KR100830056B1 - 하이브리드 구동장치 - Google Patents

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Abstract

고차속(高車速)시의 4요소 직결 모드에 있어서의 회생효율의 향상과 모터 출력의 저감을 도모한다.
하이브리드 구동장치는, 2개의 모터(MG1, MG2)가 연결된 3요소용 플래니터리 기어(P1)와, 그것에 구동연결되어, 클러치(C-1)와 브레이크(B-1)의 제어로 모드를 절환하는 감속용 플래니터리 기어(P2)를 구비한다. 감속용 플래니터리 기어의 임의의 2요소를 연결하는 클러치(C-2)를 마련하여, 감속용 플래니터리 기어의 직결에 의한 3요소 직결 모드를 실현가능하게 하였다. 이로써 고속주행시의 종래의 4요소 직결 모드에 비하여 모터 출력이 저감되고, 회생시의 에너지 회수 효율도 향상한다.
Figure R1020050026143
하이브리드, 기어, 구동장치, 클러치, 브레이크, 캐리어, 선기어, 링기어

Description

하이브리드 구동장치{Hybrid drive unit}
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 관련된 구동장치의 기어 트레인을 나타낸 구조 선도(線圖)이다.
도 2는, 기어 트레인의 각 모드를 달성하는 마찰 맞물림요소의 맞물림ㆍ해방을 나타낸 맞물림 도표이다.
도 3은, 기어 트레인의 각 모드에 있어서의 작동을 나타낸 속도 선도이다.
도 4는, 구동장치의 차속(車速)에 대한 입력속도, 모터 토크 및 모터 출력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는, 모드절환을 나타낸 맵이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 관련된 일련의 기어 트레인과 그 각 구성요소의 연결관계 및 작동을 나타낸 속도 선도를 조합하여 나타낸 설명도이다.
도 7은 다른 일련의 기어 트레인과 그 각 구성요소의 연결관계 및 작동을 나타낸 속도 선도를 조합하여 나타낸 설명도이다.
도 8은, 또다른 일련의 기어 트레인과 그 각 구성요소의 연결관계 및 작동을 나타낸 속도 선도를 조합하여 나타낸 설명도이다.
도 9는, 다른 타입의 일련의 기어 트레인과 그 각 구성요소의 연결관계 및 작동을 나타낸 속도 선도를 조합하여 나타낸 설명도이다.
도 10은, 다른 타입의 다른 일련의 기어 트레인과 그 각 구성요소의 연결관계 및 작동을 나타낸 속도 선도를 조합하여 나타낸 설명도이다.
도 11은, 다른 타입의 또다른 일련의 기어 트레인과 그 각 구성요소의 연결관계 및 작동을 나타낸 속도 선도를 조합하여 나타낸 설명도이다.
도 12는, 종래의 구동장치의 차속(車速)에 대한 모터 출력의 관계를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12 : 입력축(입력부재)
19 : 출력축(출력부재)
MG1 : 모터 제너레이터(제1 회전전기(電機))
MG2 : 모터(제2 회전전기)
P1 : 3요소용 플래니터리 기어(제1 차동 기어장치)
P2 : 감속용 플래니터리 기어(제2 차동 기어장치)
S1, S2 : 선기어(기어요소)
C1, C2 : 캐리어(기어요소)
R1, R2 : 링기어(기어요소)
C-1 : 클러치(제1 마찰 맞물림요소)
C-2 : 클러치(제2 마찰 맞물림요소)
C-3 : 브레이크(제3 마찰 맞물림요소)
본 발명은, 엔진(연소기관)과 회전전기(電機)를 병재(倂載)하는 하이브리드 차의 구동장치에 관한 것으로서, 특히, 2개의 회전전기와 2개의 차동 기어장치에 의해서 구동 모드를 변경하는 구동장치에 관한 것이다.
하이브리드차량에 엔진과 연결하여 탑재되는 구동장치에 있어서, 2개의 회전전기(본 명세서에 있어서, 편의상 모터 또는 모터 제너레이터라고 한다)와 2개의 차동 기어장치를 이용하고, 차동 기어장치를 2개의 맞물림요소의 맞물림ㆍ해방에 의해서 제어하여, 차량의 주행상태에 따라서 3-4요소 절환을 행하는 2모터식 스플릿형 하이브리드 구동장치가 있다(특허문헌 1 참조). 이 구동장치는, 차량의 저속 주행시는 3요소의 리덕션 모드를 실현하고, 고속 주행시는 4요소의 직결 모드를 실현하는 것이다.
[특허문헌 1] 미국 특허출원공개 제2002/0142876호 명세서
그런데, 상기 특허문헌 1에 기재된 구동장치는, 도 12에 그 작동특성을 나타낸 바와 같이, 3요소의 리덕션 모드(3Lo)시는, 역행(力行)하는 한쪽 모터의 출력(Pmg1)과, 그 반력을 받는 다른쪽 모터의 출력(Pmg2)이 상쇄하는 관계가 차속(車速)에 따라서 직선적으로 증감하는 것에 반하여, 4요소의 직결 모드(4Hi)시는, 이들 관계가 차속에 대하여 곡선적으로 변화하여, 역행(力行)하는 모터의 출력의 증감율은, 차속의 증가에 따라서 커진다. 이러한 관계로부터, 상기 특허문헌 1에 기 재된 구동장치에 있어서는, 4요소 직결 모드시에 있어서, 다음과 같은 문제점이 있다.
