 함께, 고속영역에서의 연비도 높은 것으로 할 수 있는 하이브리드 구동장치를 제공하는 점에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관련되는 본원 제1 특징구성은, 엔진에 구동 연결된 입력축과, 차륜에 구동 연결된 출력축을 구비하고, 제1 전동기 및 제2 전동기를 구비하며, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3 회전요소를 구성하는 플래니터리 기어로서, 상기 제1 회전요소에 상기 제1 전동기가 접속되고, 상기 제2 회전요소에 상기 입력축이 접속되고, 상기 제3 회전요소에 중간 전동축과 상기 제2 전동기가 접속되는 동력분배용 플래니터리 기어를 구비함과 함께, 복수(複數)의 변속단을 가지고, 상기 중간 전동축으로부터 전달되는 동력을 상기 출력축에 출력하는 변속기를 구비하여, 상기 변속기의 상기 복수의 변속단이, 적어도, 상기 중간 전동축의 회전속도를 증속하여 상기 출력축에 출력하는 증속 변속단과, 상기 중간 전동축의 회전속도를 감속하여 상기 출력축에 출력하는 감속 변속단을 구비하여, 상기 제1 전동기 및 제2 전동기가 설치되는 전동기부와, 상기 변속기가 구비되는 변속기부의 사이에, 상기 중간 전동축이 관통하는 격벽을 설치함에 있다.
「접속」은, 구동의 주고받음을 직접 행할 수 있는 구조를 포함하는 것 외에, 복수의 부재를 통하여 간접적으로 행할 수 있는 구조도 포함한다.
「전동기」는, 모터 혹은 제너레이터 중 어느 한쪽의 기능을 하는 것 및, 필요에 따라서 모터로서의 기능 및 제너레이터로서의 기능 쌍방을 하는 것을 포함한다.
이 하이브리드 구동장치는, 2모터 스플릿 방식을 채용하면서, 변속기가 증속 변속단과 감속 변속단을 구비하는 것이 된다. 따라서, 감속 변속단으로 저속영역에서의 가속에 정확하게 대응할 수 있고, 고속영역에서의 연비향상에 대응할 수 있다. 또한, 변속기가 넓은 속도영역에 대응할 수 있기 때문에, 콤팩트한 전동기를 채용하면서, 저속영역에서 큰 구동력을, 고속영역에서 연비의 향상을 도모하면서, 2모터 스플릿 방식의 이점을 충분히 살릴 수 있다. 또한, 동력분배용 플래니터리 기어에 의하여, 엔진의 구동력을 증대하고, 또한, 엔진의 회전속도를 증속하여 변속기에 입력하고, 이 변속기에 의하여 증속된 회전속도를 더욱 증속함으로써, 에너지 효율을 향상시켜, 양호한 고속연비를 달성할 수 있다.
또한, 전동기부와 변속기부 사이에, 중간 전동축이 관통하는 격벽을 설치함으로써, 엔진, 전동기 혹은 그들 양쪽에서 발생되는 구동력을 변속기에 전동(傳動)할 수 있는 구성에 있어서, 변속기부에 존재하는 경우가 있는 잡물(雜物)이 전동기부에 침입하여, 전동기의 동작에 영향을 끼치는 것을 최소한으로 억제할 수 있다.
그런데, 상기의 본원 제1 특징구성을 구비한 하이브리드 장치를 구성함에, 제2 특징구성으로서, 상기 변속기는, 제1 브레이크와, 상기 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1 클러치 및 제2 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고, 상기 제1 회전요소는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력 회전을 출력할 수 있고, 상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제1 클러치와 제2 클러치가 상기 변속용 플래니터리 기어 세트와 상기 제2 전동기 사이에 배치되고, 상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 상기 제2 클러치의 출력 측 전달부재의 내경 측을 통하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소에 연결되는 구성으로 되는 것이 바람직하다.
「전달」에는, 회전이 그대로 직접 전달되는 상태 및, 증속 또는 감속하여 회전이 간접적으로 전달되는 상태를 포함한다.
「케이스에 고정」에는, 브레이크에 의하여 케이스로부터 직접 고정되는 상태 및, 케이스에 고정된 부재를 통하여, 브레이크에 의하여 케이스로부터 간접적으로 고정되는 상태를 포함한다.
이 구성의 하이브리드 구동장치에서는, 제2 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 제2 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 앞서 설명한 증속 변속단을 실현하여, 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 증속상태로 출력할 수 있다. 한편, 제1 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 제4 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 앞서 설명한 감속단을 실현하여, 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 감속상태로 출력할 수 있다.
또한, 증속상태가 실현되는 구동상태에 있어서는, 제4 회전요소는 고속회전을 강요당하지만, 제1 클러치의 출력 측 전달부재가, 제2 클러치의 출력 측 전달부재로부터 내경 측을 통하여 제4 회전요소에 연결되어 있기 때문에, 그 고속회전의 영향을 억제할 수 있다. 결과, 예컨대, 원심력에 의하여 제1 클러치가 변형되어, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 클러치, 제2 클러치를 변속용 플래니터리 기어 세트와 제2 전동기의 사이에 수납함으로써, 이 부위를 끼워서 제2 전동기 및 플래니터리 기어 세트와 같은 중량부를 양측에 설치하여 콤팩트하고도 밸런스 잡힌 하이브리드 구동장치를 얻을 수 있다.
상술한 본원 제2 특징구성을 구비한 하이브리드 구동장치에 있어서, 상기 변속기는, 또한 제2 브레이크를 가지며, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제2 회전요소는 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되는 것이 바람직하다.
이 구성을 채용함으로써, 제1 클러치와 제2 브레이크가 실질적으로 더욱 잘 작동하는 변속단을 실현할 수 있다.
지금까지 설명해 온 하이브리드 구동장치에 있어서, 상기 제1 클러치 및 상기 제2 클러치가 상기 전동기의 직경방향 외면(外面)보다 안쪽에 배치됨과 함께, 상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치 중의 적어도 일부가 축방향으로 오버랩되어서 배치되어 있는 것이 바람직하다.
하이브리드 구동장치에 채용할 수 있는 전동기는, 소정의 폭을 가지는 크기의 것이 되는데, 제1 및 제2 클러치를 상기 위치관계로 유지함으로써, 하이브리드 구동장치의 직경방향의 크기를 최대한, 전동기의 외경에까지 수납할 수 있고, 또한, 제1 클러치와 제2 클러치를 축방향에서 오버랩시킴으로써, 하이브리드 구동장치의 축방향 길이를 짧게 할 수 있다.
이 구성에 있어서, 제1 클러치가 제2 클러치보다 내경 측에 배치되어 있는 구성으로 하면, 축방향 길이를 짧게 하면서, 직경방향에 있어서도 콤팩트한 구성으로 할 수 있다.
이상 설명해 온 제2 브레이크를 구비한 구성에 있어서, 상기 변속기는, 또한 제3 클러치를 가지고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 것이 바람직하다.
이 구성의 경우, 제3 클러치에 의하여 제1 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달함과 함께, 제2 브레이크에 의하여 제2 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 제3 회전요소(출력축)에 중간 전동축과는 역방향의 구동력 및 회전을 출력할 수 있어, 기계적인 변속으로 후진을 실현할 수 있다. 결과, 후진단에서 구동력을 얻고, 또한 장시간에 걸쳐서 후진을 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 후진에 수반하여, 모터 측에서 큰 발열을 수반하는 것도 피할 수 있다.
이와 같은 제3 클러치를 구비한 구성을 채용할 경우에, 상기 제3 클러치는, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트보다 상기 전동기 측에 배치됨과 함께, 상기 전동기의 직경방향 외면보다 안쪽에 배치되고, 상기 제3 클러치는, 상기 제1 클러치, 제2 클러치 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 대하여 축방향으로 오버랩되어 배치되는 것이, 바람직하다.
이 구성을 채용함으로써, 하이브리드 구동장치의 직경방향 폭 및 축방향 길이를 적절하게 제한할 수 있어, 콤팩트한 하이브리드 구동장치를 얻을 수 있다.
또한, 상기한 제3 클러치를 구비하는 구성에 있어서도, 상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 상기 제3 클러치의 출력 측 전달부재의 내경 측을 통하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소에 연결되는 것이 바람직하다.
제3 클러치의 출력 측 전달부재와의 관계에 있어서도, 제1 클러치의 출력 측 전달부재를 내경 측에 설치함으로써, 고속이 되는 경우가 있는 이 부재가 고속회전의 영향을 받아, 문제가 발생하는 것을 회피할 수 있다.
그런데, 상기의 본원 제1 발명의 특징구성을 구비한 하이브리드 장치를 구성함에, 제3 특징구성으로서, 상기 변속기는, 제1 브레이크와 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1 클러치 및 제2 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지며, 상기 제1 회전요소는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력 회전을 출력할 수 있고, 상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제1 클러치와 제2 클러치 사이에 상기 변속용 플래니터리 기어 세트가 배치되고, 상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 적어도 상기 제2 클러치의 출력 측 전달부재에 대하여 축방향으로 다른 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
이 구성의 하이브리드 구동장치에서도, 제2 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 제2 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 앞서 설명한 증속 변속단을 실현하여, 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 증속상태로 출력할 수 있다. 한편, 제1 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 제4 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 앞서 설명한 감속단을 실현하여, 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 감속상태로 출력할 수 있다.
또한, 증속상태가 실현되는 구동상태에 있어서는, 제4 회전요소는 고속회전을 강요당하지만, 제1 클러치의 출력 측 전달부재가, 제2 클러치의 출력 측 전달부재와 겹쳐지는 것을 회피할 수 있고, 나아가서는, 제1 클러치의 출력 측 전달부재의 지름을 작게 할 수 있다. 따라서, 예컨대, 원심력에 의하여 제1 클러치가 변형되어, 이 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 변속용 플래니터리 기어 세트를 끼워서 제1 클러치, 제2 클러치를 설치하면, 클러치의 설치위치에 선택성이 높아져, 비교적 커지는 측의 클러치를 변속용 플래니터리 기어 중 어느 한쪽에 설치하는 등으로 하여, 콤팩트하고도 밸런스 잡힌 하이브리드 구동장치를 얻을 수 있다.
상술한 본원 제3 특징구성의 하이브리드 구동장치에 있어서, 상기 변속기는, 또한 제2 브레이크를 가지고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제2 회전요소는 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되는 것이 바람직하다.
이 구성을 채용함으로써, 제1 클러치와 제2 브레이크가 실질적으로 더욱 잘 작동하는 변속단을 실현할 수 있다.
또한, 상기 제1 클러치 및 상기 제2 클러치가 상기 전동기의 직경방향 외면보다 안쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
하이브리드 구동장치에 채용할 수 있는 전동기는, 소정의 폭을 가지는 비교적 큰 것이 되지만, 제1 및 제2 클러치를 상기 위치관계로 유지함으로써, 하이브리드 구동장치의 직경방향 크기를 최대한, 전동기의 외경에까지 수납할 수 있다.
또한, 이 구성에 있어서, 제1 클러치가 제2 클러치보다 내경 측에 배치되어 있는 구성으로 하면, 직경방향에 있어서도 콤팩트한 구성으로 할 수 있다.
이상 설명한 제3 특징구성을 구비하여, 제2 브레이크를 구비한 하이브리드 구동장치에 있어서도, 상기 변속기는, 또한 제3 클러치를 가지고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 것이 바람직하다.
이 구성의 경우, 제3 클러치에 의하여 제1 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달함과 함께, 제2 브레이크에 의하여 제2 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 제3 회전요소(출력축)에 중간 전동축과는 역방향의 구동력 및 회전을 출력할 수 있어, 기계적 변속으로 후진을 실현할 수 있다. 따라서, 후진단에서 구동력을 얻고, 또한 장시간에 걸쳐서 후진을 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 후진에 수반하여, 모터 측에서 큰 발열을 수반하는 것도 피할 수 있다.
이러한 제3 클러치를 구비한 구성을 채용할 경우에, 상기 제3 클러치는, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트보다 상기 전동기 측에 배치됨과 함께, 상기 전동기의 직경방향 외면보다 안쪽에 배치되는 것이, 바람직하다.
이 구성을 채용함으로써, 하이브리드 구동장치의 직경방향 폭 및 축방향 길이를 적절하게 제한할 수 있어, 콤팩트한 하이브리드 구동장치를 얻을 수 있다.
또한, 상기의 제3 클러치를 구비하는 구성에 있어서도, 상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 상기 제3 클러치의 출력 측 전달부재의 내경 측을 통하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소에 연결되는 것이 바람직하다.
제3 클러치의 출력 측 전달부재와의 관계에 있어서도, 제1 클러치의 출력 측 전달부재를 내경 측에 설치함으로써, 고속으로 되는 경우가 있는 이 부재가 고속회전의 영향을 받아, 문제가 발생하는 것을 회피할 수 있다.
지금까지 설명해 온 변속용 플래니터리 기어 세트로서는, 변속용 플래니터리 기어 세트를 실질적으로 2개의 플래니터리 기어의 조합으로서 구성할 경우, 이하와 같은 구성을 채용할 수 있다.
[제1 구성]
변속용 플래니터리 기어 세트를, 선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어의 조합으로서 구성하고, 상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결됨과 함께, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 링기어가 상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어와 연결됨과 함께, 상기 출력축에 구동 연결되고, 상기 제2 플래니터리 기어의 선기어는 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 구성으로 한다.
이와 같이 함으로써, 3요소의 심플한 플래니터리 기어의 조합으로, 증속 변속단 및 감속 변속단을 구비한 하이브리드 구동장치를 실현할 수 있다. 이 구성은, 본원에 관련되는 제1 특징구성, 제2 특징구성 혹은, 제3 특징구성 중 어느 구성을 채용할 경우에도, 적응할 수 있다.
[제2 구성]
변속용 플래니터리 기어 세트를, 선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어의 조합으로서 구성하고, 상기 제1 플래니터리 기어의 링기어는 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결됨과 함께, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제2 플래니터리 기어의 선기어에 연결됨과 함께, 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 출력축에 구동 연결되는 구성으로 한다.
이와 같이 함으로써, 3요소의 심플한 플래니터리 기어의 조합으로, 증속 변속단 및 감속 변속단을 구비한 하이브리드 구동장치를 실현할 수 있다. 이 구성은, 본원에 관련되는 제1 특징구성, 제2 특징구성 혹은, 제3 특징구성 중 어느 구성을 채용할 경우에도, 적응할 수 있다.
