KR101589821B1 - 트랜스 액슬 장치 - Google Patents

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KR101589821B1
KR101589821B1 KR1020140104232A KR20140104232A KR101589821B1 KR 101589821 B1 KR101589821 B1 KR 101589821B1 KR 1020140104232 A KR1020140104232 A KR 1020140104232A KR 20140104232 A KR20140104232 A KR 20140104232A KR 101589821 B1 KR101589821 B1 KR 101589821B1
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KR
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shaft
electric motor
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스미오 모토야마
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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

전동 모터(3)에 접속되는 모터축(12) 및 발전기(5)에 접속되는 발전기축(13)과 습식 다판 클러치(14)를 구비하는 클러치축(15)과의 축간거리(D1)를, 전동 모터(3)의 축중심, 즉 모터축(12)의 축중심부터 전동 모터(3)를 수용하는 하우징의 최외주까지의 거리(Dm)보다도 길게 설정한다. 그리고, 습식 다판 클러치(14)를 클러치축(15)의 전동 모터(3)측에 배치하고, 습식 다판 클러치(14)와 전동 모터(3)를 엔진축(11)의 축방향으로 오버랩하도록 배치한다. 또한, 습식 다판 클러치(14)를 작동시키는 피스톤(36)을 전동 모터(3)를 수용하는 하우징의 외주부에 엔진축(11)의 축방향으로 전동 모터(3)에 오버랩하도록 배치한다.

Description

트랜스 액슬 장치{TRANSAXLE DEVICE}
본 발명은, 트랜스 액슬 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 당해 트랜스 액슬 장치의 구조로 하는 것이다.
종래로부터, 하이브리드차나 플러그인 하이브리드차와 같은 복수의 주행 구동원을 구비한 차량이 알려져 있다. 하이브리드차나 플러그인 하이브리드차는, 주행 구동원으로서 엔진 및 모터를 구비하고 있다. 그리고, 이와 같은 하이브리드차나 플러그인 하이브리드차에 있어서, 엔진과 모터의 쌍방의 구동력에 의해 동시에 구동륜을 구동하는 패럴렐 주행 모드가 가능한 차량이 개발되어 있다.
상기한 바와 같은 하이브리드차나 플러그인 하이브리드차에는, 예를 들면, 엔진과 모터를 차량의 앞부분에 좌우 방향으로 병렬 배치하고, 트랜스 액슬 장치를 통하여 전륜에 접속된 드라이브 샤프트를 구동하는 것이 있다.
그리고, 예를 들면 특허 문헌 1에서는, 엔진과 동축상에 배치된 엔진축과, 모터와 제너레이터가 접속되는 제너레이터축과, 드라이브 샤프트에 차동 장치를 통하여 접속된 아이들러축이 서로 평행하게 배치되어 있다. 그리고, 제너레이터축은, 제너레이터가 접속된 내주축과, 모터가 접속된 외주축이 상대 회전 가능하게 일체로 구성되어 있다. 그리고, 내주축은, 엔진에 의해 구동된다. 또한, 엔진축에는, 아이들러축과 차동 장치를 통하여 드라이브 샤프트를 구동시키는 엔진의 동력의 전달을 단접(斷接)하는 클러치가 구비되어 있다.
그리고, 엔진의 동력에 의해 제너레이터에서 발전하고, 모터의 동력에 의해 차량을 주행시키는 시리즈 모드에서는, 엔진축에 구비되는 클러치를 절단하고, 엔진축과 내주축을 통하여, 엔진의 동력에 의해 제너레이터를 구동하고, 차동 장치와 아이들러축과 외주축을 통하여, 모터의 동력에 의해 드라이브 샤프트를 구동하고 있다. 또한, 엔진의 동력에 의해 제너레이터를 구동하고 발전하면서, 엔진의 동력과 모터의 동력에 의해 차량을 주행시키는 패럴렐 모드에서는, 엔진축에 구비되는 클러치를 접속함으로써, 엔진축과 아이들러축과 차동 장치를 통하여 엔진의 동력을 드라이브 샤프트에 전달시키고 있다.
일본 특허 제4958126호 공보
상기 특허 문헌 1의 하이브리드차량용 구동 장치에서는, 엔진의 동력을 내주축에 전달하기 위한 출력 기어와 엔진의 동력을 아이들러축에 전달하기 위한 출력 기어와의 사이의 엔진축에 클러치를 배설하고 있다.
