KR102142390B1 - 트랜스액슬 장치 - Google Patents

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KR102142390B1
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다이조 오기노
마사히로 마츠시타
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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

엔진(2), 제1 회전 전기 기기(3), 및 제2 회전 전기 기기(4)를 포함하는 하이브리드 차량의 트랜스액슬 장치(1)는 엔진(2)의 동력 및 제1 회전 전기 기기(3)의 동력을 상이한 동력 전달 경로로부터 개별적으로 구동륜 측의 출력축(12)에 전달하고 또한 엔진(2)의 동력을 제2 회전 전기 기기(4)에도 전달한다. 또한, 트랜스액슬 장치(1)는 제1 회전 전기 기기(3)로부터 출력축(12)까지의 제1 동력 전달 경로(51)에 개재되는 연결/연결해제 기구(20)를 포함한다. 연결/연결해제 기구(20)는 제1 회전 전기 기기(3)의 동력의 전달을 가능 또는 불가능하게 한다.

Description

트랜스액슬 장치
본 발명은, 엔진과 2개의 회전 전기 기기를 포함하는 하이브리드 차량에 사용되는 트랜스액슬 장치에 관한 것이다.
종래, 엔진과 회전 전기 기기(모터, 제너레이터, 및 모터 제너레이터)를 포함하는 하이브리드 차량 중에서, 주행 모드를 전환하면서 주행하는 차량이 실용화되고 있다. 주행 모드는, 차량이 배터리의 충전 전력을 사용해서 모터만으로 주행하는 EV 모드, 차량이 엔진에 의해 제너레이터를 구동하여 전력을 발생시키면서 모터만으로 주행하는 시리즈 모드, 및 차량이 엔진과 모터를 함께 사용해서 주행하는 패럴렐 모드를 포함한다. 주행 모드의 전환은, 트랜스액슬 장치 내에서의 동력 전달 경로 상에 개재된 슬리브나 클러치 등의 기구를 제어함으로써 행해진다. 이 기구는, 예를 들어 엔진과 제너레이터 사이의 동력 전달 경로 내의 축이나, 엔진과 구동륜 사이의 동력 전달 경로 내의 축 상에 배치된다(특허문헌 1 및 2 참조).
일본 특허 공개 공보 제11-170877호 일본 특허 공개 공보 제2013-180680호
그런데, 엔진의 동력과 모터의 동력을 개별적으로 출력할 수 있는 하이브리드 차량에서는, 엔진으로부터 구동륜까지의 동력 전달 경로와 모터로부터 구동륜까지의 동력 전달 경로가 따로따로 제공된다. 또한, 이러한 하이브리드 차량에서는, 일반적으로, 주행 부하나 주행 속도가 높아지면 엔진의 동력을 이용한 주행 모드(패럴렐 모드)가 선택된다. 패럴렐 모드에서 필요에 따라 모터가 함께 사용되는 경우, 엔진만을 사용한 주행 동작 중에는 모터가 구동륜에 의해 구동되면서 회전한다. 이때의 모터의 회전에 의해 발생하는 전압이 구동용 배터리의 전압을 초과하면, 차량에 대하여 회생 브레이크가 작용하기 때문에, 운전자가 위화감을 느낄 수 있다. 그러므로, 종래에는 약계자 제어에 의해 고속 주행 상태에서의 의도하지 않는 회생 브레이크를 방지한다.
그러나, 약계자 제어를 위해 전력이 소비되기 때문에, 이 제어는 전비(electricity cost)의 향상의 관점에서는 바람직하지 않다.
본 발명의 목적은 전비를 향상시킬 수 있는 트랜스액슬 장치를 제공하는 것이다. 또한, 이 목적에 한하지 않고, 후술하는 발명을 실시하기 위한 실시형태에 나타내는 각 구성에 의해 유도되며, 종래 기술에 의해서는 얻어질 수 없는 작용 및 효과를 발휘하는 것도 본 발명의 다른 목적이다.
(1) 본원에 개시된 트랜스액슬 장치는, 엔진, 제1 회전 전기 기기 및 제2 회전 전기 기기를 포함하고, 상기 엔진의 동력 및 상기 제1 회전 전기 기기의 동력을 개별적으로 구동륜 측의 출력축에 전달하고 또한 상기 엔진의 동력을 상기 제2 회전 전기 기기에도 전달하도록 동작 가능한 하이브리드 차량의 트랜스액슬 장치이며, 상기 트랜스액슬 장치는, 상기 제1 회전 전기 기기로부터 상기 출력축까지의 동력 전달 경로 상에 개재되고, 상기 제1 회전 전기 기기의 동력의 전달을 가능 또는 불가능하게 하는 연결/연결해제 기구를 포함한다. 또한, 상기 제1 회전 전기 기기는, 회전하는 전기자 또는 계자를 포함하고, 적어도 전기 모터 기능을 갖는 전동 발전기(모터 제너레이터) 또는 전기 모터를 의미한다. 또한, 상기 제2 회전 전기 기기는, 회전하는 전기자 또는 계자를 포함하고, 적어도 발전기 기능을 갖는 전동 발전기(모터 제너레이터) 또는 발전기를 의미한다.
(2) 상기 제1 회전 전기 기기로부터 상기 출력축까지의 동력 전달 경로에는 상기 제1 회전 전기 기기의 회전축에 동축으로 연결되는 제1 회전 전기 기기 축 및 상기 제1 회전 전기 기기 축과 상기 출력축 사이에 위치되는 카운터 축이 제공될 수 있으며, 상기 연결/연결해제 기구는 상기 카운터 축에 개재될 수 있다.
(3) 이 경우, 바람직하게는, 상기 제1 회전 전기 기기 축 상의 고정 기어가 상기 카운터 축 상의 공회전 기어와 상시 계합되고, 상기 공회전 기어의 치형부 수는 상기 고정 기어의 치형부 수보다 많을 수 있다.
(4) 대안적으로, 상기 제1 회전 전기 기기로부터 상기 출력축까지의 상기 동력 전달 경로에는, 상기 제1 회전 전기 기기의 회전축에 동축으로 연결되는 제1 회전 전기 기기 축과, 상기 제1 회전 전기 기기 축과 상기 출력축 사이에 위치되는 카운터 축이 제공될 수 있고, 상기 연결/연결해제 기구는 상기 제1 회전 전기 기기 축에 개재될 수 있다.
(5) 이 경우, 상기 트랜스액슬 장치는 상기 출력축에 개재된 차동 기어를 포함할 수 있으며, 상기 연결/연결해제 기구는 상기 출력축의 축 방향에 직교하는 방향에서 상기 차동 기어와 겹치는 위치에 개재될 수 있다.
(6) 또한, 상기 연결/연결해제 기구는, 상대 회전 불가능하도록 그리고 축 방향으로 활주 가능하도록 상기 동력 전달 경로 상에 제공된 축과 조합되는 환형 슬리브를 포함할 수 있으며, 상기 슬리브는 상기 축 방향으로 이동함으로써 상기 축에 대하여 상대 회전 가능한 공회전 기어를 상기 축에 대하여 회전 연결 상태로 전환할 수 있다.
(7) 상기 연결/연결해제 기구는, 상대 회전 가능하도록 상기 동력 전달 경로 상에 제공된 축에 피봇식으로 지지되는 공회전 기어와, 상기 축에 고정된 제1 계합 요소 및 상기 공회전 기어에 고정된 제2 계합 요소를 포함하는 클러치를 포함할 수 있다.
(8) 상기 트랜스액슬 장치는 상기 엔진으로부터 상기 출력축까지의 동력 전달 경로 상에 개재된 슬리브 또는 클러치를 포함하고, 고 기어단과 저 기어단을 전환하는 전환 기구를 더 포함할 수 있다.
제1 회전 전기 기기의 동력의 전달을 가능 또는 불가능하게 하는 연결/연결해제 기구가 제공되기 때문에, 제1 회전 전기 기기가 오프되는 경우에 구동륜의 회전을 방지할 수 있다. 이 때문에, 종래 실시되는 약계자 제어가 불필요하기 때문에, 약계자 제어에 의해 소비되는 전력을 주행 동작을 위해 사용할 수 있다. 즉, 연결/연결해제 기구가 제공되기 때문에, 전비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 트랜스액슬 장치를 포함하는 차량의 내부 구성을 도시하는 상면도이다.
도 2는 도 1의 트랜스액슬 장치를 포함하는 파워 트레인의 모식적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 트랜스액슬 장치를 동력 전달 경로를 따라 축 방향에서 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 트랜스액슬 장치를 포함하는 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 5는 제1 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 6은 제2 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 7은 제3 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 8은 제4 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 9는 제5 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 10은 제6 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 11은 제7 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 12는 제8 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 13은 제9 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도 14는 제10 변형예에 따른 파워 트레인을 나타내는 스켈레톤도이다.
도면을 참조하여, 실시형태의 트랜스액슬 장치에 대해서 설명한다. 이하의 실시형태 각각은 단지 예시이며, 이하의 실시형태에서 언급되지 않는 다양한 변형 및 기술의 적용을 배제하려는 의도는 없다. 실시형태의 구성은 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 또한, 구성은 적절하게 선택될 수 있거나 적절하게 조합될 수 있다.
[1. 전체 구성]
실시형태의 트랜스액슬(1)(트랜스액슬 장치)은, 도 1에 도시하는 차량(10)에 적용된다. 차량(10)은, 엔진(2), 주행용 모터(3)(전기 모터, 제1 회전 전기 기기), 및 전동 발전기(4)(발전기, 제2 회전 전기 기기)를 포함하는 하이브리드 차량이다. 제너레이터(4)는 엔진(2)에 연결되고, 모터(3)의 작동 상태와 독립적으로 작동가능하다. 또한, 차량(10)에는 EV 모드, 시리즈 모드, 및 패럴렐 모드를 포함하는 3개의 주행 모드가 제공된다. 이들 주행 모드는, 전자 제어 장치(도시하지 않음)에 의해, 차량 상태, 주행 상태, 또는 운전자의 요구 출력에 따라서 택일적으로 선택되고, 따라서 그 종류에 따라 엔진(2), 모터(3), 및 제너레이터(4)는 따로따로 사용될 수 있다. 모터(3)는 발전 기능(제너레이터의 기능)을 가질 수 있고, 제너레이터(4)는 전기 모터 기능(모터의 기능)을 가질 수 있다는 것에 유의해야 한다.