[제3 구성]
상기 변속용 플래니터리 기어 세트를, 롱 피니언 및 쇼트 피니언을 지지하는 공통 캐리어를 가지고, 상기 롱 피니언을, 상기 쇼트 피니언, 일방(一方)의 선기어 및 공통 링기어에 맞물려서 이루어지고, 상기 쇼트 피니언이 타방(他方)의 선기어에 맞물리는 라비뇨(ravigneaux)형 플래니터리 기어 세트를 구비하여 구성하고, 상기 일방의 선기어는 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 타방의 선기어는 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 공통 캐리어는 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 공통 링기어는 상기 출력축에 구동 연결되는 구성으로 한다.
이와 같이 함으로써, 단일의 라비뇨형 플래니터리 기어 세트를 사용하여, 증속 변속단 및 감속 변속단을 구비한 하이브리드 구동장치를 실현할 수 있다. 이 구성은, 본원에 관련되는 제1 특징구성, 제3 특징구성에 있어서 적응할 수 있다.
그런데, 상기의 본원 제1 특징구성을 구비한 하이브리드 장치를 구성함에, 제4 특징구성으로서, 상기 변속기는, 케이스에 회전요소를 선택적으로 고정하는 제1 브레이크 및 제2 브레이크와, 상기 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1 클러치 및 제2 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고, 상기 제1 브레이크, 제2 브레이크, 제1 클러치 및 제2 클러치의 맞물림·비맞물림 상태의 설정에 의하여 상기 중간 전동축의 회전속도를 다른 4개의 변속비로 상기 출력축에 출력하는 구성으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 4개의 마찰 맞물림 요소의 작동 제어에 의하여, 증속 변속단 및 감속 변속단을 포함하는 4가지 변속비를 실현하여, 2모터 스플릿 방식의 이점을 살리면서, 기계적 변속을 행하는 변속기를 구비한 구성을 실현할 수 있어, 전동기를 소형화할 수 있다. 또한, 변속기를 구성하는 플래니터리 기어 세트를 2개의 플래니터리 기어로 구성할 수 있어, 변속기를 구비함에 의한 전동기의 소형화와 소형화를 위하여 필요로 하는 변속기 자체의 사이즈를 합계한 하이브리드 구동장치 전체를 콤팩트하게 할 수 있다. 또한, 비교적 넓은 속도영역에 양호하게 대응 가능함과 함께, 주행 연비를 양호하게 할 수 있다.
상기의 제4 특징구성을 구비한 하이브리드 구동장치를 실현함에, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트에 관하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제1 회전요소는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력회전을 출력할 수 있고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 것이 바람직하다.
지금까지도 나타낸 바와 같이, 제2 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 제2 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 앞서 설명한 증속 변속단을 실현하여, 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 증속상태로 출력할 수 있다. 한편, 제1 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 제4 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 앞서 설명한 감속단을 실현하여, 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 감속상태로 출력할 수 있다. 또한, 제1 클러치와 제2 브레이크가 더욱 잘 작동하는 변속단을 실현할 수 있다.
그런데, 제4 특징구성을 구비한 변속용 플래니터리 기어 세트로서는, 변속용 플래니터리 기어 세트를 실질적으로 2개의 플래니터리 기어의 조합으로서 구성함에, 이하와 같은 구성을 채용할 수 있다.
[제1 구성]
상기 변속용 플래니터리 기어 세트를, 선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어를 구비하여 구성하고, 상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결되고, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 링기어가 상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어와 연결됨과 함께, 상기 출력축에 구동 연결되고, 상기 제2 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 것으로 한다.
이와 같이 함으로써, 3요소의 심플한 플래니터리 기어의 조합으로, 증속 변속단 및 감속 변속단을 구비하여, 4단 변속 가능한 하이브리드 구동장치를 실현할 수 있다.
[제2 구성]
상기 변속용 플래니터리 기어 세트를, 선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어를 구비하여 구성하여, 상기 제1 플래니터리 기어의 링기어는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결되고, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제2 플래니터리 기어의 선기어에 연결됨과 함께, 상기 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 출력축에 구동 연결되는 것으로 한다.
이와 같이 함으로써, 3요소의 심플한 플래니터리 기어의 조합으로, 증속 변속단 및 감속 변속단을 구비하여, 4단 변속 가능한 하이브리드 구동장치를 실현할 수 있다.
[제3 구성]
상기 변속용 플래니터리 기어 세트를, 롱 피니언 및 쇼트 피니언을 지지하는 공통 캐리어를 가지고, 상기 롱 피니언을, 상기 쇼트 피니언, 일방의 선기어 및 공통 링기어에 맞물려서 이루어지고, 상기 쇼트 피니언이 타방의 선기어에 맞물리는 라비뇨형 플래니터리 기어 세트를 구비하여 구성하여, 상기 일방의 선기어는 상기 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 타방의 선기어는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 공통 캐리어는 상기 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고, 상기 공통 링기어는 상기 출력축에 구동 연결되는 구성으로 한다.
이와 같이 함으로써, 단일의 라비뇨형 플래니터리 기어 세트를 사용하여, 증속 변속단 및 감속 변속단을 구비하여, 4단 변속을 실현하는 하이브리드 구동장치를 실현할 수 있다.
지금까지 설명해 온 본원 제4 특징구성을 구비한 하이브리드 구동장치에 있어서, 상기 변속기는 또한 제3 클러치를 가지고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 제3 클러치에 의하여 제1 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달함과 함께, 제2 브레이크에 의하여 제2 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 제3 회전요소(출력축)에 중간 전동축과는 역방향의 구동력 및 회전을 출력할 수 있어, 기계적인 변속으로 후진을 실현할 수 있다. 후진단에서 구동력을 얻고, 또한 장시간에 걸쳐서 후진을 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 후진에 수반하여, 모터 측에서 큰 발열을 수반하는 것도 피할 수 있다.
지금까지 설명해 온 제1 클러치에 관하여, 이 제1 클러치가 맞물려, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제4 회전요소에 상기 중간 전동축의 회전이 전달되는 전동상태에서, 전진단에서 가장 변속비가 큰 기어단이 형성되는 것이 바람직하다.
이 구성은, 제1 클러치가 관여하는 변속단을 규정하는 것이지만, 가장 큰 구동력을 요하는 가장 변속비(감속비)가 큰 기어단에 관여하는 클러치(제1 클러치)는, 비교적 대형이 되기 쉽다.
그러나, 제2, 제3 특징구성을 구비한 하이브리드 구동장치에서는, 그 출력 측 전달부재를 내경 측에 설치함으로써, 밸런스가 좋은 배치를 실현할 수 있다.
또한, 제4 특징구성을 구비한 하이브리드 구동장치에서는, 4개의 마찰 맞물림 요소의 작동 제어에 의하여, 증속 변속단 및 감속 변속단을 포함하는 4가지 변속비를 실현하여, 2모터 스플릿 방식의 이점을 살리면서, 기계적 변속을 행하는 변속기를 구비한 구성을 충분히 실현할 수 있다.
또한, 본원 제2, 제3 특징구성, 제4 특징구성을 구비한 하이브리드 구동장치에 있어서, 그 변속용 플래니터리 기어 세트를, 롱 피니언 및 쇼트 피니언을 지지하는 공통 캐리어를 가지고, 상기 롱 피니언을, 상기 쇼트 피니언, 일방의 선기어 및 공통 링기어에 맞물려서 이루어지고, 상기 쇼트 피니언이 타방의 선기어에 맞물리는 라비뇨형 플래니터리 기어 세트를 구비하여 구성하면, 콤팩트한 플래니터리 기어 세트를 이용하여, 본원 목적을 달성할 수 있는 하이브리드 구동장치를 실현할 수 있다.
지금까지 설명해 온 구성에 있어서, 제2 브레이크를 구비할 경우는, 제2 브레이크에 추가하여, 상기 제2 회전요소의 역전(逆轉)을 저지하는 1방향 클러치를 구비하고, 상기 제2 브레이크 및 상기 1방향 클러치가 택일적으로 작동하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
제1 클러치와 1방향 클러치가 작동하여 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소의 역전을 저지하는 하나의 변속단을 실현할 수 있음과 함께, 제3 클러치와 제2 브레이크가 작동하여 별도의 변속단을 실현할 수 있다. 결과, 제2 브레이크에 걸리는 부하를 전체로서 경감할 수 있어, 안정된 작동을 장기간에 걸쳐서 실현할 수 있다.
본원의 목적인, 2모터 스플릿 방식을 채용하는 하이브리드 구동장치에 있어서, 저속영역의 가속성능을 확보할 수 있음과 함께, 고속영역에서의 연비도 높은 것으로 할 수 있는 하이브리드 구동장치를 제공하는 목적으로부터 본다면, 엔진에 구동 연결된 입력축과, 차륜에 구동 연결된 출력축을 구비하고, 제1 전동기 및 제2 전동기를 구비하고, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3 회전요소를 구성하는 플래니터리 기어로서, 상기 제1 회전요소에 상기 제1 전동기가 접속되고, 상기 제2 회전요소에 상기 입력축이 접속되고, 상기 제3 회전요소에 중간 전동축과 상기 제2 전동기가 접속되는 동력분배용 플래니터리 기어를 구비함과 함께, 복수의 변속단을 가지고, 상기 중간 전동축으로부터 전달되는 동력을 상기 출력축에 출력하는 변속단을 구비한 하이브리드 구동장치에 있어서, 변속기를, 지금까지도 설명해 온 바와 같이, 이하의 구성으로 하는 것이 바람직하다.
즉, 변속기는, 제1, 제2 브레이크와, 상기 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1, 제2, 제3 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하고, 제1 플래니터리 기어와 제2 플래니터리 기어로 이루어지는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고, 상기 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어는, 공히, 선기어, 캐리어, 링기어를 구비하여 구성되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 선기어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소가 결합되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소와 제2 플래니터리 기어의 링기어가 결합되고, 상기 제1 플래니터리 기어의 링기어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소와 제2 플래니터리 기어의 캐리어가 결합되고, 상기 제2 플래니터리 기어의 선기어에 제4 회전요소가 결합되며, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 선택적으로 상기 중간 전동축에 연결됨과 함께, 상기 제1 브레이크에 의하여 선택적으로 비(非)회전부재에 연결되고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축에 선택적으로 연결됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 선택적으로 비회전부재에 연결되고, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력회전을 출력할 수 있고, 상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 선택적으로 상기 중간 전동축에 연결되는 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 중간 전동축의 회전속도를 증속하여 출력하는 증속 변속단은, 제2 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태로 실현하고, 상기 중간 전동축의 회전속도를 감속하여 출력하는 감속 변속단은, 제1 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태로 실현하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
「전달」에는, 회전이 그대로 직접 전달되는 상태 및, 증속 또는 감속하여 회전이 간접적으로 전달되는 상태를 포함한다.
「결합」은, 각 기어가 회전요소에 구비되어 있는 것, 및 기어 사이에서 동일한 회전요소로 구비되어 있는 것을 포함하며, 「중간 전동축에 연결」되면, 중간 전동축의 회전이 전달된다.
「비회전부재에 연결」에는, 브레이크에 의하여 케이스 등의 비회전부재로부터 직접 고정되는 상태 및, 비회전부재에 고정된 부재를 통하여, 브레이크에 의하여 비회전부재에 의하여 간접적으로 고정되는 상태를 포함한다.
또한, 「제2 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태」란, 이들 이외의 클러치 및 브레이크는 비(非)맞물림 상태에 있는 것을 의미하며, 「제1 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태」도 마찬가지로, 이들 이외의 클러치 및 브레이크는 비맞물림 상태에 있는 것을 의미한다.
이 구성을 채용함으로써, 제2 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 증속 변속단을 실현하여, 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 증속상태로 출력할 수 있다.
한편, 제1 클러치와 제1 브레이크를 작동시켜, 제4 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달하고, 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 앞서 설명한 감속단을 실현하여, 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소로부터 출력축에, 동력분배되어 변속기에 입력되어 오는 회전속도를 감속상태로 출력할 수 있다.
또한, 제1 클러치와 제2 브레이크가 실질적으로 더욱 잘 작동하는 변속단을 실현할 수 있다.
제3 클러치에 의하여 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소에 중간 전동축의 회전을 전달함과 함께, 제2 브레이크에 의하여 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소의 회전을 멈춤으로써, 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소(출력축)에 중간 전동축과는 역방향의 구동력 및 회전을 출력할 수 있어, 기계적인 변속으로 후진을 실현할 수 있다. 결과, 후진단에서 구동력을 얻고, 또한 장시간에 걸쳐서 후진을 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 후진에 수반하여, 모터 측에서 큰 발열을 수반하는 것도 피할 수 있다.
상기의 구성에 의하여, 상기 변속기의 상기 복수의 변속단에 관하여, 적어도, 상기 중간 전동축의 회전속도를 증속하여 상기 출력축에 출력하는 증속 변속단과, 상기 중간 전동축의 회전속도를 감속하여 상기 출력축에 출력하는 감속 변속단을 구비하는 것이 된다.
또한, 이 구성에 있어서도, 상기 제1 전동기 및 제2 전동기가 설치되는 전동기부와, 상기 변속기가 구비되는 변속기부 사이에, 상기 중간 전동축이 관통하는 격벽을 설치함으로써, 엔진, 전동기 혹은 그들 양쪽에서 발생되는 구동력을 변속기에 전동할 수 있는 구성에 있어서, 변속기부에 존재하는 경우가 있는 잡물(雜物)이 전동기부에 침입하여, 전동기의 동작에 영향을 미치는 것을 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 제2 브레이크에 추가하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소의 역전을 저지하는 1방향 클러치를 구비하고, 상기 제2 브레이크 및 상기 1방향 클러치가 택일적으로 작동하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
제1 클러치와 1방향 클러치가 작동하여 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소의 역전을 저지하는 하나의 변속단을 실현할 수 있음과 함께, 제3 클러치와 제2 브레이크가 작동하여 별도의 변속단을 실현할 수 있다. 결과, 제2 브레이크에 걸리는 부하를 전체로서 경감할 수 있어, 안정된 동작을 장기간에 걸쳐서 실현할 수 있다.