1. 회생시에는 1개의 모터가 회생(回生), 다른 모터가 역행(力行)상태가 되므로, 감속에너지 이상의 전력을 전기변환하는 것이 되어, 에너지 회수 효율이 악화된다.
2. 고차속(高車速)ㆍ저구동력 영역(네거티브 하이브리드 영역)에 있어서, 전기변환율이 증대하여, 전달효율이 악화된다.
그래서, 본 발명은, 마찰 맞물림요소를 1개 추가함으로써, 3요소의 리덕션 모드와 4요소의 직결 모드에, 더욱 1개의 모드로서의 3요소의 직결 모드를 추가함으로써 상기 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하이브리드 구동장치는, 엔진의 구동력을 받는 입력부재(12)와, 차륜에 구동력을 출력하는 출력부재(19)와, 제1 회전전기(電機)(MG1) 및 제2 회전전기(MG2)와, 적어도 3개의 기어요소를 구비하는 제1 차동 기어장치(P1) 및 제2 차동 기어장치(P2)와, 적어도 3개의 제1∼제3 마찰 맞물림요소(C-1, C-2, B-1)를 구비하고, 상기 제1 차동 기어장치의 3개의 기어요소가, 각각 상기 입력부재, 제1 회전전기, 및 제2 회전전기에 연결되고, 상기 제2 차동 기어장치의 1개의 기어요소가, 상기 출력부재에 연결되어 이루어지고, 상기 제1∼제3 마찰 맞물림요소의 선택적 맞물림에 의해서, 상기 출력부재에 상기 제2 차동 기어장치의 직결(直結)에 의한 비(非)감속출력을 포함하는 복수의 출력 모드가 달 성되는 것을 기본적 구성으로 한다. 보다 구체적으로는, 상기 제1 차동 기어장치의 3개의 기어요소가, 각각 상기 입력부재, 제1 회전전기, 및 제2 회전전기에 연결되고, 상기 제2 차동 기어장치의 3개의 기어요소가, 각각 상기 출력부재, 제3 마찰 맞물림요소(B-1), 및 제2 회전전기에 연결되고, 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 상기 제3 마찰 맞물림요소가 연결된 기어요소가, 상기 제1마찰 맞물림요소(C-1)를 통하여, 상기 제2 차동 기어장치와 직접 연결된 기어요소를 제외한 상기 제1 차동 기어장치의 어느 1개의 기어요소에 연결되고, 더욱이, 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 어느 2개의 기어요소가, 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 통하여 상호 연결된 구성이 된다.
이 구성에 있어서의 상기 제3 마찰 맞물림요소는, 그 맞물림에 의해서 상기 제2 회전전기(MG2)의 회전속도를 감속하는 것이다. 또한, 상기 제2 마찰 맞물림요소는, 그 맞물림에 의해서 상기 출력부재 및 제2 회전전기를 동일 회전속도로 회전시키는 것이다.
그리고, 이 하이브리드 구동장치는, 상기 출력부재가 회전하고 있는 경우로서, 상기 제1 회전전기(MG1)의 회전이 대략 0일 때에, 상기 제3 마찰 맞물림요소의 맞물림을 해방하고, 상기 제1 마찰 맞물림요소를 맞물림으로써 3요소와 4요소의 모드절환을 행한다. 또한, 상기 출력부재가 회전하고 있는 경우로서, 상기 입력부재, 출력부재, 제1 회전전기, 및 제2 회전전기 중 적어도 2개의 회전속도가 대략 동일할 때에, 상기 제1 마찰 맞물림요소의 맞물림을 해제하고, 상기 제2 마찰 맞물림요소를 맞물림으로써 4요소와 3요소의 모드절환을 행한다. 또한, 상기 제1 및 제2 차 동 기어장치는, 상기 제1 마찰 맞물림요소의 맞물림에 의해서, 4개의 자유도를 구비하는 기어장치가 되고, 그 4개의 자유도를 구비하는 기어장치의 각 기어요소에, 상기 입력부재, 출력부재, 제 1회전전기, 및 제2 회전전기가 연결됨으로써 4요소의 모드를 달성한다.
또한, 상기 구성에 있어서의 상기 제1 회전전기에 연결된 제1 차동 기어장치의 기어요소는, 상기 제1 마찰 맞물림요소를 통하여 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 제3 마찰 맞물림요소가 연결된 기어요소에 연결된 구성으로 할 수 있다. 혹은, 상기 제1 차동 기어장치에 있어서의 입력부재에 연결된 기어요소는, 상기 제1 마찰 맞물림요소를 통하여 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 제3 마찰 맞물림요소에 연결된 기어요소에 연결된 구성으로 할 수도 있다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
본 발명의 적용에 관련된 구동장치는, 제2 회전전기에 연결된 제1 차동 기어장치의 기어요소가, 제1 마찰 맞물림요소를 통하여 제2 차동 기어장치에 있어서의 제3 마찰 맞물림요소가 연결된 기어요소에 연결된 구성을 채택하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 3요소 모드로부터 4요소 모드로의 절환시에, 제1 회전전기의 회전이 0인 상태에서의 모드절환이 가능하게 되어, 4요소모드로부터 3요소모드로의 절환시도 포함하여, 모든 모드절환시에도 맞물림시키는 마찰 맞물림요소의 마찰재의 차(差)회전이 없는 상태에서의 변속이 가능하게 되고, 그에 의해서 변속 쇼크가 적어지게 되며, 또한, 마찰재의 열적(熱的) 부하를 적게 할 수 있다.