EV 모드는, 엔진(2) 및 제너레이터(4)를 정지시킨 상태에서, 구동용 배터리(도시하지 않음)의 충전 전력을 사용해서 모터(3) 만으로 차량(10)을 구동하는 주행 모드이다. EV 모드는, 주행 부하 및 주행 속도가 낮거나 배터리 충전 레벨이 높은 경우에 선택된다. 시리즈 모드는, 엔진(2)에 의해 제너레이터(4)를 구동해서 발전하면서, 전력을 이용해서 모터(3)로 차량(10)을 구동하는 주행 모드이다. 시리즈 모드는, 주행 부하 및 주행 속도가 중간이거나 배터리 충전 레벨이 낮은 경우에 선택된다. 패럴렐 모드는, 주로 엔진(2)에 의해 차량(10)을 구동하고, 적절하게 모터(3)로 차량(10)의 구동을 어시스트하는 주행 모드이며, 주행 부하 및 주행 속도가 높은 경우에 선택된다.
구동륜(8)에는, 트랜스액슬(1)을 통해 엔진(2) 및 모터(3)가 병렬로 연결되고, 엔진(2) 및 모터(3)의 각각의 동력이 구동륜에 개별적으로 전달된다. 또한, 엔진(2)에는, 트랜스액슬(1)을 통해 제너레이터(4) 및 구동륜(8)이 병렬로 연결되고, 엔진(2)의 동력이 구동륜(8) 이외에 제너레이터(4)에도 전달된다.
트랜스액슬(1)은, 차동 기어(18)(차동 장치, 이하 "디퍼렌셜(18)"이라 칭함)를 포함하는 파이널 드라이브(종감속기)와 트랜스미션(감속기)를 일체화하여 얻어지는 동력 전달 장치이며, 구동원과 피구동 장치 사이의 동력 전달을 담당하는 복수의 기구를 포함한다. 실시형태의 트랜스액슬(1)은 고/저 상태(고속단과 저속단) 사이에서 전환가능하도록 구성된다. 차량이 패럴렐 모드에서 주행할 때, 고 기어단 및 저 기어단은 전자 제어 장치에 의해 주행 상태 또는 요구 출력에 따라 전환된다.
엔진(2)은 가솔린이나 경유를 연소시키는 내연기관(가솔린 엔진 또는 디젤 엔진)이다. 엔진(2)은, 크랭크샤프트(2a)(회전축)의 방향이 차량(10)의 차폭 방향에 일치하도록 횡방향으로 배치된 소위 횡방향 엔진이며, 트랜스액슬(1)의 우측면에 고정된다. 크랭크샤프트(2a)는, 구동륜(8)의 드라이브 샤프트(9)에 대하여 평행하게 배치된다. 엔진(2)의 작동 상태는 전자 제어 장치에 의해 제어된다.
모터(3) 및 제너레이터(4)의 양자 모두는, 전기 모터의 기능 및 발전기의 기능을 갖는 전동 발전기(모터 제너레이터)이다. 모터(3)는, 주로 전기 모터로서 기능하여 차량(10)을 구동하고, 회생 시에는 발전기로서 기능한다. 제너레이터(4)는, 엔진(2)을 시동시킬 때 전기 모터(스타터)로서 기능하고, 엔진(2)의 작동 시에는 엔진의 동력에 의해 전력을 발생시킨다. 모터(3) 및 제너레이터(4) 각각의 주위(또는 내부)에는, DC 전류 및 AC 전류를 변환하는 인버터(도시되지 않음)가 제공된다. 모터(3) 및 제너레이터(4) 각각의 회전 속도는 인버터를 제어함으로써 제어된다. 모터(3), 제너레이터(4), 및 각각의 인버터의 각각의 작동 상태는 전자 제어 장치에 의해 제어된다.
본 실시형태의 모터(3)는, 그 외형이 회전축(3a)을 중심축으로서 사용하는 원통형으로 형성되고, 그 저면이 트랜스액슬(1)을 향하는 자세로 트랜스액슬(1)의 좌측면에 대하여 고정된다. 본 실시형태의 제너레이터(4)는, 외형이 회전축(4a)을 중심축으로서 사용하는 원통형으로 형성되고, 모터(3)와 마찬가지로, 그 저면이 트랜스액슬(1)을 향하는 자세로 트랜스액슬(1)의 좌측면에 대하여 고정된다.
도 2는, 엔진(2), 모터(3), 제너레이터(4), 및 트랜스액슬(1)을 포함하는 파워 트레인(7)을 좌측으로부터 본 측면도이다. 이 측면도에서는 엔진(2)을 생략하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 트랜스액슬(1)의 좌측면에는, 모터(3) 및 제너레이터(4) 이외에 펌프(5)가 고정된다. 펌프(5)는, 구동륜(8)의 동력을 이용하여, 작동유나 윤활유로서 기능하는 오일을 유압 회로(도시하지 않음)에 압송하는 유압 발생 장치이다.
[2. 트랜스액슬]
도 3은, 본 실시형태의 트랜스액슬(1)을 동력 전달 경로를 따라 축 방향에서 절단한 단면도이며, 도 4는 이 트랜스액슬(1)을 구비한 파워 트레인(7)의 스켈레톤도이다. 도 4 이후의 스켈레톤도에서는, 펌프(5)와 트랜스액슬(1)을 일체화된 상태(펌프(5)를 케이싱(1C)에 내장시킨 상태)로 도시한다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 트랜스액슬(1)에는 평행하게 배열된 6개의 축(11 내지 16)이 제공된다. 이하, 크랭크샤프트(2a)에 동축으로 연결되는 회전축을 입력축(11)이라 칭한다. 마찬가지로, 드라이브 샤프트(9), 모터(3)의 회전축(3a), 및 제너레이터(4)의 회전축(4a)에 동축으로 연결되는 회전축을, 각각 출력축(12), 모터 축(13)(제1 회전 전기 기기 축), 및 제너레이터 축(14)이라 칭한다. 또한, 입력축(11)과 출력축(12) 사이의 동력 전달 경로 상에 배치되는 회전축을 제1 카운터 축(15)이라 칭하고, 모터 축(13)과 출력축(12) 사이의 동력 전달 경로 상에 배치되는 회전축을 제2 카운터 축(16)이라 칭한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 6개의 축(11 내지 16) 모두의 양 단부가 베어링(11g 내지 16g)을 통해서 케이싱(1C)에 축지지된다. 또한, 입력축(11), 출력축(12), 모터 축(13), 및 제너레이터 축(14)의 각각의 축 상에 위치하는 케이싱(1C)의 측면에는 개구가 형성되어 있고, 축들은 개구를 통해서 크랭크샤프트(2a) 등에 연결된다. 또한, 크랭크샤프트(2a) 상에는 과대 토크를 차단해서 동력 전달 기구를 보호하는 기능을 갖은 토크 리미터(6)가 개재된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 카운터 축(15)에는, 펌프(5)의 회전축이 연결된다.
트랜스액슬(1)의 내부에는 3개의 동력 전달 경로가 형성된다. 구체적으로는, 도 2에서 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 모터 축(13)으로부터 출력축(12)까지 연장되는 동력 전달 경로(이하, "제1 경로(51)"라 칭한다), 입력축(11)으로부터 출력축(12)까지 연장되는 동력 전달 경로(이하, "제2 경로(52)"라 칭한다), 및 입력축(11)으로부터 제너레이터 축(14)까지 연장되는 동력 전달 경로(이하, "제3 경로(53)"라 칭한다)가 형성된다.
제1 경로(51)(제1 동력 전달 경로)는, 모터(3)로부터 구동륜(8)으로의 동력의 전달에 관여하는 경로이며, 모터(3)의 동력의 전달을 담당한다. 제1 경로(51)의 도중에는, 동력 전달 가능/불가능 상태를 전환하는 후술하는 연결/연결해제 기구(20)가 개재된다. 제2 경로(52)(제2 동력 전달 경로)는, 엔진(2)으로부터 구동륜(8)으로의 동력 전달에 관여하는 경로이며, 엔진(2)의 작동 중의 동력의 전달을 담당한다. 제2 경로(52)의 도중에는, 동력 전달 가능/불가능 상태 및 고/저 상태를 전환하는 후술하는 전환 기구(30)가 개재된다. 제3 경로(53)(제3 동력 전달 경로)는, 엔진(2)으로부터 제너레이터(4)로의 동력 전달에 관여하는 경로이며, 엔진 시동시의 동력 전달 및 엔진(2)에 의한 발전 시의 동력 전달을 담당하는 것이다.
이어서, 도 3 및 도 4를 참고해서 트랜스액슬(1)의 구성을 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서, "고정 기어"는 축과 일체화되고 축에 대하여 상대 회전 불능한 기어를 의미한다. 또한, "공회전 기어"는 축에 대하여 상대 회전 가능하게 피봇식으로 지지되는 기어를 의미한다.
입력축(11)에는, 2개의 고정 기어(11H, 11L)가 제공된다. 2개의 고정 기어(11H, 11L)는, 상이한 치형부 수를 갖고, 상이한 치형부 수를 갖도록 제1 카운터 축(15)에 제공된 2개의 공회전 기어(15H, 15L)와 각각 상시 계합된다.