그러나, 이와 같이 엔진축에 구비되는 각각의 출력 기어의 사이에 클러치를 배설하면, 클러치의 탑재 스페이스가 작아지기 때문에, 클러치의 설계의 자유도가 저하된다. 또한, 엔진축이 축방향으로 길어져서, 트랜스 액슬 장치의 엔진축 방향의 길이가 길어짐으로써, 예를 들면, 엔진의 출력축이 차량의 차폭 방향으로 연신하는 차량에서는, 트랜스 액슬 장치의 차량 폭방향의 길이가 길어짐으로써 탑재성이 악화하여 바람직한 것은 아니다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있는 트랜스 액슬 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 트랜스 액슬 장치에서는, 차량에 탑재된 엔진의 크랭크축과 동축상에 배치되고, 상기 크랭크축에 접속되는 제1의 구동축과, 상기 제1의 구동축과 평행하게 배치되고, 상기 차량의 주행 구동축에 차동 장치를 통하여 동력을 전달하는 제1의 출력축과, 상기 제1의 출력축과 평행하게 배치되고, 상기 주행 구동축에 상기 차동 장치를 통하여 동력을 전달하는 제2의 출력축과, 상기 제1의 출력축과 평행하게 배치되고, 내축과 그 내축을 상대 회전 가능하게 내포하는 외축으로 구성되는 제2의 구동축과, 상기 내축과 동일축상에 배치되고, 상기 내축에 접속되는 제1의 전동기와, 상기 외축과 동일축상에 배치되고, 상기 외축에 접속되는 제2의 전동기와, 복수의 기어를 맞물려서 구성되고 상기 제1의 구동축과 상기 내축과의 사이에서 동력을 전달하는 제1의 기어조(組)와, 복수의 기어를 맞물려서 구성되고 상기 외축과 상기 제1의 출력축과의 사이에서 동력을 전달하는 제2의 기어조와, 복수의 기어를 맞물려서 구성되고 상기 제1의 구동축과 상기 제2의 출력축과의 사이에서 동력을 전달하는 제3의 기어조와, 상기 제2의 출력축에 마련되고, 상기 제1의 구동축에서 전달되는 동력을 단접하는 동력 단접 수단을 구비하고, 상기 제2의 구동축과 상기 제2의 출력축과의 축간거리는, 상기 제2의 전동기의 축중심부터 그 제2의 전동기를 수용하는 하우징의 최외주까지의 거리보다도 길게 설정되는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 동력 단접 수단의 설치 위치의 설계 자유도나 동력 단접 수단을 작동시키는 유압 경로 등의 구동 회로의 설계 자유도를 늘릴 수 있다.
따라서 예를 들면, 동력 단접 수단을 제2의 출력축의 제3의 기어조보다도 제2의 전동기측에 구비하고, 당해 동력 단접 수단과 제2의 전동기를 제2의 출력축의 연재 방향에서 보아 간섭하지 않도록 배치한 것이 가능해지고, 동력 단접 수단을 제2의 출력축의 축방향으로 큰 형상으로 할 수 있다. 또한, 동력 단접 수단을 작동시키는 전기 회로나 유압 회로 등을 제2의 출력축의 연재 방향으로 배설할 수 있기 때문에, 레이아웃상 유리해진다.
또한, 상기 동력 단접 수단은, 상기 제2의 출력축의 상기 제3의 기어조보다도 상기 제2의 전동기측에 마련되고, 상기 동력 단접 수단과 상기 제2의 전동기는, 상기 제2의 출력축에 수직한 방향에서 보아 오버랩 배치되는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 트랜스 액슬 장치의 제1의 구동축의 축방향의 길이를 단축할 수 있기 때문에, 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2의 기어조와 상기 제3의 기어조는, 상기 제1의 구동축에 수직한 방향에서 보아, 오버랩 배치되는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 제1의 구동축의 축방향의 길이를 단축할 수 있고, 제1의 구동축의 축방향의 트랜스 액슬 장치의 길이를 단축할 수 있다.
또한, 상기 동력 단접 수단은, 동기(同期) 맞물림 장치인 것을 특징으로 한다.
그 결과, 예를 들면 습식 다판 클러치에서는, 클러치판 사이에 기름이 개재함에 의해 활주 저항이 발생하는데, 동기 맞물림 장치에서는 기름의 개재에 의한 활주 저항이 발생하지 않기 때문에, 제2의 전동기만으로의 주행시에, 프릭션을 저감하여, 차량에 탑재된 배터리의 전력 소비를 저감할 수 있다. 또한, 제3의 기어조와 제2의 출력축과의 접속을 원활하게 행할 수 있음과 함께, 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또한, 트랜스 액슬 장치는, 상기 동력 단접 수단을 작동시키는 작동 기구를 더 구비하고, 상기 작동 기구는, 적어도 상기 제2의 전동기를 수용하는 하우징의 외주부에 배설되는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 작동 기구의 배설에 의한 제1의 구동축의 축방향의 트랜스 액슬 장치의 길이의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 상기 제1의 전동기와 상기 제2의 전동기가 인접하여 배치되는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 제1의 구동축의 축방향에서 제1의 전동기를 오버랩하도록, 제1의 전동기를 수용하는 하우징의 외주부에 작동 기구를 또한 배치할 수 있다. 작동 기구가 대형이라도, 제1의 구동축의 축방향의 트랜스 액슬 장치의 길이의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 상기 제2의 기어조를 구성하는 기어의 맞물림수는 홀수이고, 상기 제1의 기어조를 구성하는 기어의 맞물림수와 상기 제3의 기어조를 구성하는 기어의 맞물림수의 합계가 짝수인 것을 특징으로 한다.