<실시예 1>
이하, 도면을 따라서, 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 적용에 관련된 구동장치의 기어 트레인을 구조 선도(線圖)로 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 이 구동장치는, 프론트 엔진ㆍ리어 드라이브 차용 종치식(縱置式)으로 되어, 엔진 출력축에 플라이휠 댐퍼 장착의 드라이브 플레이트(11)를 통하여 연결하는 것으로 되어 있다. 구동장치는 1축 상에 엔진연결측으로부터, 모터 제너레이터(MG1), 제1 차동 기어장치(P1), 모터(MG2), 제2 차동 기어장치(P2)의 순으로 공통의 구동장치 케이스(10)에 수용 배치되어 있다. 3개의 마찰 맞물림요소로서의 브레이크(B-1), 클러치(C-1) 및 클러치(C-2)는, 제2 차동 기어장치(P2)에 인접시켜서 배치되어 있다.
이 기어 트레인에 있어서, 엔진의 구동력을 받는 입력부재는 입력축(12), 차륜에 구동력을 출력하는 출력부재는 출력축(19), 제1 회전전기는 모터 제너레이터(MG1), 제2 회전전기는 모터(MG2), 적어도 3개의 기어요소를 구비하는 제1 차동 기어장치는 더블 피니언 플래니터리 기어(이하, 본 실시예에 있어서 3요소용 플래니터리 기어라고 한다)(P1), 동일하게 제2 차동 기어장치가 더블 피니언 플래니터리 기어(이하, 본 실시예에 있어서 감속용 플래니터리 기어라고 한다)(P2)로 구성되어 있다. 그리고, 3요소용 플래니터리 기어(P1)의 3개의 기어요소가, 각각 입력축(12), 모터 제너레이터(MG1), 및 모터(MG2)에 연결되고, 감속용 플래니터리 기어(P2)의 3개의 기어요소가, 각각 출력축(19), 브레이크(B-1), 및 3요소용 플래니터리 기어(P1)에 있어서의 모터(MG2)에 연결된 기어요소에 연결되고, 감속용 플래니 터리 기어(P2)에 있어서의 브레이크(B-1)가 연결된 기어요소가, 클러치(C-1)를 통하여 3요소용 플래니터리 기어(P1)의 기어요소에 직접 연결된 기어요소를 제외한 어느 1개의 기어요소에 연결되고, 더욱이, 감속용 플래니터리 기어(P2)에 있어서의 어느 2개의 기어요소가, 클러치(C-2)를 통하여 상호 연결되어 있다.
3요소용 플래니터리 기어(P1)는, 선기어(S1)와, 상호 맞물려서 한쪽이 선기어(S1)와 맞물리는 피니언과, 그들 피니언을 회전가능하게 지지하는 캐리어(C1)와, 피니언의 다른쪽에 맞물리는 링기어(R1)를 기어요소로 하여 구성되고, 링기어(R1)가 입력요소로서 입력축(12)에 연결되고, 캐리어(C1)가 모터 제너레이터(MG1)의 로터축(14)과 중간축(13)에 연결하는 한쪽의 차동 회전요소로 되고, 선기어(S1)가 모터(MG2)의 로터축(15)에 연결하는 다른쪽의 차동 회전요소로 되어 있다.
감속용 플래니터리 기어(P2)는, 선기어(S2)와, 상호 맞물려서 한쪽이 선기어(S2)와 맞물리는 피니언과, 그들 피니언을 회전가능하게 지지하는 캐리어(C2)와, 피니언의 다른쪽에 맞물리는 링기어(R2)를 기어요소로 하여 구성되고, 링기어(R2)가 출력요소로서 출력축(19)에 연결되어 있다. 이 감속용 플래니터리 기어(P2)의 선기어(S2)는, 로터축(15)을 통하여 3요소용 플래니터리 기어(P1)의 선기어(S1)에 연결됨과 동시에, 클러치(C-2)를 통하여 캐리어(C2)에 연결되어 있다. 이 캐리어(C2)는, 클러치(C-1)를 통하여 중간축(13)에 연결됨과 동시에, 브레이크(B-1)를 통하여 구동장치 케이스(10)에 고정가능하게 되어 있다.
상기 각 축 중, 로터축(14)은, 그 내부를 입력축(12)이 지나는 중공(中空)축으로 되어, 외주를 전후 한 쌍의 베어링을 통하여 구동장치 케이스(10)의 서포트에 베어링 지지되어 있다. 마찬가지로 로터축(15)도 그 내부를 중간축(13)이 지나는 중공축으로 되어, 외주를 전후 한 쌍의 베어링을 통하여 구동장치 케이스(10)의 서포트에 베어링 지지되어 있다. 입력축(12)은 그 외주를 전후 한 쌍의 베어링을 통하여 로터축(14)의 내주에 베어링 지지되고, 그에 따라서 로터축(14)을 통하여 서포트에 지지되어 있다. 중간축(13)도 마찬가지로 그 외주를 전후 한 쌍의 베어링을 통하여 로터축(15)의 내주에 베어링 지지되고, 그에 따라서 로터축(15)을 통하여 서포트에 지지되어 있다. 출력축(19)은 그 외주를 구동장치 케이스(10)의 후벽(後壁)에 베어링을 통하여 베어링 지지되어 있다. 도 1에 있어서, ●표시가 상기 각 베어링을 나타낸다.