본 실시형태에서는, 치형부 수가 적은 하나의 고정 기어(11L)가 우측(디퍼렌셜(18) 측)에 배치되고, 치형부 수가 많은 다른 고정 기어(11H)가 좌측(하나의 고정 기어(11L)에 대하여 디퍼렌셜(18)의 반대 측)에 배치된다. 치형부 수가 적은 하나의 고정 기어(11L)는, 치형부 수가 많은 하나의 공회전 기어(15L)와 계합되어 저 기어단을 형성한다. 반대로, 치형부 수가 많은 다른 고정 기어(11H)는, 치형부 수가 적은 다른 공회전 기어(15H)와 계합되어 고 기어단을 형성한다.
즉, 제1 카운터 축(15)에는, 디퍼렌셜(18)에 가까운 위치에 대직경의 공회전 기어(15L)가 배치되고, 디퍼렌셜(18)로부터 먼 위치에 소직경의 공회전 기어(15H)가 배치된다. 제1 카운터 축(15)은 디퍼렌셜(18)이 내부에 개재된 출력축(12)에 인접하기 때문에, 이러한 기어의 배치에 의해, 예를 들어 케이싱(1C)에서의 제1 카운터 축(15)을 따른 부분(도 3에서 참조 번호 1a로 나타내는 원통부)을, 디퍼렌셜(18)로부터 멀리 이동하는 방향(도 3에서 좌측 방향)에서 외측으로 직경을 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 출력축(12)의 개구가 제공되는 케이싱 측면(1b)이 대직경의 공회전 기어(15L)와 소직경의 공회전 기어(15H) 사이에서 반경 방향 외측에 위치하도록 케이싱(1C)을 제공하는 경우에는, 상기 원통부(1a)가 대직경의 공회전 기어(15L)보다 도 3의 좌측에 위치되기 때문에, 원통부(1a)를 전체적으로 크기를 작게할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 케이싱(1C) 외측에서의 출력축(12)의 연장선 상에는 드라이브 샤프트(9)를 연결하기 위한 공간이 확보된다.
저 측 고정 기어(11L)는, 제너레이터 축(14)에 제공된 고정 기어(14a)와 상시 계합된다. 즉, 입력축(11)과 제너레이터 축(14)은, 2개의 고정 기어(11L, 14a)를 통해서 서로 연결되어 있어, 엔진(2)과 제너레이터(4) 사이에서 동력이 전달될 수 있다.
공회전 기어(15H)에서, 좌측부에 고정 기어(11H)와 계합되는 치면부가 제공되고, 이 치면부의 우측으로부터 돌출하는 접촉부에 결합되도록 도그 기어(15d)가 제공된다. 공회전 기어(15L)에서, 우측부에 고정 기어(11L)와 계합되는 치면부가 제공되고, 이 치면부의 좌측으로부터 돌출하는 접촉부에 결합되도록 도그 기어(15e)가 제공된다. 각 도그 기어(15d, 15e)의 전방 단부(반경 방향 외측 단부)에는, 도그 치형부(도시되지 않음)이 제공된다.
전환 기구(30)는, 2개의 공회전 기어(15H, 15L) 사이에 배치되고, 엔진(2)의 동력 연결/연결해제 상태를 제어하고 고 기어단 및 저 기어단을 전환하도록 동작가능하다. 본 실시형태의 전환 기구(30)는, 제1 카운터 축(15)에 고정되는 허브(31)와, 상대 회전 불가능하도록 그리고 제1 카운터 축(15)의 축 방향으로 활주 가능하도록 허브(31)(제1 카운터 축(15))와 조합되는 환형 슬리브(32)를 포함한다. 슬리브(32)는, 액추에이터(도시하지 않음)가 전자 제어 장치에 의해 제어될 때, 도면의 중립 위치로부터 좌우 양측으로 이동한다. 슬리브(32)의 반경 방향 내측에는, 도그 기어(15d, 15e)의 도그 치형부와 계합되는 스플라인 치형부(도시되지 않음)가 제공된다. 스플라인 치형부가 도그 치형부와 계합될 때, 슬리브(32)는 도그 기어(15d) 또는 도그 기어(15e)와 계합된다.
슬리브(32)가 중립 위치에 위치될 때, 2개의 공회전 기어(15H, 15L)는 공회전 상태에 있다. 이 경우에는, 엔진(2)이 작동하고 있어도, 엔진(2)의 동력(입력축(11)의 회전)은 출력축(12)에 전달되지 않는다. 즉, 이 경우에는, 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다.
슬리브(32)가 중립 위치로부터 좌우 측 중 어느 한쪽으로 이동하여, 2개의 공회전 기어(15H, 15L)의 도그 기어(15d, 15e) 중 하나와 계합되면, 입력축(11)의 회전은 공회전 기어(15H, 15L) 중 어느 하나에 전달된다. 이하, 이 상태를 회전 연결 상태라 칭한다. 본 실시형태의 트랜스액슬(1)에서는, 슬리브(32)가 우측으로 이동해서 공회전 기어(15L)의 도그 기어(15e)와 계합되기 때문에, 저 기어단의 공회전 기어(15L)는 제1 카운터 축(15)에 대하여 회전 연결 상태로 된다. 반대로, 슬리브(32)가 좌측으로 이동해서 공회전 기어(15H)의 도그 기어(15d)와 계합되면, 고 기어단의 공회전 기어(15H)는 제1 카운터 축(15)에 대하여 회전 연결 상태로 된다.
또한, 본 실시형태의 트랜스액슬(1)은, 슬리브(32)의 이동에 따라, 제너레이터(4)에 의해 입력축(11)의 회전 속도(즉, 공회전 기어(15H, 15L)의 회전 속도)를 구동륜(8)의 회전 속도와 동기화시킨다. 즉, 슬리브(32)가 공회전 기어(15H, 15L) 중 적어도 하나의 도그 기어(15d, 15e)와 계합되는 경우(고 기어단 또는 저 기어단의 선택시 혹은 고 기어단과 저 기어단의 전환시)에는, 그 계합 전에, 입력축(11)의 회전 속도가 제1 카운터 축(15)의 회전 속도로 조정되도록, 전자 제어 장치에 의해 제너레이터(4)의 인버터가 제어된다.
이 제어 방법으로서는, 예를 들어 입력축(11)과 구동륜(8) 사이의 회전 속도차(회전차)를 센서에 의해 검출하고, 이 회전 속도차에 따라서 제너레이터(4)로부터 입력축(11)의 회전에 부하를 가하여 회전 속도를 동기화시키는 방법을 예시할 수 있다. 대안적으로, 구동륜(8)의 회전 속도를 센서에 의해 검출하고, 구동륜의 회전 속도와 동기화되도록 제너레이터(4)의 회전 속도를 제어하는 방법을 예시할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 카운터 축(15)에는, 저 측 공회전 기어(15L)의 우측에 인접하는 고정 기어(15a)가 제공된다. 고정 기어(15a)는, 출력축(12)에 제공된 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)와 상시 계합된다. 또한, 제1 카운터 축(15)에는, 고 측 공회전 기어(15H)의 좌측에 인접하는 펌프(5)가 제공된다. 펌프(5)로부터 압송된 오일은, 제1 카운터 축(15)에 제공된 유로 입구(도시되지 않음)와 모터 축(13)에 제공된 유로 입구(5b)를 포함하는 유압 회로 내에 공급된다.
제2 카운터 축(16)에는 2개의 고정 기어(16a, 16b)가 제공된다. 우측면에 가까운 고정 기어(16a)에서, 좌측부에는 모터 축(13)에 제공된 공회전 기어(13b)와 상시 계합되는 치면부가 제공되고, 파킹 기어(19)는 치면부의 우측과 일체화되어 있다. 공회전 기어(13b)는 고정 기어(16a)보다 작은 직경을 갖는 다는 것에 유의해야 한다. 즉, 공회전 기어(13b)의 치형부 수는 고정 기어(16a)의 치형부 수보다 적다. 한편, 좌측면에 가까운 고정 기어(16b)는 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)와 상시 계합된다.
모터 축(13)의 공회전 기어(13b)는, 모터 축(13)에 개재된 클러치(21)와 함께 연결/연결해제 기구(20)를 구성한다. 즉, 본 실시형태의 연결/연결해제 기구(20)는 모터 축(13)에 개재된다. 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 연결/연결해제 기구(20)의 클러치(21)는, 축 방향과 직교하는 방향(이하, "폭 방향"이라 칭한다)에서 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)와 겹치는 위치에 개재된다. 이에 의해, 트랜스액슬(1)의 축방향 치수의 증대를 방지할 수 있다.
클러치(21)는, 모터(3)의 동력 연결/연결해제 상태를 제어하는 다판식 클러치이며, 모터 축(13)에 고정된 제1 계합 요소(22) 및 공회전 기어(13b)에 고정된 제2 계합 요소(23)를 포함한다. 제1 계합 요소(22)는 모터(3)로부터의 동력이 입력되는 요소이며, 제2 계합 요소(23)는 구동륜(8)에 동력을 출력하는 요소이다. 이들 계합 요소(22, 23)는, 모터 축(13)에 제공된 유로 입구(5b)로부터 유입하는 오일의 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다.
클러치(21)를 계합하면, 모터(3)의 동력이 공회전 기어(13b) 및 고정 기어(16a, 16b)를 통해서 구동륜(8)에 전달되며, 구동륜(8)의 회전이 모터(3)에 전달된다. 즉, 클러치(21)가 계합된 상태에서는, 모터(3)에 의한 동력 주행 및 회생 발전이 가능해진다. 반대로, 차량이 엔진(2)에 의해 주행(모터(3)가 정지)되는 상태에서 클러치(21)가 계합해제되면, 공회전 기어(13b)가 공회전하고, 구동륜(8)의 회전이 모터(3)에 전달되지 않는다. 따라서, 모터(3)는 회전되지 않고, 저항이 감소된다. 본 실시형태의 클러치(21)는, 모터(3)의 작동시에(온 상태에서) 계합되고, 모터(3)의 정지 시에(오프 상태에서) 계합해제되도록 유압에 의해 제어된다.