도 1은, 하이브리드 구동장치의 전체 개략구조를 나타내는 도면
도 2는, 제1 실시예의 변속기 근방의 구조의 상세를 나타내는 도면
도 3은, 제1 실시예의 개략도
도 4는, 제1 실시예의 작동표
도 5는, 제1 실시예의 속도선도
도 6은, 제1 실시예의 구동상태의 설명도
도 7은, 제1 실시예의 구동력선도
도 8은, 제2 실시예의 변속기 근방의 구조의 상세를 나타내는 도면
도 9는, 제2 실시예의 개략도
도 10은, 제3 실시예의 개략도
도 11은, 제3 실시예의 속도선도
도 12는, 제4 실시예의 개략도
도 13은, 제5 실시예의 개략도
도 14는, 제5 실시예의 작동표
도 15는, 제5 실시예의 속도선도
도 16은, 제6 실시예의 개략도
도 17은, 제6 실시예의 작동표
도 18은, 제6 실시예의 속도선도
도 19는, 제1 실시예의 별도의 실시예(제7 실시예)의 개략도
*부호의 설명*
HE : 하이브리드 구동장치
MC : 미션 케이스
E : 엔진
I : 입력축
D : 댐퍼(damper)
MG1 : 제1 전동기
PG0 : 동력분배용 플래니터리 기어
MG2 : 제2 전동기
In : 인버터
B : 배터리
MP : 전동기부
ECU : 전자제어장치
M1 : 제1 중간축
M2 : 제2 중간축(중간 전동축)
SC : 변속기
O : 출력축
C1 : 제1 클러치(마찰 맞물림 요소)
C2 : 제2 클러치(마찰 맞물림 요소)
C3 : 제3 클러치(마찰 맞물림 요소)
B1 : 제1 브레이크(마찰 맞물림 요소)
B2 : 제2 브레이크(마찰 맞물림 요소)
F11 : 1방향 클러치(마찰 맞물림 요소)
PG1 : 제1 플래니터리 기어
PG2 : 제2 플래니터리 기어
PGS : 플래니터리 기어 세트
PGR : 라비뇨형 플래니터리 기어 세트
s : 선기어
ca : 캐리어
r : 링기어
t : 전달부재
rm : 회전요소
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
본 발명의 실시예에 대하여, 이하 도면에 근거하여 설명한다.
하이브리드 구동장치(HE)는, 엔진(E)으로부터 구동력을 받는 입력축(I)과, 구동륜(미도시)에의 구동력을 출력하기 위한 출력축(O)을 구비하여 구성되어 있고, 도 1에 나타내는 하이브리드 구동장치(HE)에 있어서는, 입력축(I)과 출력축(O)을, 그들 축의 축방향을 따라서 구비하여 구성되어 있다. 물론, 본원 발명은, 이들 축을 축방향을 따라 구비한 구성에 한정되는 것이 아니고, 입력축과 출력축이 병렬배치로 되어 있어도 좋고, 임의이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 전동기(MG1, MG2) 및 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)가 설치되는 전동기부(MP)가 입력축(I) 측에 설치됨과 함께, 변속기(SC)가 설치되는 변속기부(SP)가 출력축(O) 측에 설치되어 있다. 전동기부(MP)와 변속기부(SP)의 경계부위에는, 격벽(SW)이 설치되어 있다. 이 격벽(SW)은, 미션 케이스(MC)와는 별개로 되어 있고, 전동기부(MP)로부터 고정볼트에 의하여 미션 케이스(MC)에 장착되어 있다.
하이브리드 구동장치(HE)는, 입력축(I)에서 출력축(O)으로 향함에 따라서, 제1 전동기(MG1), 동력분배용 플래니터리 기어(PG0), 제2 전동기(MG2)를 구비함과 함께, 또한 출력축(O) 측에 변속기(SC)를 구비하여 구성되어 있다.
이들 기기는, 개략, 입력축(I) 측에서 출력축(O) 측으로 향함에 따라서, 직경방향 폭이 작아지는 미션 케이스(MC)에 수납되어 구성되어 있다.
입력축(I)과 출력축(O) 사이에는, 이들 축과 동축으로, 제1 중간축(M1) 및 제2 중간축(M2)이 설치되어 있다. 입력축(I)과 제1 중간축(M1)은 댐퍼(D)를 통하여 접속되어 있어, 엔진 출력의 변동이 댐퍼(D)에 흡수되어, 제1 중간축(M1)에 전달된다. 제1 중간축(M1)과 제2 중간축(M2)은, 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)를 통하여 구동 전동 가능하게 접속되어 있다. 출력축(O)은, 이들 중간축(M1, M2)과 동축으로 설치되어 있다.
본원에 있어서는, 제2 중간축(M2)에 전동되어 온 구동회전속도를 출력축(O)에, 변속하여 혹은 같은 속도로 전달하는 기능을, 변속기(SC)가 수행한다. 따라서, 이 변속기(SC)의 입력요소는 제2 중간축(M2)이며 출력요소는 출력축(O)이 된다. 이 변속기(SC)의 입력요소를 「중간 전동축」이라 부르고 있다. 변속기(SC)는, 변속단으로서, 입력요소의 회전속도를 감속하여 출력하는 감속 출력단, 및 증속하여 출력하는 증속 변속단의 양쪽을 구비하고 있다.
본원에서는, 복수의 실시예를 설명하지만, 변속기(SC)보다 구동 전동 상류 측 (엔진(E) 측으로서 도 1 등에 있어서 격벽(SW)보다 좌측)의 구조는 공통된다. 따라서, 이하의 설명에서는, 우선, 변속기(SC)보다 상류 측 구조의 설명을 행함과 함께, 후에, 변속기(SC)를 포함하는 변속기 이후의 구조에 대하여 설명을 한다.
[변속기보다 구동 전동 상류 측의 구조]
제1 중간축(M1)으로부터 제2 중간축(M2)까지의 구동 전동은, 엔진(E) 측에서 변속기(SC) 측으로 향함에 따라서, 제1 전동기(MG1), 동력분배용 플래니터리 기어(PG0), 제2 전동기(MG2)를 설치하여 행하고 있다.
이들 양쪽 전동기(MG1, MG2)는, 전력의 공급을 받아서 동력을 발생하는 모터 로서의 기능과, 동력의 공급을 받아서 전력을 발생하는 제너레이터로서의 기능을 수행하는 것이 가능하도록 되어 있고, 그 동작은 전자제어장치(ECU)로부터의 제어지령에 따른다. 각각의 전동기(MG1, MG2)는, 인버터(In)를 통하여 배터리(B)에 전기적으로 접속되어 있어, 전력의 공급을 받아서 모터로서 작동하는 외에, 제너레이터로서 작동함으로써 발생한 전력을 배터리(B)에 축전시키는 것, 혹은, 다른 전동기에 보내어, 이를 구동하는 것이 가능하다.
또한, 이 전자제어장치(ECU)는, 후술하는 마찰 맞물림 요소의 맞물림 및 비맞물림의 동작상태도 제어하도록 구성되어 있어, 예컨대 미리 기억된 변속 맵(map)을 따라서, 차속과 차량에 요구되는 구동력(예컨대 엑셀의 밟음 양)에 근거하여, 적절한 변속단을 변속기(SC)에서 실현하기 위하여 마찰 맞물림 요소를 제어한다.
전자제어장치(ECU)에 의한 양 전동기(MG1, MG2)의 기본적인 제어형태를 간단히 설명하면, 제1 전동기(MG1)에 대하여서는, 엔진(E)을 연비가 가장 높은 동작상태(엔진의 효율을 가장 높게 할 수 있는 회전속도로 운전하는 상태)로, 엔진 회전을 유지하기 위하여 전동기(MG1)의 회전속도를 제어한다. 제2 전동기(MG2)에 대하여서는, 차량에 요구되는 요구 토크를 만족시키기 위하여 출력 토크를 제어한다.
동력분배용 플래니터리 기어(PG0)로는, 도시하는 예에서는, 선기어(s0), 피니언을 회전 가능하게 지지하는 캐리어(ca0) 및 링기어(r0)를 구비한 싱글 플래니터리 기어를 채용하고 있다. 이 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)는, 제1 중간축(M1)이 그 캐리어(ca0)와 일체로 회전하도록 접속됨과 함께, 제1 전동기(MG1)의 로터가 그 선기어(s0)와 일체로 회전하도록 접속되고, 또한, 그 링기어(r0)는, 제2 중간축(M2)과 일체로 회전하도록 접속되어 있다. 이 제2 중간축(M2)은, 제2 전동기(MG2)의 로터와 일체로 회전하도록 구성되어 있다.
이 접속 구조를 채용하였을 경우의, 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)의 속도선도(速度線圖)를 나타낸 것이 도 5 좌측의 도면이다. 도 5 우측의 도면은, 후술하는 제1 실시예에 구비되는 변속용 플래니터리 기어 세트(PGS1)의 동작에 대응한 도면이다.
속도선도에 있어서, 종축은, 각 회전요소의 회전속도에 대응하고 있다. 종축에 대응하여 기재하고 있는 「0」은 회전속도가 0인 것을 나타내고 있고, 위쪽이 양, 아래쪽이 음이다. 「1」「2」「-1」 등은, 기재의 대상이 되어 있는 플래니터리 기어 혹 플래니터리 기어 세트의 입력회전속도에 대한 비를 나타내고 있다. 횡방향으로 배치되는 각 세로선이, 표기하는 플래니터리 기어 혹은 플래니터리 기어 세트의 회전요소에 대응하고 있다. 각 회전요소에 대응하는 세로선 사이의 이격 거리관계는 회전요소에 구비되는 기어 사이의 기어비에 대응한다. 속도선도에 있어서, 복수의 세로선에 걸쳐서 뻗은 경사 굵은 선 혹은 가로 굵은 선이, 플래니터리 기어(혹은 플래니터리 기어 세트)의 하나의 동작상태를 나타낸다.
도 5 좌측에 나타내는 속도선도로 설명을 되돌아오면, 동(同) 도면에 있어서 좌단에 위치하는 세로선(「S0」라고 부기)은, 선기어(s0)인 제1 회전요소(rm1)에 대응하고 있고, 이 회전요소는, 제1 전동기(MG1)의 로터와 일체로 회전한다.
중앙에 위치하는 세로선(「Ca0」라고 부기)은, 캐리어(ca0)인 제2 회전요소(rm2)에 대응하고 있고, 이 회전요소는 엔진(E)으로부터의 구동회전을 받아, 제1 중간축(M1)과 일체로 회전한다. 도면 중 종축의 「1」의 옆에 기재되어 있는 「Er」은, 이것이 엔진 회전속도인 것을 나타내고 있다.
우측에 위치하는 세로선(「R0」라고 부기)은, 링기어(r0)인 제3 회전요소(rm3)에 대응하고 있고, 이 회전요소는 제2 중간축(M2) 및 이에 접속되어 있는 제2 전동기(MG2)의 로터와 일체로 회전한다.
이 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)의 경우, 제2 회전요소(rm2)가 입력요소이고, 제3 회전요소(rm3)가 출력요소이다. 그리고, 제2 중간축(M2)이 지금까지 설명해 온 「중간 전동축」이 된다.
도시하는 동작상태에 있어서, 경사 굵은 선은, 우상향이 되어 있는데, 제2 회전요소(rm2)인 캐리어(ca0)의 회전속도(엔진 회전속도(Er)에 대응함)보다, 선기어(s0)(제1 회전요소(rm1)) 측이 저속(도시하는 예에서는 0으로 함)이 되고, 링기어(r0)(제3 회전요소(rm3)) 측이 고속이 되어 있다. 즉, 오버 드라이브 상태를 나타내고 있다.
이 동작상태에서는, 제1 전동기(MG1)가 엔진 구동에 대한 반력(反力) 받이가 되어, 엔진(E)으로부터의 구동력이 분배되어, 제1 전동기(MG1) 및 제2 중간축(M2)에 전달된다. 이때, 제1 전동기(MG1)는 제너레이터로서 작동한다. 한편, 제2 중간축(M2)에는, 오버 드라이브 상태(제2 중간축(M2)이 엔진(E)의 회전속도보다 빠르게 도는 상태)에서, 잔여의 동력이 전동된다. 그리고, 제2 중간축(M2)에 있어서, 엔진 구동의 잔여분과, 제2 전동기(MG2)에 의하여 추가 혹은 삭감되는 구동력이, 변속 기(SC)에 전달된다.
미션 케이스(MC)의 외벽 하측에 오일 팬(op)이 장착되어 있다. 그리고, 이 오일 팬(op)과 미션 케이스(MC)의 외벽으로 둘러싸인 유실(油室) 내에 유압제어장치(OFC)가 배치되어 있다. 유압제어장치(OFC)는, 밸브바디라고도 불리며, 복수의 전자(電磁)제어밸브를 구비하고 있다. 그리고, 유압제어장치(OFC)는, 각 전자제어밸브를 동작시킴으로써, 하이브리드 구동장치(HE)의 각 부와 오일펌프(OP)를 연결하는 유로(油路)를 연통 또는 차단하는 제어를 행한다. 이에 의하여, 유압제어장치(OFC)는, 오일펌프(OP)로부터의 압유(壓油)를 제1 전동기(MG1), 제2 전동기(MG2), 및 변속기(SC) 등의 각 부에 공급하여 냉각이나 윤활을 행함과 함께, 오일펌프(OP)로부터의 압유를 공급 또는 차단하는 제어를 행함으로써 변속기(SC)의 브레이크(B1, B2)나 클러치(C1, C2, C3)로 이루어지는 마찰 맞물림 수단을 맞물림 또는 맞물림 해제시키는 동작제어를 행한다. 여기에서, 오일펌프(OP)는, 제2 전동기(MG2)보다도 엔진(E) 측에 있어서의 미션 케이스(MC) 내의 아래쪽 측에 배치되어 있다. 도면에 나타내는 오일펌프(OP)는, 엔진(E)의 구동력에 의하여 구동되는 기계식의 트로코이드 펌프로 구성되어 있다. 그리고, 오일펌프(OP)의 종동기어(OPg)가, 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)의 캐리어(ca0)와 일체로 회전하는 구동기어(PG0g)와 서로 맞물리도록 설치되어 있다. 또한, 오일펌프(OP)와 유압제어장치(OFC)는, 미션 케이스(MC)에 마련된 유로(or0)에 의하여 연통되고 있다. 여기서, 도시하지 않지만, 엔진(E)의 정지시에, 유압제어장치(OFC)에 압유를 공급 가능하게 하기 위하여, 전동(電動) 오일펌프를 구비하는 구성으로 하여도 좋다.
격벽(SW)의 내부에는, 유압제어장치(OFC)와 연통되는 직경방향 유로(or1) 및 축방향 유로(or2)가 형성되어 있다. 여기에서는, 직경방향 유로(or1)가, 미션 케이스(MC)의 단차(段差)부에 마련된 유로(or3)를 통하여 유압제어장치(OFC)에 연통되어 있다. 그리고, 제2 중간축(M2)에 마련되어 있는 유로(or4)에 유압제어장치(OFC)로부터의 오일을 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 이 제2 중간축(M2)의 유로(or4)로부터, 변속기(SC)나 제2 전동기(MG2) 등의 각 부에 오일이 공급된다. 여기서, 격벽(SW)의 직경방향 유로(or1) 및 축방향 유로(or2)는, 각각 복수 마련되어, 하이브리드 구동장치(HE)의 각 부에 각각 오일을 공급하도록 구성되어 있다.
[변속기를 포함하는 변속기 이후의 구동 전달]
본원에 있어서는, 변속기(SC)의 구성으로서 7가지의 실시예를 소개한다.