상기 구성으로 이루어지는 구동장치에 의하면, 상기 3개의 마찰 맞물림요소에 대하여, 도 2에 맞물림 도표를 나타낸 바와 같이, 브레이크(B-1)의 맞물림에 의해서 3요소 로우(Lo) 모드, 클러치(C-1)의 맞물림에 의해서 4요소 모드, 클러치(C-2)의 맞물림에 의해서 3요소 하이(Hi) 모드의 3개의 모드가 실현된다. 그리고, 이 도표에 있어서의 ○표시는 맞물림, ×표시는 해방을 나타낸다. 다음으로, 각 모드시의 작동에 대하여 설명한다.
(1) 3요소 로우 모드
이 모드는, 엔진시동, 전동기 주행 및 발진 가속시의 모드로서, 브레이크(B-1)를 맞물리게 하여 감속용 플래니터리 기어(P2)의 캐리어(C2)를 구동장치 케이스(10)에 고정함으로써 달성된다. 이 모드에서는, 모터(MG2)가 감속용 플래니터리 기어(P2)의 선기어(S2)를 구동하는 역행(力行), 캐리어(C1)가 브레이크(B-1)의 맞물 림에 의한 고정으로 되어, 링기어(R2)의 회전이 출력축(19)에 출력된다. 이때의 상태가 도 3에 나타낸 속도 선도(線圖)의 좌측에 제1 모드 : 3요소 (Lo)로 표기되어 나타나 있다. 이 경우, 링기어 연결의 엔진의 회전속도를 일정하게 하여, 선기어 연결의 모터(MG2 : 구동력을 출력하는 측의 회전전기)의 회전을 상승(도면에 상방향 화살표로 나타낸다)시키면, 상기 3요소용 플래니터리 기어측의 차동관계로부터, 캐리어 연결의 모터 제너레이터(MG1 : 엔진의 반력 토크를 받는 측의 회전전기)의 회전은 하강(도면에 하방향 파선 화살표로 나타낸다)하는 것이 된다. 이때, 감속용 플래니터리 기어측에서는, 선기어 연결의 모터회전의 상승에 따라서, 브레이크를 걸어 고정하는 것에 의한 캐리어고정의 반력지지에 의해서, 링기어로부터 감속회전이 출력된다. 따라서, 이 모드에서는, 모터(MG2)의 회전의 상승에 따라서 출력(OUT) 회전속도가 연속적으로 상승한다. 도면에 ①∼③으로 상승과정을 편의상 단계적으로 나타낸다. 이들 중 ③으로 나타낸 출력회전속도는, 모터 제너레이터(MG1)의 회전속도가 0까지 하강했을 때에 얻어진다.
(2) 4요소 모드
이 모드는, 통상 주행시의 모드로서, 클러치(C-1)를 맞물리게 하여 3요소용 플래니터리 기어(P1)의 캐리어(C1)와 감속용 플래니터리 기어(P2)의 캐리어(C2)를 연결하고, 감속용 플래니터리 기어(P2)의 캐리어(C2)에 3요소용 플래니터리 기어(P1)의 차동회전을 입력하고, 선기어(S2)에 모터(MG2)의 회전을 입력함으로써 달성된다. 이 모드에서는, 엔진회전을 기준으로 하여 모터(MG2)의 회전을 저하시켜 감으로써 모터 제너레이터(MG1)의 회전의 상승에 수반하여 링기어(R2)의 회전이 상승 하고, 이 링기어(R2)의 회전이 출력축(19)에 출력된다. 이때의 상태가 도 2에 나타낸 속도 선도(線圖)의 중앙에 제2 모드 : 4요소라고 표기하여 나타나 있다. 이 경우, 엔진의 회전속도를 일정하게 하여, 모터(MG2)의 회전속도를 앞의 모드의 3속시에 비하여 저하시켜 감(도면에 하방향 화살표로 나타낸다)으로써, 모터 제너레이터(MG1)의 회전의 상승(도면에 상방향 파선 화살표로 나타낸다)에 수반하여 출력(OUT) 회전속도가 연속적으로 상승한다. 이 경우도 도면에 ③∼⑤로 단계적으로 상승과정을 나타낸다. 이들 중 ⑤로 나타낸 출력회전속도는, 엔진(Eng.), 모터 제너레이터(MG1) 및 모터(MG2)의 회전속도가 모두 같은 속도로 되었을 때에 얻어진다.
(3) 3요소 하이 모드
이 모드가 본 발명의 특징으로 하는 모드로서, 정상(定常)주행 및 회생의 모드이다. 이 모드에서는, 클러치(C-2)가 맞물림으로써, 감속용 플래니터리 기어(P2)의 선기어(S2)와 캐리어(C2)가 동속(同速) 회전하는 상태가 되고, 이로써 감속용 플래니터리 기어(P2)는 3요소가 일체(一體) 회전하는 직결상태가 된다. 따라서, 이때 모터(MG2)를 역행(力行)으로 함으로써, 링기어(R2)로부터 출력축(19)에 출력되는 회전은, 모터(MG2)의 회전이 된다. 이때의 상태가 앞의 도 2의 속도 선도의 우측에 제3 모드 : 3요소 (Hi)라고 표기하여 나타나 있다. 이 경우의 출력(OUT) 회전속도도 연속적으로 상승하는데, 그 상승경과를 도면에 ⑤∼⑧로 단계적으로 나타낸다. 이 모드에서는, 3요소용 플래니터리 기어의 차동관계로부터, 모터 제너레이터(MG1)의 회전속도는 모터(MG2)의 회전의 상승(도면에 상방향 화살표로 나타낸다)에 따라서 하강(도면에 하방향 파선 화살표로 나타낸다)하고, ⑦로 나타낸 출력회전속 도에서 0회전이 되고, 더욱이 ⑧로 나타낸 출력회전속도에서는 역회전이 된다.