유압 회로에 복수의 솔레노이드 밸브(온/오프 솔레노이드 밸브, 리니어 솔레노이드 밸브 등)를 포함하는 압력 조절기가 제공되고, 펌프(5)로부터 압송된 오일을 적절한 유압으로 조절함으로써 클러치(21)의 연결/연결해제가 제어되는 구성을 채용할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 혹은, 펌프(5) 및 다판식 클러치(21)를 대신하여, 전기 커플링이 제공될 수 있고, 따라서 동력의 전달이 전기 제어 장치에 의해 가능 또는 불가능해진다. 즉, 연결/연결해제 기구(20)는 전기 커플링 및 공회전 기어(13b)를 포함할 수 있다.
파킹 기어(19)는 파킹 로크 장치를 구성하는 요소이다. 운전자에 의해 P 레인지가 선택되면, 파킹 기어는 파킹 스프래그(도시되지 않음)와 계합되어 제2 카운터 축(16)(즉, 출력축(12))의 회전을 금지한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 디퍼렌셜(18)은, 링 기어(18a)에 전달된 동력을 디퍼렌셜 케이싱(18b), 피니언축(18c), 디퍼렌셜 피니언(18d), 및 사이드 기어(18e)를 통해서 출력축(12)에 전달한다.
[3. 작용 및 효과]
(1) 트랜스액슬(1)에는, 모터(3)의 동력의 전달을 가능 또는 불가능하게 하는 연결/연결해제 기구(20)가 제공되기 때문에, 모터(3)가 오프될 때 구동륜(8)의 회전을 방지할 수 있다. 이 때문에, 종래 실시되는 약계자 제어가 불필요하기 때문에, 약계자 제어를 위해 소비되는 전력을 주행 동작을 위해 사용할 수 있다. 즉, 연결/연결해제 기구(20)가 제공되기 때문에, 전비를 향상시킬 수 있다.
(2) 또한, 종래에는, 모터 축(13)에 모터(3)의 동력을 전달하기 위한 기어(공회전 기어(13b)에 대응하는 기어)만이 제공되고, 모터 축(13)의 주위 공간이 사공간(dead space)이었다. 이에 대해, 트랜스액슬(1)에 따르면, 연결/연결해제 기구(20)가 모터 축(13)에 개재되기 때문에, 사공간을 이용할 수 있고, 따라서 케이싱(1C) 내의 공간 효율이 향상될 수 있다.
(3) 또한, 트랜스액슬(1)에서는, 연결/연결해제 기구(20)가 폭 방향에서 디퍼렌셜(18)과 겹치는 위치에 개재되기 때문에, 모터 축(13)의 주위에 사공간이 형성되지 않는다. 즉, 모터 축(13)의 주위 공간(종래의 구조에서는 사공간으로서 형성되는 공간)이 효율적으로 이용될 수 있기 때문에, 공간 효율이 더 향상될 수 있다. 이에 의해, 트랜스액슬(1)의 축방향 치수를 확대하지 않고, 연결/연결해제 기구(20)를 제공할 수 있다.
(4) 또한, 트랜스액슬(1)에서는, 연결/연결해제 기구(20)가 공회전 기어(13b)와 클러치(21)를 포함하기 때문에, 클러치(21)의 연결/연결해제 상태를 제어하는 것만으로 간단하게 모터(3)의 동력의 전달을 가능 또는 불가능하게 할 수 있다.
(5) 트랜스액슬(1)에서는, 엔진(2)으로부터 출력축(12)까지의 동력 전달 경로(제2 경로(52)) 상에 전환 기구(30)가 제공되고, 차량이 패럴렐 모드에서 주행될 때 주행 상태나 요구 출력에 따라서 고 기어단과 저 기어단이 전환된다. 즉, 패럴렐 모드에서, 엔진(2)의 출력을 2단계로 전환해서 전달(출력)할 수 있기 때문에, 주행 패턴의 수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 드라이브 필링이 향상될 수 있거나 연비가 개선될 수 있는 효과가 있기 때문에, 차량 상품성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 전환 기구(30)는, 고 측 공회전 기어(15H)와 저 측 공회전 기어(15L)를 슬리브(32)에 의해 전환하기 때문에, 기어비가 제한되지 않는다. 즉, 고 기어단 및 저 기어단 각각의 기어비를 자유롭게 설정할 수 있다. 또한, 상술한 차량(10)에서는, 엔진(2)의 동력 및 모터(3)의 동력을 개별적으로 출력할 수 있기 때문에, 고/저 상태의 전환 시의 토크 누락을 모터(3)의 동력에 의해 커버할 수 있다. 이에 의해, 변속 쇼크를 억제할 수 있고, 고/저 상태를 재빠르게 전환할 필요성이 낮아지기 때문에, 전환 기구(30)의 구성을 간소화할 수 있다.
(6) 본 실시형태의 트랜스액슬(1)에서는, 케이싱(1C) 내에서, 고 기어단(고정 기어(11H), 공회전 기어(15H))은, 저 기어단(고정 기어(11L), 공회전 기어(15L))에 대하여 디퍼렌셜(18)의 반대 측에 배치된다. 즉, 출력축(12)에 인접하는 축(제1 카운터 축(15)) 상에는, 디퍼렌셜(18)에 가까운 위치에 대직경의 기어(공회전 기어(15L))가 배치되고, 디퍼렌셜(18)로부터 먼 위치에 소직경의 기어(공회전 기어(15H))가 배치되기 때문에, 케이싱(1C)에 있어서의 제1 카운터 축(15)을 따른 부분을 전체적으로 크기가 감소되도록 예를 들어 외측(디퍼렌셜(18)로부터 멀리 이동하는 방향)으로 직경을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 케이싱(1C)의 대형화를 회피하면서, 케이싱(1C) 외부에서의 출력축(12)의 연장선 상에 드라이브 샤프트(9)를 연결하기 위한 공간을 확보할 수 있다.
(7) 또한, 본 실시형태의 트랜스액슬(1)에서는, 슬리브(32)의 이동에 따라서, 입력축(11)의 회전 속도가 구동륜(8)의 회전 속도로 조정되도록 제너레이터(4)의 인버터가 제어되기 때문에, 슬리브(32)와 공회전 기어(15H, 15L) 중 어느 하나의 도그 기어(15d, 15e) 사이의 계합(즉, 고 기어단 또는 저 기어단의 선택, 혹은 고 기어단과 저 기어단의 전환)을 원활하게 행할 수 있다.
[4. 변형예]
상술한 트랜스액슬(1)은 일례이며, 그 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 이하, 트랜스액슬(1)의 변형예에 대해서, 도 5 내지 도 14를 참고해서 설명한다. 도 5 내지 도 14는 제1 내지 제10 변형예에 따른 트랜스액슬(1)을 구비한 파워 트레인(7)을 나타내는 스켈레톤도이다. 상술한 실시형태나 변형예와 마찬가지의 구성요소에 대해서는, 그 구성요소에 상술한 실시형태 또는 변형예의 것과 동일한 참조 번호 또는 유사 참조 번호(동일한 번호 및 상이한 알파벳을 갖는 참조 번호)를 부여하고, 그에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
[4-1. 제1 변형예]
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 변형예에 따른 트랜스액슬(1)은, 입력축(11)과 제너레이터 축(14)을 연결하는 구성과, 연결/연결해제 기구(20')가 제2 카운터 축(16)에 배치되어 있는 점을 제외하고, 상술한 실시형태와 동일한 구성을 갖는다. 본 변형예의 트랜스액슬(1)에는, 제너레이터(14)의 고정 기어(14a)와 상시 계합되는 고정 기어(11a)가 입력축(11)에 제공되어 있고, 고정 기어(11a, 14a)에 의해 엔진(2)과 제너레이터(4) 사이에서 동력이 전달될 수 있다. 상술한 고정 기어(11L)는, 오직 제1 카운터 축(15)의 공회전 기어(15L)와 상시 계합된다는 것에 유의해야 한다.
또한, 본 변형예의 연결/연결해제 기구(20')는, 제2 카운터 축(16)에 제공된 공회전 기어(16c)와, 제2 카운터 축(16)에 개재된 클러치(21')를 갖는다. 공회전 기어(16c)는, 모터 축(13)에 제공된 고정 기어(13a)보다 큰 직경을 가지며(즉, 공회전 기어의 치형부 수가 고정 기어의 것보다 많으며), 고정 기어(13a)와 상시 계합된다. 클러치(21')는, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 모터(3)의 동력 연결/연결해제 상태를 제어하는 다판식 클러치이며, 제2 카운터 축(16)에 고정되는 제1 계합 요소(22')와, 공회전 기어(16c)에 고정되는 제2 계합 요소(23')를 포함한다. 이들 계합 요소(22', 23')는, 제2 카운터 축(16)에 제공된 유로 입구(5c)로부터 유입하는 오일의 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다.
연결/연결해제 기구(20')가 제2 카운터 축(16)에 개재되는 변형예의 트랜스액슬(1)에 따르면, 제2 카운터 축(16)은 출력축(12)이 회전하면 동기하여 회전하기 때문에, 제2 카운터 축(16)의 단부(유로 입구(5c))로부터 제2 카운터 축(16)의 내부(제2 카운터 축(16) 상의 공회전 기어(16c))로 용이하게 오일을 공급할 수 있다. 또한, 본 변형예에서는, 고정 기어(13a)보다 더 많은 치형부(더 큰 직경)을 갖는 공회전 기어(16c)가 제2 카운터 축(16)에 제공되기 때문에, 모터 축(13)에 소직경의 공회전 기어를 배치하는 경우(예를 들어, 도 4의 구성)에 비하여, 공회전 기어(16c)의 회전 속도를 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 공회전 기어(16c)의 니들 베어링을 허용 회전 속도 내에서 사용할 수 있다.