그 결과, 제2의 기어조의 맞물림수를 홀수로 하여, 제2의 전동기의 회전 방향이 주행 구동축의 회전 방향과 동일하게 된다. 상기 제1의 기어조의 맞물림수와 제3의 기어조의 맞물림수의 합계가 짝수로 되게 하여, 제1의 전동기의 회전 방향이 주행 구동축의 회전 방향과 역방향이 된다. 즉, 제2의 전동기의 회전 방향과 제1의 전동기의 회전 방향이 서로 역회전이 된다. 따라서, 제2의 전동기의 진동 및 제1의 전동기의 진동이 서로 상쇄된다. 차체 전체의 진동이 감소되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치의 모식도.
도 3은 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치에서의 기어의 맞물림 상태를 도시하는 설명도.
도 4는 본 발명의 제2 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치의 모식도.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 의거하여 설명한다.
[제1 실시례]
도 1은, 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치의 개략 구성도이다. 도 2는, 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치의 모식도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치에서의 기어의 맞물림 상태를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 1부터 도 3 중의 앞은, 차량의 앞방향을, 옆은, 차량의 폭방향을, 위는, 차량의 윗방향을 각각 나타내고 있다. 즉, 도 1 및 도 2의 우측이 차량의 오른쪽 방향이고, 좌측이 차량의 왼쪽 방향이다. 그리고, 도 3은, 트랜스 액슬 장치의 측방에서 본 도면이다. 또한, 도 2 중의 파선은, 후술하는 제1의 파이널 기어(22)와 제3의 파이널 기어(32)가 맞물려 있는 것을 나타내고 있다.
본 발명의 제1 실시례에 트랜스 액슬 장치(1)는, 주행 구동원으로서 엔진(2)과 전동 모터(3)(제2의 전동기)를 옆으로 탑재한 하이브리드차(이하, 차량이라고 한다)에 채용된다. 본 실시례의 차량은, 차량의 앞부분에 엔진(2)과 전동 모터(3)를 탑재하고, 앞차축인 드라이브 샤프트(4)(주행 구동축)를 구동하는 전륜 구동차, 이른바 FF차이다.
도 1부터 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 제1 실시례에 관한 차량에서는, 엔진(2)과 전동 모터(3)는, 트랜스 액슬 장치(1)를 끼우고 차량의 좌우 방향으로 이간하여 배치되어 있다. 또한, 전동 모터(3)의 차량 왼쪽에는, 발전기(제1의 전동기)(5)가 인접하여 구비되어 있다. 또한, 엔진(2), 전동 모터(3), 트랜스 액슬 장치(1) 및 발전기(5)는, 차량의 파워 플랜트를 구성하고, 차체에 일체적으로 지지되어 있다.
트랜스 액슬 장치(1)는, 드라이브 플레이트(10)를 통하여, 엔진(2)의 크랭크축(2a)에 접속되는 엔진축(11)(제1의 구동축)과, 전동 모터(3)에 의해 구동되는 모터축(12)(제2의 구동축, 외축), 발전기(5)의 구동축인 발전기축(13)(제2의 구동축, 내축), 습식 다판 클러치(동력 단접 수단)(14)를 구비한 클러치축(제2의 출력축)(15) 및 출력축(제1의 출력축)(16)을 구비하고 있다.
엔진축(11), 모터축(12), 발전기축(13), 클러치축(15), 및 출력축(16)은, 서로 평행하게 차량의 폭방향에 늘어나도록 배치되어 있다.
엔진축(11)은, 엔진축(11)의 차량 오른쪽 방향 단부에, 드라이브 플레이트(10)가 접속되어 있다. 그리고, 엔진축(11)은, 한 쌍의 베어링(17)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
모터축(12)은, 중공형상으로 형성되어 있다. 그리고, 모터축(12)은, 양단부를 한 쌍의 베어링(18)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
발전기축(13)은, 모터축(12)의 내부에 모터축(12)의 동축상으로서, 모터축(12)과 상대 회전 가능하게 배치되어 있다. 발전기축(13)은, 모터축(12)보다도 길게 형성되고, 양단부가 각각 모터축(12)보다도 바깥쪽으로 돌출하고 있다. 그리고, 발전기축(13)은, 양단부와 중앙부를 복수개(본 실시례에서는 3개)의 베어링(19, 20)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 모터축(12) 및 발전기축(13)은, 각각 차량 왼쪽 단부가 트랜스 액슬 장치(1)로부터 돌출하고 있고, 모터축(12)의 차량 왼쪽 단부 부근이 전동 모터(3)에 접속되고, 발전기축(13)의 차량 왼쪽 단부 부근이 발전기(5)에 접속되어 있다.