상기 3개의 모드에 있어서의 차속에 대한 입력회전속도, 모터 토크 및 모터 출력의 관계를 도 4에 그래프로 나타낸다. 2개의 세로의 점선으로 구분되는 3개의 영역 중 좌측에 나타낸 제1 모드(3요소 로우 모드)에서는, 엔진 회전(Ne)을 일정하게 하면, 앞에서 서술한 관계로부터, MG2의 회전(Nmg2)이 0으로부터 차속의 상승에 따라서 일정 기울기(勾配)로 엔진회전을 상회할 때까지 상승하는 것에 반하여, MG1의 회전(Nmg1)은 역으로 엔진회전보다 높은 상태로부터 엔진회전보다 낮은 회전까지 일정 기울기로 하강한다. 이 관계로부터, 출력회전(No)은 0회전에서 일정 기울기로 엔진회전 부근까지 상승한다. 또한, 모터 토크에 대해서는, MG2의 토크(Tmg2)가 차속의 증가에 따라서 저하율을 줄이면서 감소하는 것에 반하여, MG1의 토크(Tmg1)는 일정한 값을 유지한다. 그리고, 모터출력에 대해서는, MG2의 출력(Pmg2)이 차속의 상승에 따라서 일정 기울기로 저하하여 0이 되는 것에 반하여, MG1의 출력(Pmg1)은, 이와는 반대로 차속의 상승에 따라서 일정 기울기로 상승하여 0이 된다.
또한, 2개의 세로의 점선 사이의 중앙의 영역에 나타낸 제2 모드(4요소 모드)에서는, 동일하게 엔진회전(Ne)을 일정하게 하여, MG2의 회전(Nmg2)이 어떤 값으로부터 차속의 상승에 따라서 일정 기울기로 저하하여 엔진회전과 같아지는 것에 반하여, MG1의 회전(Nmg1)은 역으로 엔진회전보다 낮은 상태로부터 엔진회전과 같아질 때까지 일정 기울기로 상승한다. 또한, 모터 토크에 대해서는, MG2의 토크(Tmg2)가 차속의 증가에 따라서 저하율을 줄이면서 감소하는 것에 반하여, MG1의 토크(Tmg1)는 MG2의 토크(Tmg2)의 저하와 마찬가지의 경향으로, 토크(Tmg2)의 값보다 높은 값으로 감소한다. 그리고, 모터출력에 대해서는, MG1의 출력(Pmg1)이 차속의 상승에 따라서 상승율을 줄이는 것에 반하여, MG2의 출력(Pmg2)은, 이와는 반대로 차속의 상승에 따라서 하강율을 줄인다.
더욱이, 2개의 세로의 점선으로 구분되는 우측의 영역에 나타낸 제3 모드(3요소 하이 모드)에서는, 동일하게 엔진회전(Ne)을 일정하게 하여, MG2의 회전(Nmg2)이 엔진회전으로부터 차속의 상승에 따라서 일정 기울기로 상승하여 가는 것에 반하여, MG1의 회전(Nmg1)은 역으로 엔진회전으로부터 일정 기울기로 하강한다. 또한, 모터 토크에 대해서는, MG2의 토크(Tmg2)가 차속의 증가에 따라서 저하율을 줄이면서 감소하는 것에 반하여, MG1의 토크(Tmg1)는 일정하게 된다. 그리고, 모터출력에 대해서는, MG2의 출력(Pmg2)이 어떤 값으로부터 차속의 상승에 따라서 일정 기울기로 감소하고, 곧 0을 거쳐서 회생상태가 되는 것에 반하여, MG1의 출력(Pmg1)은, 이와는 반대로 회생상태의 어떤 값으로부터 차속의 상승에 따라서 일정 기울기로 상승하여, 곧 0을 거쳐 역행(力行)상태가 된다.