각 실시예의 관계를 설명하면, 제1∼제4 및 제7 실시예는 전진 4속 후진 1속을 실현하는 형태이며, 제5 실시예는 전진 6속 후진 1속을 실현하고, 제6 실시예는 전진 8속 후진 2속을 실현한다.
＜제1 실시예＞
이 실시예의 변속기 이후의 구체적 구성을 나타낸 것이 도 2이고, 개략도가 도 3이다.
이들 도면에서도 판명되는 바와 같이, 변속기(SC)는, 한 쌍의 싱글 플래니터리 기어(PG1, PG2)로 이루어지는 플래니터리 기어 세트(PGS1)를 구비하여 구성됨과 함께, 이 플래니터리 기어 세트(PGS1)를 구성하는 회전요소에 대응하여 복수의 마찰 맞물림 요소(C1, C2, C3, B1, B2, F1)가 구비되어 있다.
마찰 맞물림 요소로서는, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2) 및 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1) 및 제2 브레이크(B2)가 구비됨과 함께, 1방향 클러치(F1)가 구비되어 있다. 이들 마찰 맞물림 요소의 작동표를 나타낸 것이 도 4이다.
[구동 전동]
개략도인 도 3, 마찰 맞물림 요소의 작동표인 도 4, 속도선도인 도 5 우측의 도면, 각 변속단에 있어서의 구동 전동상태를 나타내는 도 6 및 구동력선도(驅動力線圖)인 도 7에 근거하여, 이하 설명한다.
플래니터리 기어 세트(PGS1)를 구성하는 한 쌍의 플래니터리 기어를, 변속기(SC)의 입력부재인 제2 중간축(M2)에서 출력축(O)으로 향함에 따라서, 제1 플래니터리 기어(PG1), 제2 플래니터리 기어(PG2)라 부르면, 개략도에서도 판명되는 바와 같이, 이들 플래니터리 기어(PG1, PG2)는, 각각 선기어(s1, s2), 캐리어(ca1, ca2) 및 링기어(r1, r2)를 구비한 3요소의 싱글 플래니터리 기어이다.
마찰 맞물림 요소와의 관계를 서술하자면, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되고, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)는 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2)에 연결되며, 제2 클러치(C2)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 제2 브레이크(B2)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되는 구성이 채용되어 있다. 이 캐리어(ca1)의 회전은, 1방향 클러치(F1)에 의하여 그 역회전을 저지당한다.
또한, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)가 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)와 연결됨과 함께, 출력축(O)에 구동 연결되고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)는 제1 클러치(C1)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달되는 구성이 채용되어 있다.
또한 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)는 제3 클러치(C3)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달되는 구성으로 되어 있다.
이 변속기(SC)의 속도선도는, 도 5 우측 도면에 나타내는 것이 된다. 따라서, 이 속도선도로부터, 변속에 수반하여 변속기(SC)에 오버 드라이브 상태로 입력되어 오는 경우가 있는 엔진 회전속도에 대하여, -1배∼2배 정도의 속도로, 회전하는 부재가 회전요소에 따라서는 존재하는 것을 알 수 있다.
속도선도의 위쪽에 기재되어 있는 것이, 각 플래니터리 기어를 구성하는 각 회전요소의 세로선과의 대응을 나타낸 것이다. 「R1, Ca1, S1」은, 각각, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1), 캐리어(ca1), 선기어(s1)를 나타내고 있고, 「R2, Ca2, S2」는, 각각, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2), 캐리어(ca2), 선기어(s2)를 나타내고 있다.
동 도면, 세로선과 회전요소의 대응에 관하여 설명하면, 우측에서 좌측으로 나아감에 따라서 순차로, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)가 설치되어 있는 회전요소(제1 회전요소(rm1)), 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)와 일체로 회전하도록 구성되고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2)가 설치되어 있는 회전요소(제2 회전요소(rm2)), 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)가 설치되고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)와 일체로 회전하는 회전요소(제3 회전요소(rm3)), 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)가 설치되어 있는 회전요소(제4 회전요소(rm4))가 위치하는 것이 된다. 따라서, 이 실시예에서는, 플래니터리 기어 세트(PGS1)가, 변속용 플래니터리 기어 세트에 상당한다.
제3 회전요소(rm3)는, 출력축(O)과 일체로 되어 있기 때문에, 변속기(SC)에 의하여 변속 후의 회전속도는, 출력이라고 덧붙여 기재되어 있는 우측에서 3번째 세로선 상에 기재되어 있는 「0」의 위치에 의하여, 그 상태에 있어서의 회전속도를 알 수 있다. 이후 설명하는 속도선도도, 이 기재양식에 따르고 있다.
속도선도에 기재된 「0」에 관하여 「1ST」, 「2ND」, 「3RD」, 「4TH」, 「REV」라고 부기하여, 각각의 변속상태와의 대응을 나타내고 있다. 여기에서, 「1ST」는 전진 1속단을, 「2ND」는 전진 2속단을, 「3RD」는 전진 3속단을, 또한 「4TH」는 전진 4속단을 각각 나타내고 있다. 또한, 「REV」는 후진단인 것을 나타내고 있다. 이후 설명하는 속도선도에 관하여서도, 이 기재양식에 따르고 있다. 덧붙이자면, 도 15 혹은 도 18에 있어서, 「5∼8TH」는 전진 5∼8속단을 각각 나타내고 있다. 또한, 「REV1」「REV2」는 후진 1단 및 후진 2단인 것을 나타내고 있다.
플래니터리 기어 세트(PGS1)에 있어서의, 각 회전요소의 순서 매김은, 전진 의 경우는 저속 측에서 고속 측으로 향함에 따른 순서 매김이 되고, 후진의 경우는 고속 측에서 저속 측으로 향하는 것이 된다. 어느 쪽의 경우도, 회전요소의 순서는 바뀌지 않는다.
이 실시예에 있어서의 변속기(SC)의 각 회전요소와, 각 마찰 맞물림 요소의 관계는, 도 3에서도 판명되는 바와 같이, 이하의 구조로 되고 있다.
제1 회전요소(rm1)는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정된다. 또한, 이 제1 회전요소(rm1)에는 제3 클러치(C3)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다.
제2 회전요소(rm2)는 제2 클러치(C2)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 제2 브레이크(B2)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정된다. 제3 회전요소(rm3)는 출력축(O)에 출력회전을 출력할 수 있다. 제4 회전요소(rm4)는 제1 클러치(C1)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다.
도 4는, 각 변속단에 있어서의 각 마찰 맞물림 요소(C1, C2, C3, B1, B2, F1)의 상태를 나타내는 작동표이다. 작동표에 있어서, 「○」는 그 마찰 맞물림 요소가 맞물림 상태에 있는 것을 나타내고 있고, 「빈칸」은, 마찰 맞물림 요소가 비(非)맞물림 상태에 있는 것을 나타내고 있다. 또한 [(○)]는, 1방향 클러치(F1)가 작동함으로써, 실질적으로 맞물림 상태와 마찬가지인 상태가 기재의 마찰 맞물림 요소(B2)로 실현하는 것을 나타내고 있다.
이 표에 나타내는 바와 같이, 본원에 관련되는 변속기(SC)에서는, 각 변속단 에 있어서 어느 2개의 마찰 맞물림 요소가 맞물림 상태로 유지되고, 나머지 마찰 맞물림 요소가 비맞물림이 됨으로써, 각 변속단을 실현한다.
＜변속＞
이상의 구성이 채용된 이 실시예에 있어서의 변속상태를 설명한다.
도 6은, 도 3에 대응하는 개략도 상에, 굵은 선으로 구동 전동을 나타낸 것이다. 도면상 위쪽으로부터, 전진 1속단, 전진 2속단, 전진 3속단, 전진 4속단 및 후진단에 있어서의 구동 전동상태를 나타내고 있다.
[1 전진 1속(1ST)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1) 및 1방향 클러치(F1)만이 맞물림 상태가 된다. 최상단에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제3 중간축(M3)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동된다. 제2 플래니터리 기어(PG2)에 있어서는, 1방향 클러치(F1)에 의하여 링기어(r2)의 역회전이 저지됨으로써, 선기어(s2)로부터의 입력회전이 감속되어, 캐리어(ca2)의 회전으로서 출력된다.
[2 전진 2속(2ND)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)만이 맞물림 상태가 된다. 위에서 2단째에 나타내는 바 와 같이, 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제3 중간축(M3)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동된다. 한편, 제1 플래니터리 기어(PG1), 제2 플래니터리 기어(PG2)로 구성되는 플래니터리 기어 세트(PGS1)에 관하여, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)의 회전이 저지됨으로써, 선기어(s2)로부터의 입력회전이 감속되어, 캐리어(ca2)의 회전으로서 출력된다. 이 상태에 있어서의 감속비는, 전진 1속보다 작아진다.
[3 전진 3속(3RD)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)만이 맞물림 상태가 된다. 위에서 3단째에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제3 중간축(M3)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동된다. 한편, 제2 클러치(C2)의 맞물림에 의하여 제2 플래니터리 기어(PG2)에 관하여, 그 선기어(s2)와 링기어(r2)의 회전속도는 동일하게 되기 때문에, 이 플래니터리 기어(PG2)는 고정된다. 결과, 제2 중간축(M2)의 회전이 그대로 출력축(O)에 전달되는, 소위, 직결(直結)상태가 된다.
[4 전진 4속(4TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2) 및 제1 브레이크(B1)만이 맞물림 상태가 된다. 아래에서 2단째에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2)가 맞물림으로써, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리 어(ca1)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동된다. 제1 플래니터리 기어(PG1)에 있어서는, 제1 브레이크(B1)에 의하여 선기어(s1)의 회전이 저지되어 있음으로써, 캐리어(ca1)로부터의 입력회전이 증속되어, 링기어(r1)의 회전으로서 출력된다.
이 상태에 있어서, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)에는 제2 중간축(M2)의 회전이 증속되어 전달되지만, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재임과 함께, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)가 설치되어 있는 제3 중간축(M3)(도 5의 속도선도에 있어서, 제4 회전요소(rm4)로 되어 있어 도면상, 좌측에서 4번째 세로선에 대응)은, 극히 고속으로 회전하는 것이 된다. 그러나, 이 실시예에 있어서는, 제3 중간축(M3)이, 변속기(SC)의 축심 위치에 설치되어 있기 때문에, 원심력 등의 영향을 받아, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
[5 후진(REV)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제3 클러치(C3) 및 제2 브레이크(B2)만이 맞물림 상태가 된다. 최하단에 나타내는 바와 같이, 제3 클러치(C3)가 맞물림으로써, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동된다. 제1 플래니터리 기어(PG1)에 있어서는, 제2 브레이크(B2)에 의하여 캐리어(ca1)의 회전이 저지되어 있음으로써, 선기어(s1)로부터의 입력회전이 역전되어, 링기어(r1)의 회전으로서 출력된다.
도 7은, 상기한 바와 같이 하여 4단 변속 가능한, 본원에 관련되는 하이브리드 구동장치에 있어서, 그 변속상태를 나타낸 것이다.
횡축은 차속(車速)을, 종축은 구동력을 나타내고 있다. 그리고, 아래쪽에서 우상향 방향으로 뻗은 3개의 일점쇄선으로, 차속의 증가에 수반하는 변속 경계를 나타내고 있다. 동 도면상 화살표의 좌측에 기재되어 있는 변속단이 변속 전의 변속단을 나타내고, 화살표의 우측에 기재되어 있는 변속단이 변속 후의 변속단을 나타내고 있다. 상기 전자제어장치(ECU)에서는, 이 도면에 나타내는 바와 같은 맵(map)에 근거하여 변속기(SC)에 있어서 변속하여야 할 변속단을 결정하여, 마찰 맞물림 요소를 적절하게 제어한다. 결과, 전동기 측의 부하를 작게 할 수 있어, 콤팩트한 기기를 사용할 수 있다.
이상이, 이 실시예에 있어서의 변속에 수반하는 구동 전동상태의 설명인데, 이하, 도 2를 참조하면서, 플래니터리 기어 세트(PGS1)와, 마찰 맞물림 요소의 배치관계 및, 미션 케이스(MC)에 대한 수납관계에 관하여 설명한다.
동 도면에서도 판명되는 바와 같이, 본원의 하이브리드 구동장치(HE)에서는, 클러치(C1, C2, C3) 및 브레이크(B1, B2)로서는, 다판(多板)식의 것을 채용하고 있다.
클러치(C1, C2, C3)는, 클러치 허브(ch) 측에 설치되는 복수의 마찰판을, 클러치 드럼 측에 설치되는 복수의 마찰 상대판에, 유압에 의하여 축방향으로 이동되는 피스톤의 슬라이딩에 의하여 가압함으로써, 클러치 입력부재(예컨대 클러치 드럼)와 클러치 출력부재(상기 클러치 드럼에 대한 클러치 허브) 사이의 구동 전동을 맞물림 상태에서 실현하고, 비맞물림 상태에서 구동 전동이 일어나지 않는 것으로 하고 있다.
브레이크(B1, B2)는, 브레이크 허브(bh) 측에 설치되는 복수의 마찰판을, 미션 케이스(MC) 측에 설치되는 복수의 마찰 상대판에, 유압에 의하여 축방향으로 이동되는 피스톤에 의하여 가압함으로써, 브레이크 허브(bh)에 연결되어 있는 회전부재의 회전을 저지하는 것으로 하고 있다.
1방향 클러치(F1)는, 본 예의 경우, 제1 브레이크(B1)의 피스톤(p)이 슬라이딩 가능하게 수납되는 브레이크 실린더(bc)의 내주측 면에 고정된 아우터 레이스(ol)와, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)에 일체화된 브레이크 허브(bh)에 연결된 이너 레이스(il) 사이에 스프래그(sprag)를 구비한 스프래그 타입의 1방향 클러치로 하고 있다.
각 마찰 맞물림 요소의 배치에 관하여 설명하면, 제2 전동기(MG2)와 플래니터리 기어 세트(PGS1) 사이의 축방향 거의 중앙부위에서, 내경 측(제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1) 및 제2 브레이크(B2)보다 내경 측)에 제1 클러치(C1)가 설치되어 있다.
그 제1 클러치(C1)에 대하여, 그 외경 측에, 제2 전동기(MG2) 측으로부터, 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)가 순차로 설치되어 있다. 그리고, 1방향 클러치(F1)는, 제1 클러치(C1)와 플래니터리 기어 세트(PGS1) 사이에서, 제1 브레이크(B1)의 브레이크 실린더(bc) 내경 측에 설치되어 있다.
도 2에서도 판명되는 바와 같이, 미션 케이스(MC)는, 입력축(I) 측에서 출력축(O) 측으로 감에 따라서, 그 직경방향 폭이 작게 구성되어 있다.