또한, 트랜스 액슬 장치(1)에는, 좌우의 드라이브 샤프트(4)에 동력을 배분하는 차동 장치(21)가 구비되어 있다.
클러치축(15)은, 클러치축(15)의 차량 오른쪽 방향 단부 부근에 마련된 제1의 파이널 기어(22)를 통하여 차동 장치(21)에 동력을 전달 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 클러치축(15)은, 클러치축(15)과 모터축(12)의 축간거리(D1)가 모터축(12)의 축중심부터 전동 모터(3)를 수용하는 하우징의 최외주까지의 거리(Dm)보다도 길게 되는 위치에 배치되어 있다. 또한, 클러치축(15)은, 한 쌍의 베어링(23)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
출력축(16)은, 출력축(16)의 차량 오른쪽 방향 단부 부근에 마련된 제2의 파이널 기어(24)를 통하여 차동 장치(21)에 동력을 전달 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 출력축(16)은, 한 쌍의 베어링(25)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
엔진축(11)에는, 차량 오른쪽 방향(엔진(2)측)부터 순번대로, 제1의 고정 기어(26) 및 제2의 고정 기어(27)가 배치되어 있다. 그리고, 제1의 고정 기어(26)와 제2의 고정 기어(27)는, 엔진축(11)에 고정되고, 엔진축(11)의 회전에 수반하여 회전한다.
모터축(12)의 차량 오른쪽 방향 단부 부근에는, 제3의 고정 기어(28)가 구비되어 있다. 제3의 고정 기어(28)는, 모터축(12)에 고정되어 있고, 모터축(12)과 함께 회전하는 구성으로 되어 있다.
발전기축(13)의 차량 오른쪽 방향 단부 부근에는, 제4의 고정 기어(29)가 구비되어 있다. 제4의 고정 기어(29)는, 발전기축(13)에 고정되어 있고, 발전기축(13)과 함께 회전하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 제4의 고정 기어(29)는, 제1의 고정 기어(26)와 맞물리도록, 엔진축(11)의 축방향으로 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 제1의 고정 기어(26)와 제4의 고정 기어(29)는, 제1의 기어조(組)(30)를 구성하고 있다. 즉 엔진축(11)과 발전기축(13)은 2개의 기어(26, 29)로 이루어지고 맞물림수가 하나인 제1의 기어조(30)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되어 있다.
클러치축(15)에는, 차량 오른쪽 방향(엔진(2)측)부터 순번대로, 제1의 파이널 기어(22)와, 아이들러 기어(31)와, 습식 다판 클러치(14)가 배치되어 있다.
제1의 파이널 기어(22)는, 클러치축(15)에 고정되어 있고, 클러치축(15)과 함께 회전하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 제1의 파이널 기어(22)는, 차동 장치(21)에 구비되는 제3의 파이널 기어(32)와 맞물리도록 엔진축(11)의 축방향으로 일치하도록 배치되어 있다.
아이들러 기어(31)는, 클러치축(15)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 아이들러 기어(31)는, 제2의 고정 기어(27)와 맞물리도록 엔진축(11)의 축방향으로 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 제2의 고정 기어(27)와 아이들러 기어(31)는, 제3의 기어조(33)를 구성하고 있다. 즉 엔진축(11)과 클러치(15)는, 2개의 기어(27, 31)로 이루어지고 맞물림수가 하나인 제3의 기어조(33)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되어 있다.
습식 다판 클러치(14)는, 엔진축(11)에서 아이들러 기어(31)에 입력되는 동력의 클러치축(15)에의 전달을 단접하는 것이다. 습식 다판 클러치(14)는, 피스톤(본 발명의 작동 기구에 상당)(36)에 의해 작동이 제어된다. 그리고, 습식 다판 클러치(14)는, 엔진축(11)의 축방향으로 전동 모터(3)에 오버랩하도록 배치되어 있다.
피스톤(36)은, 전동 모터(3)를 수용하는 하우징의 외주부에, 엔진축(11)의 축방향으로 전동 모터(3)에 오버랩하도록 배치되어 있다. 그리고, 피스톤(36)은, 유압으로 습식 다판 클러치(14)의 작동을 제어하는 것이다.
출력축(16)에는, 차량 오른쪽 방향(엔진(2)측)부터 순번대로, 제2의 파이널 기어(24)와, 제5의 고정 기어(34)가 배치되어 있다. 제2의 파이널 기어(24)와 제5의 고정 기어(34)는, 출력축(16)에 고정되어 있고, 출력축(16)과 함께 회전하는 구성으로 되어 있다.