또한, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에서도, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 전비를 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 실시형태와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다. 본 변형예의 입력축(11)에는 출력축(12)에 동력을 전달하는 고정 기어(11L)와 제너레이터(4)에 동력을 전달하는 고정 기어(11a)가 제공되기 때문에, 축 방향에 직교하는 방향(기어의 반경 방향)의 치수를 단축하면서 각각의 기어비를 원하는 값으로 용이하게 설계할 수 있다는 것에 유의해야 한다.
[4-2. 제2 변형예]
도 6에 도시하는 바와 같이, 제2 변형예에 따른 트랜스액슬(1)은, 고 기어단과 저 기어단 사이의 위치 관계와 전환 기구(30')의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상술한 제1 변형예(도 5)와 동일한 구성을 갖는다. 본 변형예에서는, 고 기어단(고정 기어(11H), 고정 기어(15H'))이 케이싱(1C) 내의 우측(디퍼렌셜(18) 측)에 배치되고, 저 기어단(고정 기어(11L), 공회전 기어(15L))이 케이싱(1C) 내의 좌측에 배치된다. 본 변형예에서는, 제1 카운터 축(15)에 제공된 고정 기어(15H')가, 입력축(11)의 고정 기어(11H)와 상시 계합되어 고 기어단을 형성한다.
본 변형예의 입력축(11)에는, 제1 변형예와 동일한 구성을 가지며, 2개의 고정 기어(11L, 11H) 사이에 배치되는 고정 기어(11a)가 제공된다. 또한, 제1 카운터 축(15)에는, 우측으로부터 순서대로 고 측 고정 기어(15H'), 출력용 공회전 기어(15b), 저 측 공회전 기어(15L), 및 전환 기구(30')가 제공된다. 전환 기구(30')는, 상대 회전 불가능하도록 제1 카운터 축(15)에 제공된 허브(31')와, 상대 회전 불가능하도록 그리고 제1 카운터 축(15)의 축 방향으로 활주 가능하도록 허브(31')와 조합되는 환형 슬리브(32')를 포함한다.
슬리브(32')의 좌우 양측에는, 슬리브(32')의 스플라인 치형부와 계합되는 도그 기어(15d', 15e)가 제공된다. 본 변형예에서는, 슬리브(32')의 좌측의 도그 기어(15d')는 제1 카운터 축(15)에 고정되어 있고, 제1 카운터 축(15)을 통해서 고 측 고정 기어(15H')와 함께 회전가능하다. 우측 도그 기어(15e)는 상술한 실시형태의 것과 동일한 구성을 갖는 다는 것에 유의해야 한다. 공회전 기어(15b)의 우측부에는 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)와 계합되는 치면부가 제공되고, 이 치면부의 좌측으로부터 돌출하는 원통부(즉, 공회전 기어(15b)의 좌측부)의 전방 단부에는 전환 기구(30')의 허브(31')가 결합된다. 저 측 공회전 기어(15L)는 상대 회전 가능하도록 공회전 기어(15b)의 원통부의 외주에 피봇식으로 지지된다. 즉, 이들 2개의 공회전 기어(15L, 15b)는 이중 관 구조를 형성한다.
슬리브(32')가 중립 위치에 위치되는 경우에는, 출력용 공회전 기어(15b)가 공회전 상태가 되기 때문에, 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다. 슬리브(32')가 중립 위치로부터 좌우 측 중 어느 한 쪽으로 이동하여 한 쪽의 도그 기어(15d', 15e)와 계합되면, 고정 기어(15H')의 회전 및 공회전 기어(15L)의 회전 중 어느 하나의 회전이 공회전 기어(15b)에 전달된다. 즉, 슬리브(32')가 우측으로 이동해서 공회전 기어(15L)의 도그 기어(15e)와 계합되면, 저 기어단이 선택된다. 반대로, 슬리브(32')가 좌측으로 이동해서 도그 기어(15d')와 계합되면, 고 기어단이 선택된다.
본 변형예의 케이싱(1C)은, 제1 카운터 축(15)의 주위가 축 방향에서 외측(좌측)으로 돌출하는 원통형으로 형성된다. 원통형 돌출부(이하, "원통부(1D)"라 칭함)는, 케이싱(1C)에 모터(3) 및 제너레이터(4)가 부착되는 경우에, 모터(3) 및 제너레이터(4) 중 어느 것과도 간섭하지 않는 배치 및 형상으로 형성된다. 원통부(1D)는, 파워 트레인(7)을 좌측으로부터 볼 때(측면에서 볼 때), 모터(3)의 회전축(3a)(모터 축(13))과 제너레이터(4)의 회전축(4a)(제너레이터 축(14)) 사이의 영역 내에 배치된다. 여기서, 위에서 언급된 "영역"은 측면에서 볼 때 2개의 축(3a, 4a)을 연결하는 선에 직교하며 축(3a, 4a)을 통과하는 2개의 선 사이에 개재된 영역을 의미한다. 전환 기구(30')는 원통부(1D)에 내장된다.
즉, 본 변형예에 따른 트랜스액슬(1)에서는, 전환 기구(30')를 배치하는 부분에서만 케이싱(1C)을 부분적으로 확대시키기 때문에, 트랜스액슬(1)의 대형화를 방지할 수 있다. 또한, 원통부(1D)를 모터(3) 및 제너레이터(4)의 회전축(3a, 4a) 사이의 영역에 배치하기 때문에, 트랜스액슬(1)을 포함하는 파워 트레인(7)의 대형화도 방지할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태 및 제1 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[4-3. 제3 변형예]
도 7에 도시하는 바와 같이, 제3 변형예에 따른 트랜스액슬(1)은, 고 기어단과 저 기어단 사이의 위치 관계와 전환 기구(40)의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상술한 제1 변형예(도 5)와 동일한 구성을 갖는다. 본 변형예에서는, 고 기어단(고정 기어(11H), 공회전 기어(25H))이 케이싱(1C) 내의 우측(디퍼렌셜(18) 측)에 배치되고, 저 기어단(고정 기어(11L), 공회전 기어(25L))이 케이싱(1C) 내의 좌측에 배치된다. 본 변형예의 입력축(11)에는, 고 측 고정 기어(11H)의 우측에, 제1 변형예와 동일한 고정 기어(11a)가 제공된다는 것에 유의해야 한다.
제1 카운터 축(15)에는, 우측으로부터 순서대로 고정 기어(15a), 고 측 공회전 기어(25H), 저 측 공회전 기어(25L), 및 전환 기구(40)가 제공된다. 본 변형예의 전환 기구(40)는, 엔진(2)의 동력 연결/연결해제 상태를 제어하고 고 기어단과 저 기어단을 전환하기 위해 사용되며, 상술한 제2 변형예와 마찬가지로 케이싱(1C)의 원통부(1D)에 내장된다. 전환 기구(40)는, 제2 경로(52)에 대하여 고 기어단을 연결 또는 연결해제하는 고 측 다판식 클러치(고 측 클러치)와, 제2 경로(52)에 대하여 저 기어단을 연결 또는 연결해제하는 저 측 다판식 클러치(저 측 클러치)의 조합에 의해 획득된다. 각 클러치의 작동 유압은, 제1 카운터 축(15)에 제공된 2개의 유로 입구(5a, 5a')로부터 공급된다.
전환 기구(40)는, 고 측 클러치를 구성하는 2개의 계합 요소(41H, 42H)와, 저 측 클러치를 구성하는 2개의 계합 요소(41L, 42L)를 포함한다. 구동 측 계합 요소(41H, 41L)는, 엔진(2)으로부터의 동력이 입력되도록 2개의 공회전 기어(25H, 25L)에 각각 고정되어 있다. 한편, 피구동 측 계합 요소(42H, 42L)는, 동력이 구동륜(8)에 출력되도록 제1 카운터 축(15)에 각각 고정되어 있다.
2개의 공회전 기어(25H, 25L)는, 동일한 축(제1 카운터 축(15)) 상에 배치되어 이중 관 구조를 형성한다. 구체적으로는, 고 측 공회전 기어(25H)에서, 우측부에 고정 기어(11H)와 계합되는 치면부가 제공되고, 이 치면부의 좌측으로부터 돌출하는 원통부(즉, 공회전 기어(25H)의 좌측부)의 전방 단부에 계합 요소(41H)가 고정된다. 또한, 저 측 공회전 기어(25L)에서, 고정 기어(11L)와 계합되는 치면부의 좌측에 계합 요소(41L)가 고정된다. 또한, 공회전 기어(25L)는 상대 회전 가능하도록 고 측 공회전 기어(25H)의 원통부의 외주에 피봇식으로 지지된다.
고 측 클러치의 계합 요소(41H, 42H) 및 저 측 클러치의 계합 요소(41L, 42L) 각각은, 유로 입구(5a, 5a')로부터 유입하는 오일의 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다. 전환 기구(40)의 모든 계합 요소(41H, 42H, 41L, 42L)가 계합해제되는 경우에는, 2개의 공회전 기어(25H, 25L)는 공회전 상태로 되어, 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다. 한편, 전환 기구(40)의 고 측 및 저 측 클러치 중 하나가 계합되고 그 다른 하나가 계합해제되는 경우에는, 고 기어단 또는 저 기어단이 선택되어서, 엔진(2)의 동력이 출력축(12)에 전달된다.
이와 같이, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에 따르면, 2개의 공회전 기어(25H, 25L)가 제1 카운터 축(15)에 배치되어서 이중 관 구조를 형성하고, 동일한 축에 개재된 하나의 전환 기구(40)에 의해 고/저 상태가 전환되기 때문에, 트랜스액슬(1)을 콤팩트한 크기로 제공할 수 있다. 또한, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에서는, 상술한 제2 변형예와 마찬가지로, 전환 기구(40)가 배치되는 부분에서만 케이싱(1C)을 부분적으로 확대할 수 있기 때문에, 트랜스액슬(1)의 대형화를 방지할 수 있다. 또한, 전환 기구(40)를 내장한 원통부(1D)를 모터(3) 및 제너레이터(4)의 회전축(3a, 4a) 사이의 영역에 배치하면, 트랜스액슬(1)을 포함하는 파워 트레인(7)의 대형화도 방지할 수 있다. 상술한 실시형태 및 각 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것에 유의해야 한다.