따라서, 제2 전동기(MG2)의 직경방향 외측 위치와 앞서 설명한 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)의 직경방향 외측 위치의 관계는, 후자 쪽이 전자 쪽보다 내측이 됨으로써, 출력축(O) 측만큼 폭을 차지하지 않는 하이브리드 구동장치가 실현되고 있다.
또한, 제1 클러치(C1)에 대하여, 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)는, 직경방향에서 외측에 설치됨과 함께, 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3) 및 제1 브레이크(B1)가, 제1 클러치(C1)에 대하여, 축방향에서 오버랩(위치적으로 중복되는 영역이 존재함)됨으로써, 축방향에 있어서도 콤팩트한 구성을 실현하고 있다.
그런데, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재[본 예의 경우는 클러치 허브(ch)에 연결되어 있는 제3 중간축(M3)(이 축은 본원에 있어서의 제1 전달부재(t1)를 이룸)로, 그 출력축 측 단부에 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)가 설치되어 있어, 플래니터리 기어 세트(PGS1)의 제4 회전요소(rm4)를 이룸]와, 제2 클러치(C2)의 출력 측 전달부재[본 예의 경우는 클러치 허브(ch)에 연결되어 있는 제2 전달부재(t2)로, 그 출력축 측 단부가 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)에 접속되어 있어, 플래니터리 기어 세트(PGS1)의 제2 회전요소(rm2)를 이룸]와, 제3 클러치(C3)의 출력 측 전달부재[본 예의 경우는 클러치 허브(ch)에 연결되어 있는 제3 전달부재(t3)로, 그 출력축 측 단부에 제1 플래니터리 기어(PG1) 의 선기어(s1)가 설치되어 있어, 플래니터리 기어 세트(PGS1)의 제1 회전요소(rm1)를 이룸]의 관계는, 도 2에서도 판명되는 바와 같이, 축심을 같이 하는 부재이며, 축심 부위에 제3 중간축(M3)(제1 전달부재(t1))이 설치되고, 그 직경방향 외측에, 순차로 제2 전달부재(t2), 제3 전달부재(t3)가 설치되어 있다.
앞서 설명한 도 5 우측에 나타내는 속도선도에 있어서, 전진 4속에 있어서의 이들 부재의 속도관계는, 직경방향 내측에 있는 부재일수록, 고속으로 되어 있어, 이 배치 구성을 채용함으로써, 본원과 같은 오버 드라이브 상태가 발생하는 하이브리드 구동장치에 있어서, 가장 고속으로 회전하는 경우가 있는 부재 M3(t1)를 축심 측에 설치함으로써, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
＜제2 실시예＞
이 실시예의 변속기(SC) 이후의 구체적인 구조를 도 8에, 그 개략도를 도 9에 나타냈다. 이 실시예의 제1 실시예와의 차이를 설명하면, 제1 실시예에 있어서는, 제1 클러치(C1)가, 제2 전동기(MG2)와 플래니터리 기어 세트(PGS1) 사이에 설치되어 있었음에 대하여, 이 실시예에서는, 제1 클러치(C1)가, 플래니터리 기어 세트(PGS2)의 출력축(O) 측에 설치되어 있는 점에 있다.
이 예에 있어서는, 제2 중간축(M2)과 제3 중간축(M3)은 스플라인에 의하여 일체로 회전하도록 연결되어 있다. 그리고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)로부터의 출력은, 이와 일체로 회전 가능하도록 설치되어 있는 아웃 풋 드 럼(OD) 및 제4 중간축(M4)을 통하여 출력축(O)에 전달되도록 구성되어 있다.
따라서, 개략도는 도 9에 나타내는 것이 되고, 마찰 맞물림 요소의 작동표는 도 4에 나타내는 것과 마찬가지로 된다. 또한, 속도선도는, 도 5 우측에 나타낸 것과 마찬가지로 된다.
이하, 도 8을 참조하면서, 이 형태에 있어서의 플래니터리 기어 세트(PGS2)와, 마찰 맞물림 요소(C1, C2, C3, B1, B2, F1)의 배치관계, 및, 미션 케이스(MC)에의 수납관계에 관하여 설명한다.
이 실시예에는, 변속용 플래니터리 기어 세트인 플래니터리 기어 세트(PGS2)가 구비되는데, 이 플래니터리 기어 세트(PGS2)를 끼우는 형태로 마찰 맞물림 요소가 설치되어 있다.
즉, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 전동기(MG2)와 플래니터리 기어 세트(PGS2) 사이에서, 그 내경 측(제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1) 및 제2 브레이크(B2)보다 내경 측)에 제2 클러치(C2)가 설치됨과 함께, 그 외경 측에 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1) 및 제2 브레이크(B2)가 설치되어 있다. 한편, 플래니터리 기어 세트(PGS2)에 대하여, 상기의 마찰 맞물림 요소와는 반대 측(출력축(O) 측)에 제1 클러치(C1)가 설치되어 있다.
1방향 클러치(F1)는, 제2 클러치(C2)와 플래니터리 기어 세트(PGS2) 사이에서, 제1 브레이크(B1) 브레이크 실린더(bc)의 내경 측에 설치되어 있다.
이 예에 있어서도 하이브리드 구동장치(HE)의 미션 케이스(MC)는, 입력축(I) 측에서 출력축(O) 측으로 감에 따라서, 그 축 직경방향 폭이 작게 구성되어 있다.
이 점에 관하여, 제2 전동기(MG2)의 직경방향 외측 위치와 앞서 설명한 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)의 직경방향 외측 위치의 관계에 있어서는, 후자 측이 전자 측보다 내경 측이 됨으로써, 직경방향에 있어서 폭을 가지지 않는 하이브리드 구동장치가 실현되어 있다.
또한, 제2 클러치(C2)에 대하여, 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)는, 직경방향에서 외측에 설치됨과 함께, 제3 클러치(C3) 및 제1 브레이크(B1)가, 제2 클러치(C2)에 대하여, 축방향에서 오버랩(위치적으로 중복되는 영역이 존재함)됨으로써, 축방향에 있어서도 콤팩트한 구성을 실현하고 있다.
이하, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재[본 예의 경우는, 클러치 허브(ch)에 연결되어 있는 제1 전달부재(t1)로, 그 출력축 측 단부에 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)가 설치되어, 플래니터리 기어 세트(PGS2)의 제4 회전요소(rm4)가 됨]와, 제2 클러치(C2)의 출력 측 전달부재[본 예의 경우는 클러치 허브(ch)에 연결되어 있는 제2 전달부재(t2)로, 그 출력축 측 단부가 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)에 접속되어, 플래니터리 기어 세트(PGS2)의 제2 회전요소(rm2)가 됨]와, 제3 클러치(C3)의 출력 측 전달부재[본 예의 경우는 클러치 허브(ch)에 연결되어 있는 제3 전달부재(t3)로, 그 출력 측 단부가 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)에 접속되어 있는, 플래니터리 기어 세트(PGS2)의 제1 회전요소(rm1)가 됨]의 관계에 대하여 설명한다.
도 8에서도 판명되는 바와 같이, 제3 중간축(M3), 제1 전달부재(t1), 제2 전달부재(t2), 제3 전달부재(t3)는, 축심을 같이 하는 부재이며, 축심 부위에 제3 중 간축(M3)이 설치됨과 함께, 그 직경방향 외측에, 제1 전달부재(t1), 제2 전달부재(t2)가 축방향의 위치를 달리 하여 설치되어 있다. 제3 전달부재(t3)는 제2 전달부재(t2)보다 직경방향 외측에 설치되어 있다. 제2 전달부재(t2), 제3 전달부재(t3)는 도면상 좌측에서 우측으로 구동을 출력 가능하게 되어 있고, 제1 전달부재(t1)는, 도면상 우측에서 좌측으로 구동을 출력 가능하게 되어 있다.
앞서 설명한 도 5에 나타내는 속도선도에 있어서, 전진 4속에 있어서의 이들 부재의 속도는, 제1 전달부재(t1)가 가장 고속이 되지만, 이 배치 구성을 채용함으로써, 본원과 같은 오버 드라이브 상태가 발생하는 하이브리드 구동장치에 있어서, 가장 고속으로 회전하는 경우가 있는 부재를 가능한 한 축심 측에 설치함으로써, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
＜제3 실시예＞
제3 실시예의 개략도인 도 10, 마찰 맞물림 요소의 작동표인 도 4, 속도선도인 도 11에 근거하여, 먼저, 이 형태의 구동 전동에 관하여 설명한다.
이 실시예에 있어서도, 변속용 플래니터리 기어 세트인 플래니터리 기어 세트(PGS3)를 구성하는 한 쌍의 플래니터리 기어(PG)를, 변속기(SC)의 입력부재인 제2 중간축(M2)에서 출력축(O)으로 향함에 따라서, 제1 플래니터리 기어(PG1), 제2 플래니터리 기어(PG2)라 부르면, 이들 플래니터리 기어는, 각각 선기어(s1, s2), 캐리어(ca1, ca2) 및 링기어(r1, r2)를 구비한 싱글 플래니터리 기어이다.
마찰 맞물림 요소와의 관계를 서술하면, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기 어(r1)는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되고, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)는 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2)에 연결되며, 제2 클러치(C2)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 제2 브레이크(B2)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되는 구성이 채용되어 있다. 이 회전이 1방향 클러치(F1)에 의하여 역전 방지되는 것도 앞서의 예와 마찬가지이다.
또한, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)는 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에 연결됨과 함께, 제1 클러치(C1)에 의하여 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달되고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)는 출력축(O)에 구동 연결되는 구성이 채용되어 있다.
또한 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)는, 제3 클러치(C3)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달되도록 구성되어 있다.
이 변속기(SC)의 속도선도는, 도 11에 나타내는 것이 된다. 이 속도선도로부터, 변속에 수반하여 변속기(SC)에 오버 드라이브 상태로 입력되어 오는 경우가 있는 엔진 회전속도에 대하여, -1배∼2배 정도의 속도로, 회전하는 회전요소가 존재하는 것을 알 수 있다.
각 플래니터리 기어(PG)를 구성하는 3개의 요소와 세로선의 대응을, 속도선도 위쪽에 나타냈다. 「R1, Ca1, S1」은, 각각, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1), 캐리어(ca1), 선기어(s1)에 대응하는 것을 나타내고 있고, 「R2, Ca2, S2」는, 각각, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2), 캐리어(ca2), 선기어(s2)에 대응하는 것을 나타내고 있다.
동 도면에 나타나는 세로선에 관하여 설명하면, 우측에서 좌측으로 나아감에 따라서 순차로, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)가 설치되어 있는 회전요소(플래니터리 기어 세트(PGS3)에 관하여 제1 회전요소(rm1)가 됨), 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)와 일체로 회전하도록 구성되고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2)가 설치되어 있는 회전요소(플래니터리 기어 세트(PGS3)에 관하여 제2 회전요소(rm2)가 됨), 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)와 일체로 회전하는 회전요소(플래니터리 기어 세트(PGS3)에 관하여 제3 회전요소(rm3)가 됨), 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1) 및 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)가 설치되어 있는 회전요소(플래니터리 기어 세트(PGS3)에 관하여 제4 회전요소(rm4)가 됨)가 위치되는 구성이 된다.
상기 제3 회전요소(rm3)는, 출력축(O)과 일체로 되어 있기 때문에, 변속기(SC)에 의한 변속 후의 회전속도는, 출력이라고 덧붙여 기재되어 있는 좌측에서 2번째의 세로선 상에 표시되어 있는 「○」에 의하여, 그 상태에 있어서의 회전속도를 알 수 있다.
속도선도에 기재된 ○에 관하여 「1ST」, 「2ND」, 「3RD」, 「4TH」, 「REV」라고 부기하여, 각각의 변속단과의 대응을 나타내고 있다. 이들 표기의 식별은, 앞서 제1 실시예에서 기재한 것과 마찬가지이다.
플래니터리 기어 세트(PGS3)에 있어서의, 각 회전요소의 순서 매김은, 전진의 경우는 저속 측에서 고속 측으로 향함에 따른 번호 매김이 되고, 후진의 경우는 고속 측에서 저속 측으로 향하는 순서에서의 번호 매김이 된다. 어느 쪽의 경우도, 회전요소의 번호 순서는 바뀌지 않는다.
이 실시예에 있어서의 변속기의 각 회전요소와, 각 마찰 맞물림 요소의 관계는, 도 10에서도 판명되는 바와 같이, 이하의 구조로 되어 있다. 제1 회전요소(rm1)는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되고, 제2 회전요소(rm2)는 제2 클러치(C2)에 의하여 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달되고, 제2 브레이크(B2)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정된다. 또한, 제3 회전요소(rm3)는 출력축(O)에 출력회전을 출력할 수 있고, 제4 회전요소(rm4)는 제1 클러치(C1)에 의하여 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다. 또한, 제1 회전요소(rm1)에는 제3 클러치(C3)에 의하여 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다. 이 관계는, 앞서, 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지이다.
이 실시예에 있어서도, 각 마찰 맞물림 요소의 맞물림 및 비맞물림 상태의 선택은, 도 4에 나타내는 작동표에서 나타낸 조합과 동일하다. 따라서, 변속기(SC)에서는, 각 변속단에 있어서 어느 2개의 마찰 맞물림 요소가 맞물림 상태로 유지되고, 나머지 마찰 맞물림 요소가 비맞물림이 되어, 각 변속단을 실현할 수 있다.
＜변속＞
이상의 구성이 채용된 이 실시예에 있어서의 변속상태를, 작동표, 속도선도에 근거하여 설명한다.
[1 전진 1속(1ST)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1) 및 1방향 클러치(F1)만이 맞물림 상태가 된다. 제3 중간축(M3)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동되고, 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에 이 회전이 전동된다. 제2 플래니터리 기어(PG2)에 있어서는, 1방향 클러치(F1)에 의하여 링기어(r2)의 역회전이 저지됨으로써, 선기어(s2)로부터의 입력회전이 감속되어, 캐리어(ca2)의 회전으로서 출력축에 출력된다.
[2 전진 2속(2ND)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)만이 맞물림 상태가 된다. 제3 중간축(M3)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동되고, 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에 이 회전이 전동된다. 한편, 제1 플래니터리 기어(PG1), 제2 플래니터리 기어(PG2)로 구성되는 플래니터리 기어 세트(PGS3)에 관하여, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)의 회전이 저지됨으로써, 선기어(s1, s2)로부터의 입력회전이 감속되어, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)의 회전으로서 출력축(O)에 출력된다. 이 상태에 있어서의 감속비는, 전진 1속보다 작아진다.