제2의 파이널 기어(24)는, 차동 장치(21)에 구비되는 제3의 파이널 기어(32)와 맞물리도록 엔진축(11)의 축방향으로 일치하도록 배치되어 있다.
제5의 고정 기어(34)는, 제3의 고정 기어(28)와 맞물리도록 엔진축(11)의 축방향으로 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 제3의 고정 기어(28)와 제5의 고정 기어(34)는, 제2의 기어조(35)를 구성하고 있다. 즉, 모터축(12)과 출력축(16)은 2개의 기어(28, 34)로 이루어지고 맞물림수가 하나인 제2의 기어조(35)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되어 있다. 또한, 여기서의 맞물림수란, 복수의 기어가 동력을 전달함에 의해, 기어의 회전 방향이 전환되는 회수인 것을 나타내고 있고, 기어끼리의 치(齒)와 치가 접촉하는 회수를 나타내는 것은 아니다. 또한, 제2의 기어조(35)와 제3의 기어조(33)는, 엔진축(11)의 축방향으로 오버랩하지 않도록 배치되어 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치(1)에서는, 엔진축(11)과 발전기축(13)은 제1의 기어조(30)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되고, 모터축(12)과 출력축(16)은 제2의 기어조(35)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 클러치축(15)과 아이들러 기어(31)가 접속되지 않도록 습식 다판 클러치(14)를 작동 제어하고, 차량에 탑재된 도시하지 않은 배터리로부터 전력을 공급하여 전동 모터(3)를 구동함으로써, 당해 전동 모터(3)에 의해 주행 구동하는 EV 주행 모드가 가능하게 되어 있다. 또한, 이때 전동 모터(3)의 요구 전력의 증가나 배터리의 충전률의 저하에 응하여 엔진(2)을 구동함으로써, 엔진(2)에 의해 발전기(5)를 구동하여 발전할 수 있고, 전동 모터(3)에의 전력 공급이나 배터리의 충전이 가능해지고, 따라서 시리즈 주행 모드가 가능해진다.
또한, 습식 다판 클러치(14)를 작동 제어하여, 클러치축(15)과 아이들러 기어(31)를 접속함으로써, 엔진축(11)과 클러치축(15)이 제3의 기어조(33)를 통하여 동력이 전달 가능해진다. 이에 의해, 엔진(2)에 의해 주행 구동하는 엔진 직결 모드가 가능해진다. 그리고, 이때에 전동 모터(3)를 구동함으로써, 전동 모터(3)로부터 출력축(16)에 동력이 전달되어 주행 구동하는 패럴렐 주행 모드가 가능해진다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치(1)에서는, 모터축(12) 또는 발전기축(13)과 습식 다판 클러치(14)를 구비한 클러치축(15)과의 축간거리(D1)를, 전동 모터(3)의 축중심, 즉 모터축(12)의 축중심부터 전동 모터(3)를 수용하는 하우징의 최외주까지의 거리(Dm)보다도 길게 설정함으로서, 습식 다판 클러치(14)의 설치 위치의 설계 자유도나, 피스톤(36)의 설계 자유도를 늘릴 수 있다.
따라서 습식 다판 클러치(14)를 클러치축(15)의 제3의 기어조(33)보다도 전동 모터(3)측에 구비하게 하여, 습식 다판 클러치(14)와 전동 모터(3)를 엔진축(11)의 연재 방향에서 보아 간섭하지 않도록 배치한 것이 가능해지고, 습식 다판 클러치(14)를 클러치축(15)의 축방향으로 큰 형상으로 할 수 있다. 또한, 습식 다판 클러치(14)를 작동시키는 피스톤(36)을 클러치축(15)의 연재 방향으로 배설할 수 있기 때문에, 레이아웃상 유리해진다.
또한, 습식 다판 클러치(14)를 클러치축(15)의 제3의 기어조(33)보다도 전동 모터(3)측에 배치하고, 습식 다판 클러치(14)와 전동 모터(3)를 엔진축(11)의 축방향으로 오버랩하도록 배치하는 것이 가능해져서, 트랜스 액슬 장치(1)의 엔진축(11)의 축방향의 길이를 단축할 수 있다.
따라서, 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
습식 다판 클러치(14)를 작동시키는 피스톤(36)을 전동 모터(3)를 수용하는 하우징의 외주부에 엔진축(11)의 축방향으로 전동 모터(3)에 오버랩하도록 배치함으로써, 트랜스 액슬 장치(1)의 엔진축(11)의 축방향의 길이의 증가를 억제할 수 있다.