[4-4. 제4 변형예]
도 8에 도시하는 바와 같이, 제4 변형예에 따른 트랜스액슬(1)에서는, 상술한 실시형태의 연결/연결해제 기구(20)가 모터 축(13)에 개재된다. 여기서, 본 변형예의 연결/연결해제 기구(20)는, 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)의 우측에 개재된다. 또한, 본 변형예의 트랜스액슬(1)은, 입력축(11)으로부터 출력축(12)까지의 동력 전달 경로가 고 기어단과 저 기어단에서 상이한 점에서 상술한 실시형태 및 각 변형예의 것과 상이하다. 또한, 도면 중의 파선은 기어가 서로 계합되어 있는 상태를 나타낸다.
본 변형예의 고 기어단은, 입력축(11)에 제공된 고 측 고정 기어(11H)와 제2 카운터 축(16)에 제공된 고 측 공회전 기어(16H)로 형성된다. 즉, 고 기어단은, 입력축(11)으로부터 제2 카운터 축(16)을 통해서 출력축(12)까지 연장되는 경로에 제공된다. 고정 기어(11H) 및 공회전 기어(16H)는 서로 상시 계합되고, 공회전 기어(16H)는 제2 카운터 축(16)에 개재된 고 측 클러치(40H)에 의해 제2 카운터 축(16)에 대하여 연결 또는 연결해제된다. 본 변형예의 제2 카운터 축(16)은 도 2에 도시하는 위치보다 입력축(11)에 근접해서 배치된다는 것에 유의해야 한다.
본 변형예의 저 기어단은, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 입력축(11)에 제공된 저 측 고정 기어(11L)와, 제1 카운터 축(15)에 제공된 저 측 공회전 기어(15L)로 형성된다. 즉, 저 기어단은, 입력축(11)으로부터 제1 카운터 축(15)을 통해서 출력축(12)까지 연장되는 경로(제2 경로(52)) 상에 제공된다. 본 변형예의 입력축(11)에서, 좌측 단부에는 저 측 고정 기어(11L)가 제공되고, 우측 단부에는 고 측 고정 기어(11H)가 제공된다. 본 변형예에서는, 파킹 기어(19)가 제1 카운터 축(15)에 제공되어 있지만, 파킹 기어(19)의 배치는 특별히 한정되지 않는다.
본 변형예의 전환 기구는, 제3 변형예와 마찬가지로 고 측 클러치(40H)와 저 측 클러치(40L)를 포함하지만, 이들 클러치는 서로 분리되어 있다는 점에서 상이하다. 상술한 바와 같이, 고 측 클러치(40H)는 제2 카운터 축(16)에 개재되고, 저 측 클러치(40L)는 제1 카운터 축(15)에 개재된다. 본 변형예에서는, 고 측 클러치(40H)는 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)의 우측에 위치되며 모터 축(13) 상의 클러치(21)와 폭 방향에서 겹치는 위치에 배치된다. 또한, 저 측 클러치(40L)는 원통부(1D) 내에 배치된다.
고 측 클러치(40H)는, 제3 변형예와 마찬가지로, 2개의 계합 요소(41H, 42H)를 포함하는 다판식 클러치이며, 제2 카운터 축(16)에 제공된 유로 입구(5c)로부터 공급되는 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다. 저 측 클러치(40L) 역시 2개의 계합 요소(41L, 42L)를 포함하는 다판식 클러치이며, 유로 입구(5a)로부터 공급되는 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다.
고 측 및 저 측 클러치(40H, 40L)가 모두 계합해제되어 있는 경우에는, 2개의 공회전 기어(16H, 15L)는 공회전 상태로 되고, 따라서 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다. 또한, 고 측 및 저 측 클러치(40H, 40L) 중 어느 하나가 계합되고 다른 하나가 계합해제되어 있는 경우, 고 기어단 또는 저 기어단이 선택되어서, 엔진(2)의 동력이 출력축(12)에 전달된다. 이와 같이, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에 따르면, 고 측 및 저 측 클러치(40H, 40L)가 제공되기 때문에, 전환 기구의 구성을 간소화할 수 있다.
또한, 상술한 제2 변형예와 마찬가지로, 저 측 클러치(40L)를 배치하는 부분(원통부(1D))에서만 케이싱(1C)을 부분적으로 확대할 수 있기 때문에, 트랜스액슬(1)의 대형화를 방지할 수 있고, 트랜스액슬(1)을 포함하는 파워 트레인(7)의 대형화도 방지할 수 있다. 또한, 고 측 클러치(40H)와 클러치(21)는 폭 방향에서 서로 겹치도록 배치되기 때문에, 축방향 치수의 확대를 방지할 수 있고, 따라서 대형화를 방지할 수 있다. 상술한 실시형태와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것에 유의해야 한다.
[4-5. 제5 변형예]
도 9에 도시하는 바와 같이, 제5 변형예에 따른 트랜스액슬(1)은, 연결/연결해제 기구(20')가 제2 카운터 축(16)에 제공되어 있는 점에서 상술한 제4 변형예(도 8)와 상이하다. 즉, 상술한 제1 변형예와 마찬가지로, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에서는, 모터(3)의 동력 연결/연결해제 상태는 제2 카운터 축(16)에 제공된 공회전 기어(16c) 및 클러치(21')를 포함하는 연결/연결해제 기구(20')에 의해 제어된다. 제2 카운터 축(16)에는, 클러치(21')와 고 측 클러치(40H)에 유압을 각각 공급하는 유로 입구(5c, 5c')가 제공된다는 것에 유의해야 한다. 이러한 구성에서도, 상술한 실시형태 및 제1 및 제4 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[4-6. 제6 변형예]
도 10에 도시된 바와 같이, 제6 변형예에 따른 트랜스액슬(1)에서는, 상술한 제1 변형예(도 5)의 연결/연결해제 기구(20')가 제2 카운터 축(16)에 개재된다. 또한, 본 트랜스액슬(1)은, 상술한 제4 변형예(도 8)와 마찬가지로, 입력축(11)으로부터 출력축(12)까지 연장되는 동력 전달 경로가 고 기어단과 저 기어단에 대해 상이하도록 제공되지만, 그 배치는 제4 변형예와 상이하다. 또한, 본 변형예의 전환 기구에서는, 제4 변형예와 마찬가지로, 고 측 클러치(40H')와 저 측 클러치(40L')가 서로 분리되어 있다.
본 변형예의 고 기어단은, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 입력축(11)에 제공된 고 측 고정 기어(11H)와 제1 카운터 축(15)에 제공된 고 측 공회전 기어(15H)로 형성된다. 고 측 클러치(40H')은, 공회전 기어(15H)를 제1 카운터 축(15)에 대하여 연결 또는 연결해제하기 위해 사용되며, 제1 카운터 축(15) 위에서 원통부(1D) 내에 배치된다. 고 측 클러치(40H')는, 2개의 계합 요소(41H', 42H')를 포함하는 다판식 클러치이며, 유로 입구(5a)로부터 공급되는 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다.
본 변형예의 저 기어단은, 입력축(11)에 제공된 저 측 고정 기어(11L)와 제2 카운터 축(16)에 제공된 저 측 공회전 기어(16L)로 형성된다. 즉, 저 기어단은, 입력축(11)으로부터 제2 카운터 축(16)을 통해서 출력축(12)까지 연장되는 경로에 제공된다. 고정 기어(11L) 및 공회전 기어(16L)는 서로 상시 계합되고, 제2 카운터 축(16)에 개재된 저 측 클러치(40L')에 의해 공회전 기어(16L)가 제2 카운터 축(16)에 대하여 연결 또는 연결해제된다.
저 측 클러치(40L')는, 2개의 계합 요소(41L', 42L')를 포함하는 다판식 클러치이며, 유로 입구(5c)로부터 공급되는 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다. 본 변형예의 입력축(11)에는, 좌측 단부에 고 측 고정 기어(11H)가 제공되고, 이 고정 기어(11H)의 우측에 인접해서 저 측 고정 기어(11L)가 제공된다. 또한, 저 측 클러치(40L')는, 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)와 계합되는 고정 기어(16b)의 좌측에 배치된다.
상술한 제4 변형예와 마찬가지로, 고 측 및 저 측 클러치(40H', 40L')가 계합해제되어 있는 경우에는, 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다. 또한, 고 측 및 저 측 클러치(40H', 40L') 중 어느 하나가 계합되고 다른 하나가 계합해제되는 경우에는, 고 기어단 또는 저 기어단이 선택되어서, 엔진(2)의 동력이 출력축(12)에 전달된다. 이와 같이, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에서도, 상술한 실시형태 및 각 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[4-7. 제7 변형예]
도 11에 도시한 바와 같이, 제7 변형예에 따른 트랜스액슬(1)에서는, 상술한 실시형태(도 3 및 도 4)와 마찬가지로, 모터 축(13)에 연결/연결해제 기구(20)가 개재된다. 여기서, 본 변형예는 공회전 기어(13b)의 우측에 클러치(21)가 제공되고 클러치(21)의 계합 타이밍이 상이한 점에서 상술한 실시형태와 상이하다. 또한, 본 트랜스액슬(1)은, 상술한 제4 변형예(도 8)와 마찬가지로, 입력축(11)으로부터 출력축(12)까지 연장되는 동력 전달 경로가 고 기어단과 저 기어단에 대해 상이하도록 제공된다. 여기서, 고 기어단의 동력 전달 경로는 제4 변형예의 것과 상이하다.