[3 전진 3속(3RD)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러 치(C1)와 제2 클러치(C2)만이 맞물림 상태가 된다. 이 상태에서, 제3 중간축(M3)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동되고, 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에 이 회전이 전동된다. 제1 플래니터리 기어(PG1)에 관하여서는, 선기어(s1)와 캐리어(ca1)의 회전속도가 동일하게 되고, 제2 플래니터리 기어(PG2)에 관하여서는, 선기어(s2)와 링기어(r2)의 회전속도는 동일하게 되기 때문에, 이들 플래니터리 기어(PG)는 고정된 상태가 된다. 결과, 제2 중간축(M2)의 회전이 그대로 출력축(O)에 전달되는, 소위, 직결(直結)상태가 된다.
[4 전진 4속(4TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2) 및 제1 브레이크(B1)만이 맞물림 상태가 된다. 제2 클러치(C2)가 맞물림 함으로써, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1) 및 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동된다. 제1 플래니터리 기어(PG1)에 있어서는, 제1 브레이크(B1)에 의하여 링기어(r1)의 회전이 저지되어 있음으로써, 캐리어(ca1)로부터의 입력회전이 증속되어, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)의 회전으로서 출력된다.
이 상태에 있어서, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1) 및 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에는 제2 중간축(M2)의 회전이 증속되어 전달되지만, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재인 제1 전달부재(t1)(속도선도에 있어서, 제4 회전요소(rm4)로 되어 있어, 도면상, 좌단의 세로선에 대응함)는, 극히 고속으로 회 전하는 것이 된다. 그러나, 이 실시예에 있어서는, 이 제1 전달부재(t1)가, 제3 중간축(M3)에 대하여, 그 바로 외측의 변속기 축심 측(내경 측)에 설치되어 있기 때문에, 원심력 등의 영향을 받아, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
이 점, 이 제3 실시예에서는, 제2 실시예와 같이, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2)의 출력 측 전달부재인 제2 전달부재(t2)와, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재인 제1 전달부재(t1)의 양쪽을, 축 직경방향에 있어서 제3 중간축(M3)의 바로 외경 측에, 양자 간의 축방향 위치를 달리 하여 위치함으로써, 문제의 발생을 방지하고 있다.
[5 후진(REV)]
이 변속단에 있어서는, 도 4의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제3 클러치(C3) 및 제2 브레이크(B2)만이 맞물림 상태가 된다. 제3 클러치(C3)가 맞물림으로써, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)에 제2 중간축(M2)의 회전이 전동된다. 제1 플래니터리 기어(PG1)에 있어서는, 제2 브레이크(B2)에 의하여 캐리어(ca1)의 회전이 저지되어 있음으로써, 링기어(r1)로부터의 입력회전이 역전되어, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 캐리어(ca2)의 회전으로서 출력축에 출력된다.
＜제4 실시예＞
이상, 지금까지 설명해 온 실시예에 있어서는, 싱글 플래니터리 기어를 한 쌍 구비하여, 플래니터리 기어를 구성하는 각 요소를 적절하게 연결함으로써, 변속용 플래니터리 기어 세트(PGS1, PGS2, PGS3)를 구성하였지만, 제4 실시예는, 소위, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트 PGR(PGS4)을 변속용 플래니터리 기어 세트로서 사용하는 예이다.
이 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 선기어(s1, s2)에 대하여, 공통의 캐리어(cc)와, 링기어(rc)를 구비하여 구성되어 있다.
또한, 구체적으로는, 롱 피니언(lp) 및 쇼트 피니언(sp)을 지지하는 공통 캐리어(cc)를 가지고, 이 롱 피니언(lp)을, 쇼트 피니언(sp), 일방의 선기어(s2) 및 공통 링기어(rc)에 맞물려서 이루어지고, 쇼트 피니언(sp)이 타방의 선기어(s1)에 맞물려져 있다.
그리고, 타방의 선기어(s1)와 공통 캐리어(cc) 및 링기어(rc)로 구성되는 제1 플래니터리 기어(PG1)는, 공통 캐리어(cc)가 한 쌍의 서로 맞물리는 피니언을 회전 가능하게 지지하도록 구성되어 있어, 더블 피니언형의 플래니터리 기어가 되는 구조로 되어 있다.
일방의 선기어(s2)와 공통 캐리어(cc) 및 링기어(rc)로 구성되는 제2 플래니터리 기어(PG2)는, 공통 캐리어(cc)는 단일의 피니언을 회전 가능하게 지지하도록 구성되어 있어, 싱글 피니언형의 플래니터리 기어가 되는 구조로 되어 있다.
여기서, 이 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)를 구성하는 각 요소와, 마찰 맞물림 요소와의 연결 관계를 이하에 설명한다.
이 실시예의 개략인 도 12에 나타내는 바와 같이, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)는 제1 클러치(C1)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달되고, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정된다. 또한, 제3 클러치(C3)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다. 또한, 공통 캐리어(cc)는 제2 클러치(C2)에 의하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 제2 브레이크(B2)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되는 구조가 채용되어 있다. 이 예의 경우도, 1방향 클러치(F1)에 의하여, 그 역회전이 저지된다. 또한, 그 링기어(rc)는 출력축(O)에 구동 연결되는 구성이 채용되어 있다.
이 구조를 채용함으로써, 앞서 도 4에서 나타낸 작동표에 따라서, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)의 상태를 제어함으로써, 전진 1속, 전진 2속, 전진 3속 및 전진 4속을 실현할 수 있다.
또한, 이 변속기(SC)에도 제3 클러치(C3)가 구비되지만, 이 제3 클러치(C3)가, 상기 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되는 경우가 있는 타방의 선기어(s1)에, 중간축(M2)의 회전을 선택적으로 전달 가능하게 함으로써, 앞서의 예와 마찬가지로 후진단도 실현하는 것이 가능하게 된다.
이 예에서는, 속도선도는 생략하지만, 변속용 플래니터리 기어 세트가 되는 플래니터리 기어 세트(PGS4)에 관하여, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)가 설치되는 제1 회전요소는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되고, 공통의 캐리어(cc)에 연결되어 있는 제2 회전요소는 제2 클러치(C2) 에 의하여 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다. 또한, 공통의 링기어(rc)가 설치되는 제3 회전요소는 출력축(O)에 출력회전을 출력할 수 있고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)가 설치되는 제4 회전요소는 제1 클러치(C1)에 의하여 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다.
또한, 제2 회전요소에는 역전용으로, 제3 클러치(C3)를 통하여 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전달된다.
이상이, 이 실시예에 있어서의 변속에 수반하는 구동 전동상태의 설명인데, 이하, 이 형태에 있어서의 플래니터리 기어 세트와, 마찰 맞물림 요소의 배치관계에 대하여 설명한다.
이 예에서는, 플래니터리 기어 세트(PGS4)를 끼우는 형태로 마찰 맞물림 요소가 설치되어 있다.
즉, 제2 전동기(MG2)와 변속용 플래니터리 기어 세트(PGS4) 사이에서, 그 내경 측에 제1 클러치(C1)가 설치됨과 함께, 그 외경 측에 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1)가 설치되어 있다. 한편, 플래니터리 기어 세트(PGS4)에 대하여, 상기의 마찰 맞물림 요소와는 반대 측(출력축(O) 측)에 제2 클러치(C2)가 설치되어 있다. 제2 브레이크(B2)는 제2 클러치(C2)의 외경 측에 설치되고, 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2) 사이에 1방향 클러치(F1)가 설치되어 있다.
또한, 제1 클러치(C1)에 대하여, 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)는, 직경방향에서 외측에 설치됨과 함께, 제3 클러치(C3)가, 제1 클러치(C1)에 대하여, 축방향에서 오버랩(위치적으로 중복되는 영역이 존재함)됨으로 써, 축방향에 있어서도 콤팩트한 구성을 실현하고 있다.
이 실시예에서는, 제2 중간축(M2)의 아래 측은, 제1 클러치(C1)의 위치를 넘어서, 플래니터리 기어 세트(PGS4)의 출력축(O) 측인 제2 클러치(C2)의 입력 위치까지 뻗어나온다.
그리고, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재[제1 전달부재(t1)로, 그 출력축 측 단부에, 선기어(s2)가 설치되어 있어, 플래니터리 기어 세트(PGS4)의 제4 회전요소가 됨]와, 제2 클러치(C2)의 출력 측 전달부재[제2 전달부재(t2)로, 그 출력축 측 단부가, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트의 캐리어(cc)에 접속되어, 플래니터리 기어 세트(PGS4)의 제2 회전요소가 됨]의 관계에 대하여서는, 도 12에서도 판명되는 바와 같이, 제1 전달부재(t1), 제2 전달부재(t2)는, 그 회전 축심을 같이 하는 부재이며, 축심 부위에 제3 중간축(M3)[이는 제2 중간축(M2)의 회전을 제2 클러치(C2)의 입력 측에 전달하고 있음]이 설치됨과 함께, 그 직경방향 외측에, 제1 전달부재(t1)가, 또한 외경 측에 제2 전달부재(t2)가 설치되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전진 4속에 있어서의 이들 부재의 속도는, 제1 전달부재(t1)가 가장 고속이 되지만, 이 배치구성을 채용함으로써, 본원과 같은 오버 드라이브 상태가 발생하는 하이브리드 구동장치(HE)에 있어서, 가장 고속으로 회전하는 경우가 있는 부재를 가능한 한 축심 측에 설치함으로써, 예컨대, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
이상 설명해 온, 제1에서 제4 실시예에 있어서는, 이하의 작용효과를 가져오 는 하이브리드 구동장치가 되어 있다.
1. 2모터 스플릿 방식을 채용하면서, 비교적 단순한 구조의 변속기(SC)를 채용하여, 변속기에 있어서 입력회전속도를 증속하는 증속 변속단 및 후진단을 실현 가능하다.
2. 엔진 회전속도가 증속되어 변속기에 입력되는 상태가 실현되지만, 전체 변속단에 있어서, 마찰 맞물림 요소의 출력 전달부재가 과도한 회전이 되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 변속비를 크게 하는 하이브리드 구동장치는, 출력 전달부재의 회전속도가 빨라지는 경향이 있기 때문에 유리하다.
3. 변속 제어 중에 클러치의 맞물림, 비맞물림 제어와 다른 클러치의 비맞물림, 맞물림 제어를 동시에 행할 필요가 없으므로, 변속쇼크가 쉽게 나지 않는다.
[한층 더 다단화된 실시예]
지금까지 설명해 온 실시예는, 전진 4단·후진 1단을 변속기로 실현 가능한 하이브리드 구동장치의 예이지만, 이하에 나타내는 제5 실시예, 제6 실시예는, 한층 더 다단화된 예이다.
제5 실시예에 있어서는 전진 6단·후진 1단을 실현하고 있고, 제6 실시예에서는, 전진 8단·후진 2단을 실현하고 있다.
이하, 이들의 실시예를, 개략도, 작동표 및 속도선도에 근거하여 설명한다.
이들 실시예에 있어서도, 변속기에 대한 입력까지의 구조는, 앞서 설명한 구 조와 마찬가지이며, 엔진(E) 측에서 출력축(O) 측으로 향하여, 제1 전동기(MG1), 동력분배용 플래니터리 기어(PG0), 제2 전동기(MG2)를 구비하여 구성되어 있고, 동력분배용 플래니터리 기어(PG0)의 링기어(r0)의 회전이 변속기(SC)에 입력된다. 따라서, 오버 드라이브 상태에 있는 고속의 회전이 입력되는 상태도 발생한다.
＜제5 실시예＞
도 13은, 이 실시예의 개략도를 나타내고, 도 14에 작동표를, 도 15에 속도선도를 나타낸다.
개략도에 나타내는 바와 같이, 이 형태에 있어서의 변속기(SC)에 구비되는 플래니터리 기어 세트(PGS5)는, 입력 측에 구비되는 제1 플래니터리 기어(PG1)와, 출력 측에 구비되는 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 조합으로서 구성되어 있다. 이 예에 있어서는, 이 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)가 변속용 플래니터리 기어 세트에 상당한다. 제1 플래니터리 기어(PG1)는, 변속기(SC)에 대한 입력회전을 변속하여 그 변속용 플래니터리 기어 세트에 전달하고 있기 때문에다.
제1 플래니터리 기어(PG1)는, 선기어(s1), 캐리어(ca1), 링기어(r1)를 구비한 싱글 플래니터리 기어이다. 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)는, 한 쌍의 선기어(s2, s3), 공통의 캐리어(cc) 및 공통의 링기어(rc)를 구비하여 구성되어 있다. 이 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)는 미션 케이스(MC)에 상시 고정되어 있다.
이 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)는, 한 쌍의 선기어(s2, s3)에 대하 여, 공통의 캐리어(cc) 및 링기어(rc)를 구비하여 구성되어 있다. 더욱 상세하게는, 롱 피니언(lp) 및 쇼트 피니언(sp)을 지지하는 공통 캐리어(cc)를 가지며, 롱 피니언(lp)을, 쇼트 피니언(sp), 일방의 선기어(s2) 및 공통 링기어(rc)에 맞물려서 이루어지고, 쇼트 피니언(sp)이 타방의 선기어(s3)에 맞물리는 구성으로 되어 있는데, 입력 측에 설치되는 선기어(s2), 공통 캐리어(cc) 및 링기어(rc)로 이루어지는 플래니터리를 제2 플래니터리 기어(PG2)라고, 출력 측에 설치되는 선기어(s3), 공통 캐리어(cc) 및 링기어(rc)로 구성되는 플래니터리를 제3 플래니터리 기어(PG3)라고 부르면, 제2 플래니터리 기어(PG2)는 싱글 플래니터리 기어로 되어 있고, 제3 플래니터리 기어(PG3)는, 더블 피니언형의 플래니터리 기어로 되어 있다.
도 15에 나타내는 속도선도에 있어서는, 동 도면 좌측에, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 작동상태에 관한 속도선도를 나타내고, 동 도면 우측에 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 작동상태에 관한 속도선도를 나타낸다.
동 도면 좌측의 속도선도에 있어서, 도면 위쪽에 세로선과 제1 플래니터리 기어(PG1)를 구성하는 각 요소의 대응을 나타내고 있다. 여기에서, 「S1, Ca1, R1」은, 각각 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)가 설치된 회전요소, 캐리어(ca1)에 연결된 회전요소, 링기어(r1)가 설치된 회전요소인 것을 나타내고 있다.