구체적으로, 발전기(5)와 전동기(3)는 서로 인접하여 배치되어 있다. 따라서, 발전기(5)를 수용하는 하우징의 외주부에 엔진축(11)의 축방향으로 발전기(5)에 오버랩하도록 피스톤(36)을 배치할 수 있다. 피스톤(36)이 대형이라도, 엔진축(11)의 축방향의 트랜스 액슬 장치(1)의 길이의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 제2의 기어조(35)와 제3의 기어조(33)를, 엔진축(11)의 축방향으로 오버랩하지 않도록 배치하고 있음으로써, 제2의 기어조(35)와 제3의 기어조(33)가 간섭하는 일이 없기 때문에, 각각의 기어조의 기어비의 설정 범위를 크게할 수 있다.
제2의 기어조(35)의 맞물림수를, 전동기(3)의 회전 방향이 드라이브 샤프트(4)의 회전 방향(엔진 회전 방향)과 동일하게 되도록, 홀수로 한다. 제1의 기어조(30)의 맞물림수와 제3의 기어조(33)의 맞물림수의 합계가, 발전기(5)의 회전 방향이 드라이브 샤프트(4)의 회전 방향(엔진 회전 방향)과 역방향이 되도록, 짝수로 되게 한다. 즉, 전동기(3)의 회전 방향과 발전기(5)의 회전 방향이 서로 역회전이 된다. 따라서, 전동기(3)의 진동 및 발전기(5)의 진동이 서로 상쇄된다. 발전소 전체 및 자체 전체의 진동이 감소될 수 있다.
[제2 실시례]
이하, 본 발명의 제2 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치에 관해 설명한다.
제2 실시례에서는, 상기 제1 실시례에 대해, 트랜스 액슬 장치(1')의 제2의 고정 기어(27)와 아이들러 기어(31)의 엔진축(11)의 축방향의 위치와, 엔진축(11에서다 아이들러 기어(31)에 입력되는 동력의 클러치축(15)에의 전달을 단접하는 기구를 싱크로나이저(동력 단접 수단, 동기 맞물림 장치)(14')로 하고, 또한 피스톤(36)을 싱크로나이저(14')의 작동을 제어하는 액추에이터(본 발명의 작동 기구에 상당)(36')로 하고 있는 점이 다르고, 이하에 상기 제1 실시례와의 상위점에 관해 설명한다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치의 모식도이다. 또한, 도 4 중의 앞은, 차량의 앞 방향을, 옆은, 차량의 폭방향을 각각 나타내고 있다. 즉, 도 4의 우측이 차량의 오른쪽 방향이고, 좌측이 차량의 왼쪽 방향이다. 또한, 도 4 중의 파선은, 제1의 파이널 기어(22)와 제3의 파이널 기어(32)가 맞물려 있는 것을 나타내고 있다.
엔진축(11)에는, 차량 오른쪽 방향(엔진(2)측)부터 순번대로, 제1의 고정 기어(26) 및 제2의 고정 기어(27)가 배치되어 있다. 그리고, 제1의 고정 기어(26)와 제2의 고정 기어(27)는, 엔진축(11)에 고정되고, 엔진축(11)의 회전에 수반하여 회전한다.
클러치축(15)에는, 차량 오른쪽 방향(엔진(2)측)부터 순번대로, 제1의 파이널 기어(22)와, 아이들러 기어(31)와, 싱크로나이저(14')가 배치되어 있다.
제1의 파이널 기어(22)는, 클러치축(15)에 고정되어 있고, 클러치축(15)과 함께 회전하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 제1의 파이널 기어(22)는, 차동 장치(21)에 구비되는 제3의 파이널 기어(32)와 맞물리도록 엔진축(11)의 축방향으로 일치하도록 배치되어 있다.
아이들러 기어(31)는, 클러치축(15)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 아이들러 기어(31)는, 제2의 고정 기어(27)와 맞물리도록 엔진축(11)의 축방향으로 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 제2의 고정 기어(27)와 아이들러 기어(31)는, 제3의 기어조(33)를 구성하고 있다. 즉 엔진축(11)과 클러치(15)는, 2개의 기어(27, 31)로 이루어지고 맞물림수가 하나인 제3의 기어조(33)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 제3의 기어조(33)는, 제2의 기어조(35)와 엔진축(11)의 축방향으로 오버랩하도록 배치되어 있다.
싱크로나이저(14')는, 엔진축(11)에서 아이들러 기어(31)에 입력되는 동력의 클러치축(15)으로의 전달을 단접하는 것이다. 싱크로나이저(14')는, 액추에이터(36')에 의해 작동이 제어된다. 그리고, 싱크로나이저(14')는, 엔진축(11)의 축방향으로 전동 모터(3)에 오버랩하도록 배치되어 있다.