본 변형예의 고 기어단은, 입력축(11)에 제공된 고 측 고정 기어(11H)와, 모터 축(13)에 제공된 고 측 공회전 기어(13H)와, 이들 사이에 제공된 공회전 기어(17a)로 형성된다. 공회전 기어(17a)는, 회전 방향을 매칭하기 위한 기어이고, 6개의 축(11 내지 16)과 평행하게 배치되며, 입력축(11)과 모터 축(13) 사이에 제공된 중간축(17)에 고정된다. 고정 기어(11H) 및 공회전 기어(13H)는 모두 공회전 기어(17a)와 상시 계합된다.
모터 축(13)에는, 연결/연결해제 기구(20)의 좌측에 고 측 클러치(43H)가 제공된다. 고 측 클러치(43H)는, 공회전 기어(13H)를 모터 축(13)에 대하여 연결 또는 연결해제하기 위해 사용되며, 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)와 폭 방향에서 겹치는 위치에 배치된다. 즉, 본 변형예의 고 기어단은, 입력축(11)으로부터 중간축(17), 모터 축(13), 및 제2 카운터 축(16)을 통해서 출력축(12)까지 연장되는 경로 상에 제공된다. 고 측 클러치(43H) 또한 2개의 계합 요소(44H, 45H)를 포함하는 다판식 클러치이며, 모터 축(13)에 제공된 유로 입구(5b')로부터 공급되는 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다.
고 측 및 저 측 클러치(43H, 40L)가 모두 계합해제되어 있는 경우에는, 2개의 공회전 기어(13H, 15L)는 공회전 상태로 되어, 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다. 또한, 고 측 및 저 측 클러치(43H, 40L) 중 어느 하나가 계합되어 있고 다른 하나가 계합해제되어 있는 경우에는, 고 기어단 또는 저 기어단이 선택된다. 여기서, 본 변형예의 클러치(21)는 모터(3)의 작동 상태 이외에 모터(3)가 정지(오프 상태)되어 있는 경우에도 고 기어단이 선택되어 있으면 계합되도록 유압에 의해 제어된다. 이에 의해, 엔진(2)의 동력이 출력축(12)에 전달된다. 또한, 클러치(21)가 계합해제되어 있을 때, 적어도 저 기어단이 선택된다.
따라서, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에 따르면, 모터(3)가 정지되어 있고 저 기어단이 선택되어 있는 상태에서 연결/연결해제 기구(20)에 의해 모터(3)의 동력 전달 경로가 연결해제되기 때문에, 모터(3)의 회전을 방지할 수 있고 전비의 개선에 기여할 수 있다. 또한, 본 변형예에서도, 사공간을 효율적으로 이용할 수 있기 때문에, 트랜스액슬(1)의 축방향 치수를 증대시키지 않으면서 고 기어단 또는 저 기어단을 설정할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태 및 각 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[4-8. 제8 변형예]
도 12에 도시하는 바와 같이, 제8 변형예에 따른 트랜스액슬(1)에서는, 상술한 제7 변형예와 동일한 연결/연결해제 기구(20)가 모터 축(13)에 개재된다. 또한, 본 트랜스액슬(1)은, 고 기어단과 저 기어단 사이의 위치 관계가 상이하고, 중간축(17)에 전환 기구(43L)가 제공되는 점에서 상술한 제7 변형예(도 11)의 것과 상이하다.
본 트랜스액슬(1)은, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 저 기어단이 우측에 배치되고, 고 기어단이 좌측에 배치된다. 또한, 고 기어단의 구성은 제6 변형예의 것과 동일하다. 본 변형예의 저 기어단은, 입력축(11)에 제공된 저 측 고정 기어(11L), 모터 축(13)에 제공된 저 측 고정 기어(13L), 및 이들 사이에 제공된 공회전 기어(17b)를 포함한다. 공회전 기어(17b)는, 제7 변형예와 마찬가지로 회전 방향을 매칭하기 위해 중간축(17)에 제공된 기어이다. 여기서, 공회전 기어(17b)는 제7 변형예와 상이하게 공회전 기어로서 제공된다. 또한, 고정 기어(11L, 13L) 양자 모두는 공회전 기어(17b)와 상시 계합된다.
중간축에 개재된 저 측 클러치(43L)는, 2개의 계합 요소(44L, 45L)를 포함하는 다판식 클러치이며, 중간축(17)에 제공된 유로 입구(5d)로부터 공급되는 유압에 따라서 이격 방향(계합해제 방향) 및 접근 방향(계합 방향)으로 구동된다. 상기 공회전 기어(17b)는 계합 요소(44L)에 고정되어 있고, 저 측 클러치(43L)는 공회전 기어(17b)를 중간축(17)에 대하여 연결 또는 연결해제한다.
고 측 및 저 측 클러치(40H', 43L)가 모두 계합해제되는 경우에는, 2개의 공회전 기어(15H, 17b)는 공회전 상태로 되어, 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다. 또한, 고 측 및 저 측 클러치(40H', 43L) 중 어느 하나가 계합되고 다른 하나는 계합해제되는 경우, 고 기어단 또는 저 기어단이 선택된다. 여기서, 본 변형예의 클러치(21)는 모터(3)의 작동 상태 이외에 모터(3)가 정지(오프 상태)되어 있는 경우에도 저 기어단이 선택되어 있으면 계합되도록 유압에 의해 제어된다. 이에 의해, 엔진(2)의 동력이 출력축(12)에 전달된다. 또한, 적어도 고 기어단이 선택되는 경우에는 클러치(21)가 계합해제된다.
따라서, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에 따르면, 모터(3)가 정지되어 있고 고 기어단이 선택되어 있는 상태에서 연결/연결해제 기구(20)에 의해 모터(3)의 동력 전달 경로가 계합해제되기 때문에, 모터(3)의 회전을 방지할 수 있고, 전비의 향상에 기여할 수 있다. 또한, 본 변형예에서도, 사공간을 효율적으로 이용할 수 있기 때문에, 트랜스액슬(1)의 축방향 치수를 확대시키지 않고, 고 기어단 또는 저 기어단을 설정할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태 및 각 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[4-9. 제9 변형예]
도 13에 도시하는 바와 같이, 제9 변형예에 따른 트랜스액슬(1)은, 전환 기구의 구성과 연결/연결해제 기구의 구성이 상이한 점을 제외하고, 상술한 제1 변형예(도 5)와 동일한 구성을 갖는다.
먼저, 본 변형예의 전환 기구에 대해서 설명한다. 전환 기구는 고 기어단 및 저 기어단 각각을 선택하는 2개의 선택 기구(30A, 30B)를 포함한다. 하나의 선택 기구(30A)는 입력축(11)에 개재되고, 다른 선택 기구(30B)는 제1 카운터 축(15)에 개재된다. 또한, 이들 선택 기구(30A, 30B)는 폭 방향에서 겹치는 위치에 배치된다.
선택 기구(30A)는, 입력축(11)에 고정된 허브(31A)와, 상대 회전 불가능하도록 그리고 입력축(11)의 축 방향으로 활주 가능하도록 허브(31A)(입력축(11))에 조합되는 환형 슬리브(32A)를 포함한다. 마찬가지로, 선택 기구(30B)는, 제1 카운터 축(15)에 고정된 허브(31B)와, 상대 회전 불가능하도록 그리고 제1 카운터 축(15)의 축 방향으로 활주 가능하도록 허브(31B)(제1 카운터 축(15))에 조합되는 환형 슬리브(32B)를 포함한다. 이들 슬리브(32A, 32B) 또한 반경 방향 내측에 제공되는 스플라인 치형부(도시되지 않음)를 포함한다.
또한, 입력축(11)에는, 선택 기구(30A)의 좌측에 고정 기어(11H)가 제공되고, 선택 기구(30A)의 우측에, 고정 기어(11H)와 비교하여 치형부 수가 적은 공회전 기어(11L')가 제공된다. 또한, 제1 카운터 축(15)에는, 선택 기구(30B)의 좌측에 상술한 공회전 기어(15H)가 제공되고, 선택 기구(30B)의 우측에 공회전 기어(15H)에 비해 치형부 수가 많은 고정 기어(15L')가 제공된다. 고정 기어(11L') 및 공회전 기어(15L')는 서로 상시 계합된다. 또한, 공회전 기어(11L')에서, 우측부에 고정 기어(15L')과 계합되는 치면부가 제공되고, 이 치면부의 좌측으로부터 돌출하는 접촉부에 결합되도록 도그 기어(11e)가 제공된다. 또한, 도그 기어(11e) 또한 그 전방 단부에 제공되는 도그 치형부(도시되지 않음)를 포함한다.
슬리브(32A, 32B)가 모두 중립 위치에 위치되는 경우에는, 2개의 공회전 기어(15H, 11L')는 공회전 상태로 되어, 엔진(2)의 동력의 전달이 차단된다. 슬리브(32B)가 중립 위치에 위치되는 상태에서, 슬리브(32A)가 공회전 상태로부터 우측으로 이동해서 공회전 기어(11L')의 도그 기어(11e)와 계합되면, 엔진(2)의 동력(입력축(11)의 회전)이 공회전 기어(11L') 및 고정 기어(15L')를 통해서 출력축(12)에 전달된다. 즉, 이 경우에는, 저 기어단의 공회전 기어(11L')는 입력축(11)에 대하여 회전 연결 상태로 된다. 또한, 슬리브(32A)가 중립 위치에 위치되는 상태에서, 슬리브(32B)가 공회전 상태로부터 좌측으로 이동해서 공회전 기어(15H)의 도그 기어(15d)와 계합되면, 엔진(2)의 동력이 고정 기어(11H) 및 공회전 기어(15H)를 통해서 출력축(12)에 전달된다. 즉, 이 경우에는, 고 기어단의 공회전 기어(15H)가 제1 카운터 축(15)에 대하여 회전 연결 상태로 된다.