동 도면 우측의 속도선도에 있어서, 도면 위쪽에 세로선과 제2, 3 플래니터리 기어(PG2, PG3)를 구성하는 각 요소의 대응을 나타내고 있다. 여기에서, 「S2, Ca2, R2」는, 각각 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)가 설치된 회전요소, 캐 리어(cc)에 연결된 회전요소, 링기어(rc)가 설치된 회전요소인 것을 나타내고 있다. 「S3, Ca3, R3」는, 각각 제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3)가 설치된 회전요소, 캐리어(cc)에 연결된 회전요소, 링기어(rc)가 설치된 회전요소인 것을 나타내고 있다. 라비뇨형 플래니터리 기어(PGR)의 경우는, 제2 플래니터리 기어(PG2)와 제3 플래니터리 기어(PG3) 사이에서, 캐리어(cc) 및 링기어(rc)는 공통이다.
도 13으로 되돌아가서, 이 예에 있어서는, 일방의 선기어(제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3))는 제1 클러치(C1)에 의하여, 제1 플래니터리 기어(PG1)에 의하여 감속된 감속회전이 선택적으로 전달되고, 타방의 선기어(제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2))는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정된다. 또한, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 캐리어(cc)는 제2 클러치(C2)에 의하여, 변속기(SC)의 입력회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 제2 브레이크(B2)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되는 구조가 채용되어 있다. 또한, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGS)의 링기어(rc)는 출력축(O)에 구동 연결된다.
또한, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 캐리어(cc)는, 1방향 클러치(F1)에 의하여 그 역회전이 저지되는 구성이 됨과 함께, 후진단을 실현하기 위하여, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(cc)의 회전이 제3 클러치(C3)에 의하여 선택적으로 전달되는 구성이 채용되어 있다.
＜변속＞
[1 전진 1속(1ST)]
이 변속단에 있어서는, 도 14의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1) 및 1방향 클러치(F1)만이 맞물림 상태가 된다. 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3)가 설치된 제1 전달부재(t1)에, 입력회전에 대하여 감속된 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이 전달된다. 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)에 있어서는, 1방향 클러치(F1)에 의하여 공통 캐리어(cc)의 역회전이 저지됨으로써, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3)로부터의 입력회전이 감속되어, 공통 링기어(rc)의 회전으로서 출력축(O)에 출력된다.
[2 전진 2속(2ND)]
이 변속단에 있어서는, 도 14의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)만이 맞물림 상태가 된다. 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3)가 설치된 제1 전달부재(t1)에, 입력회전에 대하여 감속된 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이 전달된다. 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)에 있어서는, 제1 브레이크(B1)에 의하여 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)의 회전이 저지됨으로써, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3)로부터의 입력회전이 감속되어, 공통 링기어(rc)의 회전으로서 출력축에 출력된다. 이 상태에 있어서의 감속비는, 전진 1속보다 작아진다.
[3 전진 3속(3RD)]
이 변속단에 있어서는, 도 14의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)만이 맞물림 상태가 된다. 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3)에 전달되는 상태에서, 입력회전이 공통의 캐리어(cc)에 전달된다. 결과, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이, 그대로 출력축(O)에 전달된다.
[4 전진 4속(4TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 14의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)만이 맞물림 상태가 된다. 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 입력회전이 감속된 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이 제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3)에, 변속기(SC) 입력회전이 공통 캐리어(cc)에 전달된다. 결과, 선기어(s3)의 회전에 대하여 증속상태에 있고, 공통 캐리어(cc)에 대하여 감속상태의 회전이, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 링기어(r3)의 회전으로서 출력된다.
[5 전진 5속(5TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 14의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2) 및 제3 클러치(C3)만이 맞물림 상태가 된다. 제2 클러치(C2)가 맞물림으로 써, 변속기(SC)의 입력회전이 공통 캐리어(cc)에 전달됨과 함께, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)의 회전으로서 전달된다.
이 상태에 있어서, 제3 플래니터리 기어(PG3)에 관하여, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재인 제1 전달부재(t1)는, 극히 고속으로 회전하는 것이 된다. 그러나, 이 실시예에 있어서는, 이 제1 전달부재(t1)가, 중간축(M3)에 대하여, 그 바로 외측의 변속기(SC)의 축심 측(내경 측)에 설치되어 있기 때문에, 원심력 등의 영향을 받아, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
[6 전진 6속(6TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 14의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2) 및 제1 브레이크(B1)만이 맞물림 상태가 된다. 제2 클러치(C2)가 맞물림으로써, 변속기(SC)의 입력회전이 공통 캐리어(cc)에 전달된다. 그리고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)의 회전이, 제1 브레이크(B1)에 의하여 저지되어 있기 때문에, 공통 캐리어(cc)의 회전에 대하여 증속상태의 회전이, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 링기어(rc)의 회전으로서 출력된다.
이 증속는, 전진 5단보다 크다.
이 상태에 있어서, 제3 플래니터리 기어(PG3)에 관하여, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재인 제1 전달부재(t1)는, 전진 5속에 있어서의 상태보다도 고속으 로 회전하는 것이 된다. 그러나, 이 제1 전달부재(t1)가, 중간축(M3)에 대하여, 그 바로 외측의 변속기(SC)의 축심 측(내경 측)에 설치되어 있기 때문에, 원심력 등의 영향을 받아, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
이 실시예에 있어서의, 변속기(SC)의 입력회전과 출력회전의 관계는, 입력회전이 제2 중간축(M2)으로부터 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)에 전달되는 회전이며, 출력회전은, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 공통 링기어(rc)의 회전이 된다. 따라서, 변속기(SC)에 있어서는, 전진 5단, 전진 6단에서 오버 드라이브 상태(증속 변속단이 됨)가 실현되고 있는 것이 된다.
[7 후진(REV)]
이 변속단에 있어서는, 도 14의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제3 클러치(C3) 및 제2 브레이크(B2)만이 맞물림 상태가 된다. 제3 클러치(C3)가 맞물림으로써, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에, 감속된 입력회전인 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이 전동된다. 제2 플래니터리 기어(PG2)에 있어서는, 제2 브레이크(B2)에 의하여 캐리어(cc)의 회전이 저지되어 있음으로써, 선기어(s2)로부터의 입력회전이 역전되어, 공통 링기어(rc)의 회전으로서 출력축에 출력된다.
앞서도 나타낸 바와 같이, 이 실시예에 있어서는, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)가, 본원에 말하는 변속용 플래니터리 기어 세트에 상당하는데, 도 15에 나타내는 속도선도에 기재된 세로선의 아래쪽에 제1∼제4 회전요소(rm1, rm2, rm3, rm4)의 구별을 나타냈다.
＜제6 실시예＞
도 16은, 이 실시예의 개략도를 나타내며, 도 17에 작동표를, 도 18에 속도선도를 나타낸다.
개략도에 나타내는 바와 같이, 이 예에서도, 제5 실시예와 마찬가지로, 입력 측에 구비되는 제1 플래니터리 기어(PG1)와, 출력 측에 구비되는 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)를 조합시켜 구성되어 있다.
이 예에서는, 제1 플래니터리 기어(PG1)는, 선기어(s1), 캐리어(ca1), 링기어(r1)를 구비하고, 캐리어(ca1)가 서로 맞물리는 한 쌍의 피니언을 회전 가능하게 지지하는 더블 피니언형의 플래니터리 기어이다.
이 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)도, 한 쌍의 선기어(s2, s3)에 대하여, 공통의 캐리어(cc) 및 링기어(rc)를 구비하여 구성되어 있다. 이 예에서도, 롱 피니언(lp) 및 쇼트 피니언(sp)을 지지하는 공통 캐리어(cc)를 가지며, 롱 피니언(lp)을, 쇼트 피니언(sp), 일방의 선기어(s2) 및 공통 링기어(rc)에 맞물려서 이루어지고, 쇼트 피니언(sp)이 타방의 선기어(s3)에 맞물리는 구성이 채용되어 있는데, 입력 측에 설치되는 선기어(s2), 공통인 캐리어(cc) 및 링기어(rc)로 이루어지는 플래니터리를 제2 플래니터리 기어(PG2)라고, 출력 측에 설치되는 선기어(s3), 공통 캐리어(cc) 및 링기어(rc)로 구성되는 플래니터리를 제3 플래니터리 기 어(PG3)라고 부른다.
또한, 상기 제5 실시예에 대하여, 새로이 제4 클러치(C4)가 추가되고 있고, 이 제4 클러치(C4)에 의하여, 변속기(SC)의 입력회전임과 함께, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전을, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에 선택적으로 전달하는 구성이 채용되어 있다.
도 18에 나타내는 속도선도에 있어서는, 동 도면 좌측에, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 작동상태에 관한 속도선도를 나타내고, 동 도면 우측에 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 작동상태에 관한 속도선도를 나타낸다.
본 실시예에 있어서의 도 18에 나타내는 속도선도의 기재는, 제5 실시예에 있어서의 도 15의 기재 형태에 준하였다.
이 예에 있어서도, 일방의 선기어(제3 플래니터리 기어(PG3)의 선기어(s3))는 제1 클러치(C1)에 의하여, 제1 플래니터리 기어(PG1)에 의하여 감속된 감속회전이 선택적으로 전달되고, 타방의 선기어(제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2))는 제1 브레이크(B1)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정된다. 또한, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 캐리어(cc)는 제2 클러치(C2)에 의하여 변속기(SC)의 입력회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 제2 브레이크(B2)에 의하여 미션 케이스(MC)에 선택적으로 고정되는 구조가 채용되어 있다. 또한, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 링기어(rc)는 출력축(O)에 구동 연결되는 구성이 채용되어 있다.
또한, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 캐리어(cc)는, 1방향 클러 치(F1)에 의하여 그 역회전이 저지되는 구성으로 됨과 함께, 후진단을 실현하기 위하여, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)의 회전이 제3 클러치(C3)에 의하여 선택적으로 전달되는 구성이 채용되어 있다.
또한, 앞서도 나타낸 바와 같이, 제4 클러치(C4)에 의하여, 변속기(SC)의 입력회전임과 함께, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전을 선택적으로, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에 선택적으로 전달하는 구성이 채용되어 있다.
＜변속＞
전진 1속(1ST)∼전진 3속(3RD)까지의 변속동작은, 제5 실시예의 대응하는 변속단에 있어서의 것과 실질적으로 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
[4 전진 4속]
이 변속단에 있어서는, 도 17의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1) 및 제4 클러치(C4)만이 맞물림 상태가 된다. 제1 클러치(C1)가 맞물림으로써, 제1 전달부재(t1)에 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)의 회전이 전동된다. 제4 클러치(C4)가 맞물림으로써, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)에서는, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이 감속상태로 출력축(O)에 출력된다.
[5 전진 5속]
이 변속단에 있어서는, 도 17의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)만이 맞물림 상태가 된다. 이 상태는, 실질적으로, 앞서 제5 실시예에서 설명한 전진 4단과 마찬가지이며, 공통 캐리어(cc)의 회전이 감속되어, 공통 링기어(rc)의 회전으로서 출력축에 출력된다.
[6 전진 6속(6TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 17의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)만이 맞물림 상태가 된다. 이 작동상태에서는, 변속기(SC)의 입력회전이 직접 공통 링기어(rc)의 회전으로서 출력축(O)에 출력된다.
[7 전진 7속(7TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 17의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2) 및 제3 클러치(C3)만이 맞물림 상태가 된다. 제2 클러치(C2)가 맞물림으로써, 제2 중간축(M2)의 회전이 공통 캐리어(cc)에 전달됨과 함께, 제3 클러치(C3)가 맞물림으로써, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)의 회전이, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)의 회전으로서 전달된다. 결과, 공통 캐리어(cc)의 회전에 대하여 증속상태의 회전이, 제3 플래니터리 기어(PG3)의 링기어(rc)의 회전으로서 출력된다.
이 상태에 있어서는, 제3 플래니터리 기어(PG3)에 관하여, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재인 제1 전달부재(t1)는, 극히 고속으로 회전하는 것이 된다. 그러나, 이 실시예에 있어서는, 이 제1 전달부재(t1)가, 제3 중간축(M3)에 대하여, 그 바로 외측의 변속기(SC)의 축심 측(내경 측)에 설치되어 있기 때문에, 원심력 등의 영향을 받아, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
[8 전진 8속(8TH)]
이 변속단에 있어서는, 도 17의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2) 및 제1 브레이크(B1)만이 맞물림 상태가 된다. 제2 클러치(C2)가 맞물림으로써, 제2 중간축(M2)의 회전이 공통 캐리어(cc)에 전달된다. 그리고, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)의 회전이, 제1 브레이크(B1)에 의하여 저지되어 있기 때문에, 공통 캐리어(cc)의 회전에 대하여 증속상태의 회전이, 링기어(rc)의 회전으로서 출력된다.
이 상태에 있어서, 제3 플래니터리 기어(PG3)에 관하여, 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재인 제1 전달부재(t1)는, 전진 7속에 있어서의 상태보다도 고속으로 회전하는 것이 된다. 그러나, 이 제1 전달부재(t1)가, 제2 중간축(M2)에 대하여, 그 바로 외측의 변속기의 축심 측(내경 측)에 설치되어 있기 때문에, 원심력 등의 영향을 받아, 클러치의 입출력 부재끼리가 접촉하여 주행성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
이 실시예에 있어서의, 변속기(SC)의 입력회전과 출력회전의 관계는, 입력회전이 제2 중간축(M2)으로부터 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)에 전달되는 회전이고, 출력회전은, 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)의 공통 링기어(rc)의 회전이 된다. 따라서, 변속기(SC)에 있어서는, 전진 7단, 전진 8단이 오버 드라이브 상태(증속 변속단이 됨)가 실현되고 있는 것이 된다.
[9 후진 1(REV1)]
이 변속단에 있어서는, 도 17의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제3 클러치(C3) 및 제2 브레이크(B2)만이 맞물림 상태가 된다. 제3 클러치(C3)가 맞물림으로써, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 링기어(r1)의 회전이 전동된다. 제2 플래니터리 기어(PG2)에 있어서는, 제2 브레이크(B2)에 의하여 공통 캐리어(cc)의 회전이 저지되어 있음으로써, 선기어(s2)로부터의 입력회전이 역전되어, 공통 링기어(rc)의 회전으로서 출력축(O)에 출력된다.
[10 후진 2(REV2)]
이 변속단에 있어서는, 도 17의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제4 클러치(C4) 및 제2 브레이크(B2)만이 맞물림 상태가 된다. 제4 클러치(C4)가 맞물림으로써, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 선기어(s2)에, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 캐리어(ca1)의 회전이 전동된다. 제2 플래니터리 기어(PG2)에 있어서는, 제2 브레이크(B2)에 의하여 공통 캐리어(cc)의 회전이 저지되어 있음으로써, 선기어(s2)의 입 력회전이 역전되어, 공통 링기어(rc)의 회전으로서 출력축에 출력된다. 이 회전은, 후진 1속보다 고속이 된다.
이 실시예에서도, 이 라비뇨형 플래니터리 기어 세트(PGR)가 변속용 플래니터리 기어 세트에 상당한다. 도 18에 나타내는 속도선도에 기재된 세로선의 아래쪽에 제1∼제4 회전요소(rm1, rm2, rm3, rm4)의 대응을 나타냈다.