(4) 모드절환
상기 각 모드의 절환은, 도 5의 절환 맵에 나타낸 바와 같이 이루어진다. 이 절환 맵은, 횡축을 차속, 종축을 구동력으로 하여 절환점을 나타낸 것으로서, 도시하는 바와 같이, 발진 가속시는, 상기 3요소 로우 모드로 하여, 저(低)회전 고(高)토크상태가 되고, 소요 구동력이 낮은 상태에서는, 도면에 굵은 실선으로 절환점을 나타낸 바와 같이, 저속으로 빨리 4요소 모드 및 3요소 하이 모드로 절환하는 운전 이 되어, 소요 구동토크가 클수록 절환점을 고속측으로 어긋나게 하는 운전이 된다. 도면에 전형적인 변속경과를 가는 선으로 나타내고, 이 경과 중의 출력회전속도를 앞에 도 3을 참조하여 나타낸 속도에 대응시켜서 나타낸 바와 같이, 출력속도 1∼3이 포함되는 영역이 3요소 로우 모드, 출력속도 3∼5가 포함되는 영역이 4요소 모드, 출력속도 5∼8이 포함되는 영역이 3요소 하이 모드가 되고, 출력속도 3과 출력속도 5에 있어서 모드절환이 이루어진다. 이 절환에 있어서의 3요소 로우 모드로부터 4요소 모드로의 절환시는, 브레이크(B-1)를 해방하고, 클러치(C-1)를 맞물리는 이른바 양(兩)마찰 맞물림요소의 전환(changeover)이 이루어지는 것인데, 이때, 앞의 도 3에 나타낸 속도변화 및 도 4의 특성그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 모터 제너레이터(MG1)의 회전이 0으로 되어 있고, 3요소 로우 모드에서 브레이크(B-1)에 의한 걸어 고정함에 의해서 회전정지 상태의 캐리어(C2)와 중간축(13)의 회전이 함께 0으로 되어 있기 때문에, 이들을 연결하는 클러치(C-1)의 회전정지 상태에서의 맞물림이 행하여지는 것이 된다. 따라서, 이 특성을 이용하여 클러치 마찰재의 회전 차가 없는 상태에서의 전환이 가능하게 됨으로써, 변속 쇼크가 적어지고, 또한, 마찰재의 열적(熱的) 부하를 적게 할 수 있다. 다음으로, 4요소 모드(4)로부터 3요소 하이 모드(3Hi)로의 절환시는, 앞의 도 4의 특성그래프를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 출력회전(No), 엔진회전(Ne), MG1회전(Nmg1) 및 MG1회전(Nmg2)이 모두 같아진다. 이 절환은 클러치(C-1)를 해방하고, 클러치(C-2)를 맞물리는 이른바 클러치 상호의 전환에 의해서 이루어지는 것인데, 이 특성을 이용함으로써 클러치 마찰재의 회전 차가 없는 상태에서의 전환이 가능하게 됨으로써, 이 경우도 변속 쇼크가 적어지고, 또한, 마찰재의 열적 부하를 적게 할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 이 실시예에서는, 감속용 플래니터리 기어(P2)의 2개의 기어요소를 클러치(C-2)의 맞물림에 의해서 연결하여, 감속용 플래니터리 기어(P2)를 직결상태로 하는 것을 가능하게 하고 있으므로, 이 직결상태에 의해서, 고차속(高車速)시에 3요소의 직결 모드로 주행함으로써, 회생시의 감속 에너지 회수효율의 향상이 이루어짐과 동시에, 네거티브 하이브리드 영역에서의 효율이 향상한다. 또한, 종래의 3요소의 리덕션 모드와 직결 모드의 2개의 모드뿐인 경우에 비하여, 역행(力行)에 필요한 모터 출력이 경감되고, 모터의 소형화가 가능하게 된다. 더욱이, 3요소 로우 모드로부터 4요소 모드로의 절환시 및 4요소 모드로부터 3요소 하이 모드로의 절환시에는, 클러치의 차(差) 회전이 없는 상태에서의 변속이 가능하게 되므로, 변속 쇼크가 적어지고, 또한, 마찰재의 열적 부하도 저감된다.
<실시예 2>
다음으로 도 6 내지 도 11을 참조하여, 본 발명이 적용가능한 각종 기어 트레인 구성을 예시한다. 이들 예시에 있어서의 도 6 내지 도 8에 나타낸 예는, 모두(冒頭)에 거론한 종래기술의 기어 트레인을 기본으로 하는 변경예이고, 도 9 내지 도 11에 나타낸 예는, 이와는 다른 새로운 형식의 기어 트레인의 각종 변경예이다.
우선, 도 6의 (A)에 나타낸 예는, 2개의 차동 기어장치를 함께 싱글 피니언 타입으로 하고, 그들 사이에 제1 회전전기(MG1)를 배치하고, 출력측의 축단(軸端)에 제2 회전전기(MG2)를 배치한 것으로서, 제2 마찰 맞물림요소(클러치)(C-2)가 제 2 차동 기어장치(감속용 플래니터리 기어)(P2)의 선기어와 캐리어를 연결하는 것으로 하고, 캐리어를 출력으로 한 예이다. 이 기어 트레인에 있어서의 3요소용ㆍ감속용 양(兩)플래니터리 기어(P1, P2)와 모터(MG1), 엔진(E/G), 출력(OUT) 및 모터 제너레이터(MG2)의 연결관계를 도면의 좌측에 도표화하고, 속도 선도와 함께 나타낸다. 도표에 있어서의 횡렬(橫列)은 2개의 플래니터리 기어(P1, P2)의 기어요소를 나타내고, 종렬(縱列)은 그들의 연결관계를 나타낸다. 그리고, 도 6 내지 도 8에 있어서, 가장 좌측열에 나타낸 요소의 연결은 직결, 가장 우측열에 나타낸 요소의 연결은 제1 마찰 맞물림요소(클러치)(C-1)를 개재하는 연결로 하고, 도 9 내지 도 11에서는, 가장 우측열에 나타낸 요소의 연결은 직결, 가장 좌측열에 나타낸 요소의 연결은 모터(MG1)와의 연결이 되고, 왼쪽에서 2열째에 나타낸 요소의 연결이 클러치(C-1)를 개재하는 엔진(E/G)과의 연결로 한다. 덧붙여서, 이 예에 있어서, MG2(모터 제너레이터)연결의 P2(감속용 플래니터리 기어)의 S(선기어)와 P1(3요소용 플래니터리 기어)의 R(링기어)는 직결, E/G(엔진)연결이 P1의 C(캐리어), OUT(출력)이 P2의 C(캐리어), MG1(모터)연결의 P2의 R(링기어)와 P1의 S(선기어)가 C-1(클러치)를 개재하는 연결로 되어 있다. 이 표기방법은, 후에 게재하는 모든 실시예에 대하여 마찬가지이다. 그리고, 이 예의 경우, 앞에서의 실시예와는 달리, 감속용 플래니터리 기어(P2)의 링기어를 브레이크(B-1)에 연결하여 반력요소로 하고, 축단(軸端)에 모터 제너레이터(MG2)가 배치된 구성으로 되므로, 입출력 동축으로 되지는 않고, FF(front-engine front-wheel drive)차에 적합한 평행축의 카운터 기어 출력(OUT)이 된다.