이와 같이, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에 따르면, 전환 기구를 구성하는 2개의 선택 기구(30A, 30B) 중 하나가 입력축(11)에 배치되기 때문에, 오일 욕에 의한 손실을 방지할 수 있다. 또한, 2개의 선택 기구(30A, 30B)를 동시에 작동시켜서 고/저 상태를 전환할 수 있기 때문에, 하나의 전환 기구(20)가 제공되는 경우와 비교하여 고/저 상태를 전환하는 시간을 단축할 수 있고, 고/저 상태를 빠르게 전환할 수 있다. 이어서, 본 변형예의 연결/연결해제 기구(20'')에 대해서 설명한다. 연결/연결해제 기구(20'')는, 제2 카운터 축(16)에 고정된 허브(27)와, 상대 회전 불가능하도록 그리고 축 방향으로 활주 가능하도록 허브(27)(제2 카운터 축(16))과 조합되는 환형 슬리브(28)를 포함한다. 슬리브(28)의 반경 방향 내측에는 스플라인 치형부(도시되지 않음)가 제공된다. 또한, 제2 카운터 축(16)에는, 연결/연결해제 기구(20'')의 우측에 공회전 기어(16d)가 제공된다. 공회전 기어(16d)의 치형부 수는 모터 축(13)의 고정 기어(13a)의 치형부 수보다 많고, 그 우측부에는 고정 기어(13a)와 상시 계합되는 치면부가 제공되고, 이 치면부의 좌측으로부터 돌출하는 접촉부에 결합되도록 도그 기어(16e)가 제공된다. 또한, 이 도그 기어(16e) 또한 그 전방 단부에 제공되는 도그 치형부(도시되지 않음)를 포함한다.
슬리브(28)가 중립 위치에 위치되는 경우에는, 공회전 기어(16d)가 공회전 상태로 되어, 제1 경로(51)의 동력의 전달이 차단된다. 슬리브(28)가 축 방향(우측)에 이동해서 공회전 기어(16d)의 도그 기어(16e)와 계합되면, 공회전 기어(16d)가 제2 카운터 축(16)에 대하여 회전 연결 상태로 되어, 동력이 제1 경로(51)를 통해 전달될 수 있다. 즉, 모터(3)의 동력이 출력축(12)에 전달된다.
이와 같이, 본 변형예의 트랜스액슬(1)에 따르면, 슬리브(28)에 의해 동력 전달 상태를 전환할 수 있기 때문에, 기어비가 제한되지 않고 설계 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 변형예에서는, 연결/연결해제 기구(20'') 및 공회전 기어(16d)가 제2 카운터 축(16)에 개재되기 때문에, 출력축(12)의 회전에 따라 제2 카운터 축(16)이 회전해도, 공회전 기어(16d)는 공회전한다. 이 때문에, 공회전 기어(16d)의 일부 혹은 전부가 오일 욕 상태에 있는 경우에도, 트랜스액슬(1) 내의 오일을 교반시키지 않기 때문에, 트랜스액슬(1)의 효율이 저하되지 않는다.
상술한 실시형태 및 각 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것에 유의해야 한다. 또한, 본 변형예에서는, 연결/연결해제 기구(20'')가 제2 카운터 축(16)에 개재된 구성을 예시했지만, 허브(27) 및 슬리브(28)를 포함하는 연결/연결해제 기구가 제1 경로(51) 상의 축(예를 들어, 모터 축(13))에 제공될 수 있다.
[4-10. 제10 변형예]
도 14에 도시된 바와 같이, 제10 변형예에 따른 트랜스액슬(1)은, 제2 카운터 축(16) 상의 연결/연결해제 기구(20'')와 공회전 기어(16d) 사이의 위치 관계를 제외하고, 상술한 제9 변형예(도 13)와 동일한 구성을 갖는다. 즉, 본 변형예에서는, 연결/연결해제 기구(20'')의 좌측(디퍼렌셜(18)에 가까운 측)에 공회전 기어(16d)가 배치된다. 이러한 배치의 트랜스액슬(1)에 따르면, 도 13과 비교하여, 모터 축(13) 상의 고정 기어(13a)의 위치가 모터(3)에 가깝기 때문에, 모터 축(13)의 길이를 단축할 수 있고, 케이싱(1C)의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 상술한 실시형태 및 각 변형예와 동일한 구성으로부터 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[5. 기타]
본 발명의 실시형태 및 변형예를 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태 등으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 형태로 변형될 수 있다.
상술한 실시형태 및 변형예에서는, 고 기어단과 저 기어단을 전환하는 전환 기구(또는 전환 기구의 일부)가 제1 카운터 축(15)에 개재된 트랜스액슬(1)을 예시했지만, 전환 기구의 배치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 전환 기구는 입력축(11)에 개재될 수 있다. 전환 기구는 필수적인 구성이 아니고, 생략될 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 연결/연결해제 기구(20)가 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a)와 폭 방향에서 겹치는 위치에 배치되는 구성을 예시했지만, 연결/연결해제 기구(20)의 위치는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연결/연결해제 기구는 디퍼렌셜(18)의 링 기어(18a) 이외의 요소(디퍼렌셜 케이싱(18b) 또는 디퍼렌셜 피니언(18d))와 폭 방향에서 겹치는 위치에 배치될 수 있거나 디퍼렌셜(18)과 겹치지 않도록 배치될 수 있다. 또한, 상술한 실시형태 및 제1 내지 제8 변형예에서는, 연결/연결해제 기구(20, 20')가 공회전 기어와 클러치를 포함하는 경우를 예시했지만, 상술한 실시형태 및 제1 내지 제8 변형예의 연결/연결해제 기구(20, 20')를 제9 및 제10 변형예의 연결/연결해제 기구(20'')(즉, 클러치 대신 슬리브를 사하는 연결/연결해제 기구)로 치환할 수 있다.
또한, 트랜스액슬(1)에 대한 엔진(2), 모터(3), 제너레이터(4), 및 펌프(5)의 상대 위치는 상술한 것에 한정되지 않는다. 상대 위치에 따라, 트랜스액슬(1) 내의 6개의 축(11 내지 16)의 배치를 설정할 수 있다. 또한, 트랜스액슬(1) 내의 축에 제공된 기어의 배치도 예시이며, 상술한 예로 한정되지 않는다.
1 트랜스액슬(트랜스액슬 장치)
2 엔진
3 모터(전기 모터, 제1 회전 전기 기기)
3a 회전축
4 제너레이터(발전기, 제2 회전 전기 기기)
8 구동륜
10 차량
12 출력축
13 모터 축(제1 회전 전기 기기 축)
13a 고정 기어(제1 기어)
13b 공회전 기어(제1 기어)
16 제2 카운터 축(카운터 축)
16a 고정 기어(제2 기어)
16b 고정 기어
16c 공회전 기어(제2 기어)
16d 공회전 기어(제2 기어)
16H, 16L 공회전 기어
18 디퍼렌셜(차동 기어)
20, 20', 20'' 연결/연결해제 기구
21, 21' 클러치
22, 22' 제1 계합 요소
23, 23' 제2 계합 요소
28 슬리브
30, 30', 40 전환 기구
32, 32', 32A, 32B 슬리브
40H, 40H', 43H 고 측 클러치(전환 기구)
40L, 40L', 43L 저 측 클러치(전환 기구)
51 제1 경로(제1 동력 전달 경로)
52 제2 경로(제2 동력 전달 경로)

Claims (14)

  1. 엔진, 제1 회전 전기 기기 및 제2 회전 전기 기기를 포함하고, 상기 엔진의 동력 및 상기 제1 회전 전기 기기의 동력을 상이한 동력 전달 경로로부터 개별적으로 구동륜 측의 출력축에 전달하고 또한 상기 엔진의 동력을 상기 제2 회전 전기 기기에도 전달하도록 동작 가능한 하이브리드 차량의 트랜스액슬 장치이며, 상기 트랜스액슬 장치는,
    상기 제1 회전 전기 기기로부터 상기 출력축까지의 제1 동력 전달 경로 상에 제공되고, 상기 제1 회전 전기 기기의 동력의 전달을 가능 또는 불가능하게 하는 연결/연결해제 기구와,
    상기 제1 회전 전기 기기가 좌측 단부에 연결되는 제1 회전 전기 기기 축과,
    상기 제1 회전 전기 기기 축에 제공되는 고정 기어와,
    상기 고정 기어와 계합하는 공회전 기어를 갖는 카운터 축을 포함하고,
    상기 연결/연결해제 기구는 상기 카운터 축에 제공되며, 상기 연결/연결해제 기구의 좌측에 상기 공회전 기어가 제공되는 트랜스액슬 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전 전기 기기 축 상의 상기 고정 기어가 상기 카운터 축 상의 상기 공회전 기어와 상시 계합되고, 상기 공회전 기어의 치형부 수가 상기 고정 기어의 치형부 수보다 많은 트랜스액슬 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결/연결해제 기구는, 상대 회전 불가능하도록 그리고 상기 카운터 축의 축 방향으로 활주 가능하도록 상기 제1 동력 전달 경로 상에 제공된 상기 카운터 축과 조합되는 환형 슬리브를 포함하며,
    상기 슬리브는 상기 축 방향으로 이동함으로써 상기 카운터 축에 대해 상대 회전 가능한 상기 공회전 기어를 상기 카운터 축에 대해 회전 연결 상태로 전환하는 트랜스액슬 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엔진으로부터 상기 출력축까지의 제2 동력 전달 경로 상에 개재되는 슬리브 또는 클러치를 포함하며, 고 기어단과 저 기어단을 전환하는 전환 기구를 더 포함하는 트랜스액슬 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 엔진으로부터 상기 출력축까지의 제2 동력 전달 경로 상에 개재되는 슬리브 또는 클러치를 포함하며, 고 기어단과 저 기어단을 전환하는 전환 기구를 더 포함하는 트랜스액슬 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 엔진으로부터 상기 출력축까지의 제2 동력 전달 경로 상에 개재되는 슬리브 또는 클러치를 포함하며, 고 기어단과 저 기어단을 전환하는 전환 기구를 더 포함하는 트랜스액슬 장치.
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