＜제1 실시예의 별도의 실시예＞
＜제7 실시예＞
이 실시예의 개략도를 도 19에 나타냈다. 이 예에 있어서도, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2) 및 제3 클러치(C3)를, 제2 전동기(MG2)와 변속용 플래니터리 기어 세트의 사이에 설치하고 있다. 또한, 플래니터리 기어 세트(PGS7)는, 한 쌍의 싱글 플래니터리 기어(PG1, PG2)의 조합으로서 구성되어 있다.
제1 실시예와의 비교로 설명하면, 제2 플래니터리 기어(PG2)에 있어서의 각 회전요소와 제1 클러치(C1), 출력축(O), 제2 브레이크(B2)의 관계는 동일하지만, 이 예에서는, 제1 플래니터리 기어(PG1)의 선기어(s1)는 제1 클러치(C1)의 출력 측 전달부재(t1)가 연결되어 있어, 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전동된다. 캐리어(ca1)에는, 제2 클러치(C2)로부터 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전동되는 구조가 채용되어 있어, 제2 플래니터리 기어(PG2)의 링기어(r2)와 일체로 회전되도록 구성되어 있다. 결과, 제2 브레이크(B2) 및 1방향 클러치(F1)에 의한 동작 제어도 받는 것이 된다.
또한, 링기어(r1)는, 제1 브레이크(B1)에 의하여 그 회전이 정지 가능하게 됨과 함께, 제3 클러치(C3)에 의하여, 제2 중간축(M2)의 회전이 선택적으로 전동된다.
그리고, 이 실시예에 있어서도, 도 4에 나타내는 작동표에 따라서, 마찰 맞물림 요소(C1, C2, C3, B1, B2, F1)를 작동시킴으로써, 전진 4단, 후진 1단을 실현할 수 있다.
2모터 스플릿 방식을 채용하는 하이브리드 구동장치에 있어서, 저속영역의 가속성능을 확보할 수 있음과 함께, 고속영역에서의 연비도 높은 것으로 할 수 있는 하이브리드 구동장치를 제공할 수 있었다.

Claims (31)

  1. 엔진에 구동 연결된 입력축과, 차륜에 구동 연결된 출력축을 구비하고,
    제1 전동기 및 제2 전동기를 구비하며,
    회전속도 순으로 제1, 제2, 제3 회전요소를 구성하는 플래니터리 기어로서, 상기 제1 회전요소에 상기 제1 전동기가 접속되고, 상기 제2 회전요소에 상기 입력축이 접속되며, 상기 제3 회전요소에 중간 전동축과 상기 제2 전동기가 접속되는 동력분배용 플래니터리 기어를 구비함과 함께,
    복수(複數)의 변속단을 가져서, 상기 중간 전동축으로부터 전달되는 동력을 상기 출력축에 출력하는 변속기를 구비하고,
    상기 변속기의 상기 복수의 변속단이, 적어도, 상기 중간 전동축의 회전속도를 증속하여 상기 출력축에 출력하는 증속 변속단과, 상기 중간 전동축의 회전속도를 감속하여 상기 출력축에 출력하는 감속 변속단을 구비하며,
    상기 제1 전동기 및 제2 전동기가 설치되는 전동기부와, 상기 변속기가 구비되는 변속기부 사이에, 상기 중간 전동축이 관통하는 격벽을 설치한 하이브리드 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기는, 제1 브레이크와, 상기 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1 클러치 및 제2 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하 는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고,
    상기 제1 회전요소는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력회전을 출력할 수 있고,
    상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제1 클러치와 제2 클러치가 상기 변속용 플래니터리 기어 세트와 상기 제2 전동기 사이에 배치되며,
    상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 상기 제2 클러치의 출력 측 전달부재의 내경 측을 통하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소에 연결되는 하이브리드 구동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 변속기는, 또한 제2 브레이크를 가지고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제2 회전요소는 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되는 하이브리드 구동장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 클러치 및 상기 제2 클러치가 상기 전동기의 직경방향 외면(外面) 보다 안쪽에 배치됨과 함께,
    상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치의 적어도 일부가 축방향으로 오버랩되어 배치되고 있는 하이브리드 구동장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 클러치가 상기 제2 클러치보다 내경 측에 배치되어 있는 하이브리드 구동장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 변속기는, 또한 제3 클러치를 가지고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 하이브리드 구동장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 클러치는, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트보다 상기 전동기 측에 배치됨과 함께, 상기 전동기의 직경방향 외면보다 안쪽에 배치되고,
    상기 제3 클러치는, 상기 제1 클러치, 제2 클러치 중 어느 한 쪽 또는 양쪽에 대하여 축방향으로 오버랩되어 배치되는 하이브리드 구동장치.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 상기 제3 클러치의 출력 측 전달부재의 내경 측을 통하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소에 연결되는 하이브리드 구동장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기는, 제1 브레이크와 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1 클러치 및 제2 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고,
    상기 제1 회전요소는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력회전을 출력할 수 있고,
    상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고, 상기 제1 클러치와 제2 클러치 사이에 상기 변속용 플래니터리 기어 세트가 배치되며, 상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 적어도 상기 제2 클러치의 출력 측 전달부재에 대하여 축방향으로 다른 위치에 배치되는 하이브리드 구동장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 변속기는, 또한 제2 브레이크를 가지고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제2 회전요소는 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되는 하이브리드 구동장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 클러치 및 상기 제2 클러치가 상기 전동기의 직경방향 외면보다 안쪽에 배치되는 하이브리드 구동장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 변속기는, 또한 제3 클러치를 가지고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 하이브리드 구동장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제3 클러치는, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트보다 상기 전동기 측에 배치됨과 함께, 상기 전동기의 직경방향 외면보다 안쪽에 배치되는 하이브리드 구동장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 클러치의 출력 측 전달부재는, 상기 제3 클러치의 출력 측 전달부 재의 내경 측을 통하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소에 연결되는 하이브리드 구동장치.
  15. 청구항 2 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트가,
    선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어를 구비하여 구성되어,
    상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결됨과 함께, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 링기어가 상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어와 연결됨과 함께, 상기 출력축에 구동 연결되고,
    상기 제2 플래니터리 기어의 선기어는 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 하이브리드 구동장치.
  16. 청구항 2 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트가,
    선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어를 구비하여 구성되어,
    상기 제1 플래니터리 기어의 링기어는 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결됨과 함께, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제2 플래니터리 기어의 선기어에 연결됨과 함께, 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고,
    상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 출력축에 구동 연결되는 하이브리드 구동장치.
  17. 청구항 2 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트가, 롱 피니언 및 쇼트 피니언을 지지하는 공통 캐리어를 가지고, 상기 롱 피니언을, 상기 쇼트 피니언, 일방(一方)의 선기어 및 공통 링기어에 맞물려서 이루어지고, 상기 쇼트 피니언이 타방(他方)의 선기어에 맞물리는 라비뇨형 플래니터리 기어 세트를 구비하여 구성되어,
    상기 일방의 선기어는 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고,
    상기 타방의 선기어는 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 공통 캐리어는 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고,
    상기 공통 링기어는 상기 출력축에 구동 연결되는 하이브리드 구동장치.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기는, 케이스에 회전요소를 선택적으로 고정하는 제1 브레이크 및 제2 브레이크와, 상기 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1 클러치 및 제2 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고,
    상기 제1 브레이크, 제2 브레이크, 제1 클러치 및 제2 클러치의 맞물림 및 비맞물림 상태의 설정에 의하여 상기 중간 전동축의 회전속도를 다른 4가지의 변속비로 상기 출력축에 출력하는 하이브리드 구동장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트에 관하여,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제1 회전요소는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력회전을 출력할 수 있고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 하이브리드 구동장치.
  20. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트가,
    선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어를 구비하여 구성되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결되고, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 링기어가 상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어와 연결됨과 함께, 상기 출력축에 구동 연결되고,
    상기 제2 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 하이브리드 구동장치.
  21. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트가,
    선기어, 캐리어 및 링기어를 구비한 3요소의 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어를 구비하여 구성되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 링기어는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 제2 플래니터리 기어의 링기어에 연결되고, 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 선기어는 상기 제2 플래니터리 기어의 선기어에 연결됨과 함께, 상기 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고,
    상기 제2 플래니터리 기어의 캐리어는 상기 출력축에 구동 연결되는 하이브리드 구동장치.
  22. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트가, 롱 피니언 및 쇼트 피니언을 지지하는 공통 캐리어를 가지며, 상기 롱 피니언을, 상기 쇼트 피니언, 일방의 선기어 및 공통 링기어에 맞물려서 이루어지고, 상기 쇼트 피니언이 타방의 선기어에 맞물리는 라비뇨형 플래니터리 기어 세트를 구비하여 구성되고,
    상기 일방의 선기어는 상기 제1 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되고,
    상기 타방의 선기어는 상기 제1 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 공통 캐리어는 상기 제2 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 케이스에 선택적으로 고정되고,
    상기 공통 링기어는 상기 출력축에 구동 연결되는 하이브리드 구동장치.
  23. 청구항 19에 있어서,
    상기 변속기는 또한 제3 클러치를 가지고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 중간 전동축의 회전이 선택적으로 전달되는 하이브리드 구동장치.
  24. 청구항 2 또는 청구항 9 또는 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 클러치를 맞물리게 하여, 상기 변속용 플래니터리 기어 세트를 구성하는 제4 회전요소에 상기 중간 전동축의 회전이 전달되는 전동상태에서, 전진단(前進段)에서 가장 변속비가 큰 기어단(段)이 형성되는 하이브리드 구동장치.
  25. 청구항 2 또는 청구항 9 또는 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트가, 롱 피니언 및 쇼트 피니언을 지지하는 공통 캐리어를 가지며, 상기 롱 피니언을, 상기 쇼트 피니언, 일방의 선기어 및 공통 링기어에 맞물려서 이루어지고, 상기 쇼트 피니언이 타방의 선기어에 맞물리는 라비뇨형 플래니터리 기어 세트를 구비하여 구성되는 하이브리드 구동장치.
  26. 청구항 3 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 브레이크에 추가하여, 상기 제2 회전요소의 역전을 방지하는 1방향 클러치를 구비하고, 상기 제2 브레이크 및 상기 1방향 클러치가 택일적으로 작동하는 하이브리드 구동장치.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기는, 제1, 제2 브레이크와, 상기 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1, 제2, 제3 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하고, 제1 플래니터리 기어와 제2 플래니터리 기어로 이루어지는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고,
    상기 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어는, 공히, 선기어, 캐리어, 링기어를 구비하여 구성되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 선기어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소가 결합되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소와 제2 플래니터리 기어의 링기어가 결합되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 링기어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소와 제2 플래니터리 기어의 캐리어가 결합되고,
    상기 제2 플래니터리 기어의 선기어에 제4 회전요소가 결합되며,
    상기 변속기용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 선택적으로 상기 중간 전동축에 연결됨과 함께, 상기 제1 브레이크에 의하여 선택적으로 비회전부재에 연결되고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축에 선택적으로 연결됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 선택적으로 비회전부재에 연결되고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력회전을 출력할 수 있고,
    상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 선택적으로 상기 중간 전동축에 연결되며,
    상기 중간 전동축의 회전속도를 증속하여 출력하는 증속 변속단은, 제2 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태로 실현하며,
    상기 중간 전동축의 회전속도를 감속하여 출력하는 감속 변속단은, 제1 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태로 실현하는 하이브리드 구동장치.
  28. 엔진에 구동 연결된 입력축과, 차륜에 구동 연결된 출력축을 구비하고,
    제1 전동기 및 제2 전동기를 구비하며,
    회전속도 순으로 제1, 제2, 제3 회전요소를 구성하는 플래니터리 기어로서, 상기 제1 회전요소에 상기 제1 전동기가 접속되고, 상기 제2 회전요소에 상기 입력 축이 접속되고, 상기 제3 회전요소에 중간 전동축과 상기 제2 전동기가 접속되는 동력분배용 플래니터리 기어를 구비함과 함께,
    복수의 변속단을 가지고, 상기 중간 전동축으로부터 전달되는 동력을 상기 출력축에 출력하는 변속기를 구비하고,
    상기 변속기는, 제1, 제2 브레이크와, 상기 중간 전동축의 회전을 전달하는 제1, 제2, 제3 클러치와, 회전속도 순으로 제1, 제2, 제3, 제4 회전요소를 구성하고, 제1 플래니터리 기어와 제2 플래니터리 기어로 이루어지는 변속용 플래니터리 기어 세트를 가지고,
    상기 제1 플래니터리 기어 및 제2 플래니터리 기어는, 공히, 선기어, 캐리어, 링기어를 구비하여 구성되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 선기어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소가 결합되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 캐리어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소와 제2 플래니터리 기어의 링 기어가 결합되고,
    상기 제1 플래니터리 기어의 링기어에 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소와 제2 플래니터리 기어의 캐리어가 결합되고,
    상기 제2 플래니터리 기어의 선기어에 제4 회전요소가 결합되며,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제1 회전요소는 상기 제3 클러치에 의하여 선택적으로 상기 중간 전동축에 연결됨과 함께, 상기 제1 브레이크에 의하여 선택적으로 비회전부재에 연결되고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제2 회전요소는 상기 제2 클러치에 의하여 상기 중간 전동축에 선택적으로 연결됨과 함께, 상기 제2 브레이크에 의하여 선택적으로 비회전부재에 연결되고,
    상기 변속용 플래니터리 기어 세트의 제3 회전요소는 상기 출력축에 출력회전을 출력할 수 있고,
    상기 제4 회전요소는 상기 제1 클러치에 의하여 선택적으로 상기 중간 전동축에 연결되는 하이브리드 구동장치.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 중간 전동축의 회전속도를 증속하여 출력하는 증속 변속단은, 제2 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태로 실현하고,
    상기 중간 전동축의 회전속도를 감속하여 출력하는 감속 변속단은, 제1 클러치 및 제1 브레이크의 맞물림 상태로 실현하는 하이브리드 구동장치.
  30. 청구항 28 또는 청구항 29에 있어서,
    상기 제1 전동기 및 제2 전동기가 설치되는 전동기부와, 상기 변속기가 구비되는 변속기부 사이에, 상기 중간 전동축이 관통하는 격벽을 설치한 하이브리드 구동장치.
  31. 청구항 28 또는 청구한 29에 있어서,
    상기 제2 브레이크에 추가하여, 상기 제2 회전요소의 역전을 방지하는 1방향 클러치를 구비하고, 상기 제2 브레이크 및 상기 1방향 클러치가 택일적으로 작동하는 하이브리드 구동장치.
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