도 6의 (B)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치를 더블 피니언 플래니터리 기어로 구성하고, 제2 차동 기어장치를 싱글 피니언 플래니터리 기어로 구성한 예이다. 이 경우의 제2 마찰 맞물림요소(클러치)(C-2)도 감속용 플래니터리 기어(P2)의 선기어와 캐리어를 연결하는 것으로 하고, 캐리어를 출력으로 하고 있다. 이 예의 경우, 감속용 플래니터리 기어(P2)의 링기어(R)를 브레이크(B-1)에 연결하여 반력요소로 하고 있는데, 3요소용ㆍ감속용 양(兩)플래니터리 기어(P1, P2)의 사이에 제2 회전전기(모터 제너레이터)(MG2)와 제1 회전전기(모터)(MG1)를 배치한 배치가 되므로, 감속용 플래니터리 기어(P2)로부터의 동축 출력이 가능하고, 입출력 동축의 FR(front-engine rear-wheel drive)차에 적합하고, FF차에도 이용가능한 출력(OUT)이 된다.
이하 마찬가지로, 제1 차동 기어장치 및 제2 차동 기어장치의 형식, 그들에 대한 양(兩)회전전기의 배치 및 연결관계, 제2 마찰 맞물림요소에 의해서 연결하는 기어요소의 선택에 따라서, 다양한 기어 트레인 구성이 가능하다. 이하 장황한 기재를 피하는 의미에서, 각 실시예에 있어서의 표기방법을 동일 형태로 하고, 도표 상에 나타나지 않은 배치관계, 차동 기어장치의 형식 및 연결관계만 설명한다.
도 6의 (C)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 함께 싱글 피니언 플래니터리 기어로 구성하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 링기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 6의 (D)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 6의 (E)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 6의 (F)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 더블 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 링기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
다음의 도 7의 (A)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 더블 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 7의 (B)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 7의 (C)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 7의 (D)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 7의 (E)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
다음의 도 8의 (A)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)를 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 8의 (B)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 그들의 위치관계를 입ㆍ출력에 대하여 지금까지의 예와는 역배치로 한 것이다. 이 경우는 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어가 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 8의 (C)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
이상의 각 실시예 중, 도 6 내지 도 8에 나타낸 것에서는, 3요소 로우 모드(3Lo)로부터 4요소 모드(4)로의 절환시는, 먼저 서술한 바와 같이 MG1회전이 0이 된다. 따라서, 이 상태에서 모드절환을 위한 클러치(C-1)를 맞물림으로써, 4요소 모드로부터 3요소 하이 모드로의 브레이크(B-1)와 클러치(C-1)의 전환에 의한 절환 시와 마찬가지로, 클러치의 차(差)회전이 없는 상태에서의 변속이 가능해지므로, 변속 쇼크가 적고, 또한, 마찰재의 열적 부하를 적게 할 수 있다.
다음의 도 9의 (A)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 9의 (B)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 9의 (C)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 그들의 위치관계를 입ㆍ출력에 대하여 역방향으로 한 것이다. 이 경우는 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어가 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결되어 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 링기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 9의 (D)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 그들의 위치관계를 입ㆍ출력에 대하여 역방향으로 한 것이다. 이 경우는 제2 차동 기어장 치(P2)의 선기어와 캐리어가 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결되어 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 9의 (E)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 더블 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결하고 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 9의 (F)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
다음의 도 10의 (A)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 더블 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하여, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결하고 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어과 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 10의 (B)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리 어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 10의 (C)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 링기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 10의 (D)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 그들의 위치관계를 입ㆍ출력에 대하여 역배치한 것이다. 이 경우는 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어가 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결되어 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 10의 (E)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결하고 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 10의 (F)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리 어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
다음의 도 11의 (A)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결한 것이다. 이 경우, 제2 마찰 맞물림요소(C-2)의 링기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 11의 (B)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 더블 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 싱글 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결하고 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 링기어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
도 11의 (C)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)를 싱글 피니언 플래니터리 기어, 제2 차동 기어장치(P2)를 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 링기어를 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결하고 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
마지막인 도 11의 (D)에 나타낸 예는, 제1 차동 기어장치(P1)와 제2 차동 기어장치(P2)를 모두 더블 피니언 플래니터리 기어로 하고, 그들의 위치관계를 입ㆍ 출력에 대하여 역배치한 것이다. 이 경우는 제2 차동 기어장치(P2)의 선기어와 캐리어가 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 개재하여 연결되어 있다. 이 경우, 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어가 제3 마찰 맞물림요소(B-1)에 연결한 계지(係止)요소가 된다.