또한, 액추에이터(36')는, 전동 모터(3)를 수용하는 하우징의 외주부에, 엔진축(11)의 축방향으로 전동 모터(3)에 오버랩하도록 배치되어 있다. 그리고, 액추에이터(36')는, 싱크로나이저(14')의 작동을 제어하는 것이다.
이상과 같은 구성에 의해, 본 발명의 제2 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치(1')에서는, 엔진축(11)과 발전기축(13)은 제1의 기어조(30)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되고, 모터축(12)과 출력축(16)은 제2의 기어조(35)를 통하여 항상 동력 전달 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 클러치축(15)과 아이들러 기어(31)가 접속되지 않도록 싱크로나이저(14')를 작동 제어하여, 제1 실시례와 마찬가지로, 차량에 탑재된 도시하지 않는 배터리로부터 전력을 공급하여 전동 모터(3)를 구동함으로써, 당해 전동 모터(3)에 의해 주행 구동하는 EV 주행 모드가 가능하게 되어 있다. 또한, 이때 전동 모터(3)의 요구 전력의 증가나 배터리의 충전률의 저하에 응하여 엔진(2)을 구동함으로써, 엔진(2)에 의해 발전기(5)를 구동하여 발전할 수 있고, 전동 모터(3)에의 전력 공급이나 배터리의 충전이 가능해지고, 따라서 시리즈 주행 모드가 가능해진다.
또한, 싱크로나이저(14')를 작동 제어하여, 클러치축(15)과 아이들러 기어(31)를 접속함으로써, 엔진축(11)과 클러치축(15)이 제3의 기어조(33)를 통하여 동력이 전달 가능해진다. 이에 의해, 엔진(2)에 의해 주행 구동하는 엔진 직결 모드가 가능해진다. 그리고, 이때에 전동 모터(3)를 구동함으로써, 제1 실시례와 마찬가지로, 전동 모터(3)로부터 출력축(16)에 동력이 전달되어 주행 구동하는 패럴렐 주행 모드가 가능해진다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시례에 관한 트랜스 액슬 장치(1')에서는, 제2의 기어조(35)와 제3의 기어조(33)를 엔진축(11)의 축방향으로 오버랩하여 배치함으로써, 제2의 기어조(35)와 제3의 기어조(33)의 기어비에 따라서는 간섭의 우려가 있고, 제2의 기어조(35)와 제3의 기어조(33)의 기어비가 제한되게 되지만, 엔진축(11)의 축방향의 길이를 단축할 수가 있어서, 엔진축(11)의 축방향의 트랜스 액슬 장치(1)의 길이를 단축할 수 있다.
따라서, 더욱 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 엔진축(11)에서 아이들러 기어(31)에 입력되는 동력의 클러치축(15)에의 전달의 단접을 싱크로나이저(14')로 행함에 의해, 예를 들면, 제1 실시례의 습식 다판 클러치(14)에서는, 클러치판 사이에 기름이 개재함에 의해 활주 저항이 발생하지만, 싱크로나이저(14')에서는, 기름의 개재에 의한 활주 저항이 발생하지 않기 때문에, 전동 모터(3)만으로의 주행시에, 프릭션을 저감하여, 차량에 탑재된 배터리의 전력 소비를 저감할 수 있다. 또한, 엔진(2)의 구동력을 드라이브 샤프트(4)에 전달하는 엔진 직결 모드 또는 패럴렐 주행 모드일 때에는, 제1 실시례에서는, 습식 다판 클러치(14)를 아이들러 기어(31)에 누르는 힘이 필요하게 되지만, 싱크로나이저(14')를 이용함에 의해 습식 다판 클러치(14)를 누르는 힘이 불필요하게 되기 때문에 차량 전체의 에너지 효율이 향상한다. 또한, 싱크로나이저(14')를 이용함으로써, 제3의 기어조(33)와 클러치축(15)과의 접속을 원활하게 행할 수 있음과 함께, 트랜스 액슬 장치(1')를 컴팩트하게 구성할 수도 있다.
이상으로 발명의 실시 형태의 설명을 마치지만, 본 발명의 형태는 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니다.
상기 제1 실시례에서는, 엔진축(11)에서 아이들러 기어(31)에 입력되는 동력의 전달의 단접을 습식 다판 클러치(14)로 하고 있는데, 이것으로 동력의 전달의 단접이 한정되는 것이 아니고, 제2 실시례에서 사용되고 있는 싱크로나이저(14')나 도그 클러치도 이용하여도 좋고, 제2 실시례와 마찬가지로, 기름의 개재에 의한 활주 저항이 발생하지 않기 때문에, 전동 모터(3)만으로의 주행시에, 프릭션을 저감하고, 차량에 탑재된 배터리의 전력 소비를 저감할 수 있다.
제2 실시례에서는, 엔진축(11)에서 아이들러 기어(31)에 입력되는 동력의 전달의 단접을 싱크로나이저(14')로 하고 있는데, 이것으로 동력의 전달의 단접이 한정되는 것이 아니고, 도그 클러치를 이용하여도 좋다.