그리고, 이상에 예를 든 각 실시예에서는, 제2 회전전기(MG2)를 모두 제2 차동 기어장치(P2)에 직접 연결한 구성으로 하고 있지만, 제2 회전전기(MG2)는, 감속기구를 개재하여 제2 차동 기어장치(P2)에 연결한 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 감속기구를 유성기어장치로 할 때는, 그 하나의 기어요소를 반력지지를 위한 고정으로 하고, 다른 하나의 기어요소를 제2 회전전기(MG2)에 연결하고, 다른 하나의 기어요소를 제2 차동 기어장치(P2)에 있어서의 제1 회전전기에 연결된 기어요소와 제1 차동 기어장치의 기어요소에 직결된 기어요소 이외의 기어요소에 연결한 구성이 된다. 이 경우의 예로서, 예컨대, 유성기어장치의 선기어를 제2 회전전기(MG2)와의 연결, 캐리어를 고정, 링기어를 제2 차동 기어장치(P2)의 캐리어와의 연결로 하는 구성을 채택할 수 있다.
상기 본 발명에 의하면, 고차속(高車速)시에 3요소의 직결 모드로 주행함으로써, 회생시의 감속에너지 회수효율의 향상이 이루어짐과 동시에, 네거티브 하이브리드 영역에서의 효율이 향상한다. 또한, 3요소의 리덕션 모드와 직결 모드의 2개의 모드뿐인 경우에 비하여, 제1 회전전기의 출력의 저감에 의한 소형화가 가능하게 된다.

Claims (9)

  1. 엔진의 구동력을 받는 입력부재(12)와,
    차륜에 구동력을 출력하는 출력부재(19)와,
    제1 회전전기(電機)(MG1) 및 제2 회전전기(MG2)와,
    적어도 3개의 기어요소를 구비하는 제1 차동 기어장치(P1) 및 제2 차동 기어장치(P2)와,
    적어도 3개의 제1∼제3 마찰 맞물림요소(C-1, C-2, B-1)를 구비하고,
    상기 제1 차동 기어장치의 3개의 기어요소가, 각각 상기 입력부재, 상기 제1 회전전기, 및 상기 제2 회전전기에 연결되고,
    상기 제2 차동 기어장치의 3개의 기어요소가, 각각 상기 출력부재, 상기 제2 회전전기, 및 상기 제1 마찰 맞물림요소(C-1)에 연결되고,
    상기 제1 회전전기 또는 상기 입력부재의 어느 한쪽과 연결되는 상기 제1 차동 기어장치의 하나의 기어요소가, 상기 제1 마찰 맞물림요소를 통하여 상기 제2 차동 기어장치에 연결가능하게 되고,
    또한, 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 어느 2개의 기어요소가, 제2 마찰 맞물림요소(C-2)를 통하여 상호 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 마찰 맞물림요소는, 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 상기 제1 마찰 맞물림요소가 연결된 기어요소에 연결된 기어요소에 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 마찰 맞물림요소는, 그 맞물림에 의해서 상기 제2 회전전기(MG2)의 회전속도를 감속하는 것인 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 마찰 맞물림요소는, 그 맞물림에 의해서 상기 출력부재 및 제2 회전전기를 동일 회전속도로 회전시키는 것인 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 출력부재가 회전하고 있는 경우로서, 상기 제1 회전전기(MG1)의 회전이 대략 0일 때에, 상기 제3 마찰 맞물림요소의 맞물림을 해방하여, 상기 제1 마찰 맞물림요소를 맞물리는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부재가 회전하고 있는 경우로서, 상기 입력부재, 출력부재, 제1 회전전기, 및 제2 회전전기 중 적어도 2개의 회전속도가 대략 동일할 때, 상기 제1 마찰 맞물림요소의 맞물림을 해제하고, 상기 제2 마찰 맞물림요소를 맞물리는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 차동 기어장치는, 상기 제1 마찰 맞물림요소의 맞물림에 의해서, 4개의 자유도(自由度)를 구비하는 기어장치가 되고, 이 4개의 자유도를 구비하는 기어장치의 각 기어요소에, 상기 입력부재, 출력부재, 제1 회전전기, 및 제2 회전전기가 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 회전전기에 연결된 제1 차동 기어장치의 기어요소는, 상기 제1 마찰 맞물림요소를 통하여 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 제3 마찰 맞물림요소가 연결된 기어요소에 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 차동 기어장치에 있어서의 입력부재에 연결된 기어요소는, 상기 제1 마찰 맞물림요소를 통하여 상기 제2 차동 기어장치에 있어서의 제3 마찰 맞물림요소에 연결된 기어요소에 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020054269A (ko) * 2000-12-27 2002-07-06 모리 하루오 하이브리드형 차량 및 그 제어방법
KR20040012583A (ko) * 2002-08-02 2004-02-11 아이신에이더블류 가부시키가이샤 하이브리드 구동장치 및 이를 탑재한 자동차
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020054269A (ko) * 2000-12-27 2002-07-06 모리 하루오 하이브리드형 차량 및 그 제어방법
KR20040012583A (ko) * 2002-08-02 2004-02-11 아이신에이더블류 가부시키가이샤 하이브리드 구동장치 및 이를 탑재한 자동차
JP2004284550A (ja) 2003-03-25 2004-10-14 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両
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