1, 1' : 트랜스 액슬 장치
2 : 엔진
2a : 크랭크축
3 : 전동 모터(제2의 전동기)
4 : 드라이브 샤프트(주행 구동축)
5 : 발전기(제1의 전동기)
11 : 엔진축(제1의 구동축)
12 : 모터축(제2의 구동축, 외축)
13 : 발전기축(제2의 구동축, 내축)
14 : 습식 다판 클러치(동력 단접 수단)
14' : 싱크로나이저(동력 단접 수단, 동기 맞물림 장치)
15 : 클러치축(제2의 출력축)
16 : 출력축(제1의 출력축)
21 : 차동 장치
30 : 제1의 기어조
33 : 제3의 기어조
35 : 제2의 기어조
36 : 피스톤(작동 기구)
36' : 액추에이터(작동 기구)

Claims (10)

  1. 차량에 탑재된 엔진(2)의 크랭크축(2a)과 동축상에 배치되고, 상기 크랭크축에 접속되는 제1의 구동축(11)과,
    상기 제1의 구동축과 평행하게 배치되고, 상기 차량의 주행 구동축(4)에 차동 장치를 통하여 동력을 전달하는 제1의 출력축(16)과,
    상기 제1의 출력축과 평행하게 배치되고, 상기 주행 구동축에 상기 차동 장치를 통하여 동력을 전달하는 제2의 출력축(15)과,
    상기 제1의 출력축과 평행하게 배치되고, 내축과 그 내축을 상대 회전 가능하게 내포하는 외축으로 구성되는 제2의 구동축(12, 13)과,
    상기 내축과 동일축상에 배치되고, 상기 내축에 접속되는 제1의 전동기(5)와,
    상기 외축과 동일축상에 배치되고, 상기 외축에 접속되는 제2의 전동기(3)와,
    복수의 기어를 맞물려서 구성되고 상기 제1의 구동축과 상기 내축과의 사이에서 동력을 전달하는 제1의 기어조(30)와,
    복수의 기어를 맞물려서 구성되고 상기 외축과 상기 제1의 출력축과의 사이에서 동력을 전달하는 제2의 기어조(35)와,
    복수의 기어를 맞물려서 구성되고 상기 제1의 구동축과 상기 제2의 출력축과의 사이에서 동력을 전달하는 제3의 기어조(33)와,
    상기 제2의 출력축에 마련되고, 상기 제1의 구동축에서 전달되는 동력을 단접하는 동력 단접 수단(14)을 구비하고,
    상기 제2의 구동축(12, 13)과 상기 제2의 출력축(15)과의 축간거리는, 상기 동력 단접 수단(14)과 상기 제2의 전동기(3)를 상기 제2의 출력축(15)의 연재 방향에서 보아 간섭하지 않도록 상기 제2의 전동기(3)의 축중심부터 그 제2의 전동기(3)를 수용하는 하우징의 최외주까지의 거리보다도 길게 설정되는 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력 단접 수단(14)은, 상기 제2의 출력축(15)의 상기 제3의 기어조(33)보다도 상기 제2의 전동기(3)측에 마련되고,
    상기 동력 단접 수단과 상기 제2의 전동기는, 상기 제2의 출력축에 수직한 방향에서 보아 오버랩 배치되는 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 기어조(35)와 상기 제3의 기어조(33)는, 상기 제1의 구동축(11)에 수직한 방향에서 보아, 오버랩 배치되는 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2의 기어조(35)와 상기 제3의 기어조(33)는, 상기 제1의 구동축(11)에 수직한 방향에서 보아, 오버랩 배치되는 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동력 단접 수단(14)은, 동기 맞물림 장치(14')인 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 동력 단접 수단(14)은, 동기 맞물림 장치(14')인 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  7. 제1항 내자 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동력 단접 수단(14)을 작동시키는 작동 기구(36, 36')를 구비하고,
    상기 작동 기구는, 적어도 상기 제2의 전동기(3)를 수용하는 하우징의 외주부에 배설되는 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1의 전동기(5)와 상기 제2의 전동기(3)가 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 기어조(35)를 구성하는 기어의 맞물림수는 홀수이고,
    상기 제1의 기어조(30)를 구성하는 기어의 맞물림수와 상기 제3의 기어조(33)를 구성하는 기어의 맞물림수의 합계가 짝수인 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2의 기어조(35)를 구성하는 기어의 맞물림수는 홀수이고,
    상기 제1의 기어조(30)를 구성하는 기어의 맞물림수와 상기 제3의 기어조(33)를 구성하는 기어의 맞물림수의 합계가 짝수인 것을 특징으로 하는 트랜스 액슬 장치.
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