KR102173857B1 - 동력 전달 장치 - Google Patents

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KR102173857B1
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히데아키 고마다
요스케 스즈키
다카히토 엔도
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

동력 전달 장치는, 제 1 회전부와 제 2 회전부를 선택적으로 연결하는 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구와, 제 3 회전부와 제 4 회전부를 선택적으로 연결하는 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구를 구비한다. 상기 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 상기 제 1 회전부와 상기 제 2 회전부의 어느 일방에 형성된 제 1 맞물림 톱니 (32) 에 맞물리는 제 3 맞물림 톱니 (38) 가 형성된 제 1 가동 부재 (37) 를 갖는다. 상기 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 상기 제 3 회전부와 상기 제 4 회전부의 어느 일방에 형성된 상기 제 2 맞물림 톱니 (41) 에 맞물리는 제 4 맞물림 톱니 (43) 가 형성된 제 2 가동 부재 (42) 를 갖는다. 상기 제 3 맞물림 톱니 (38) 의 제 1 가동 영역 (L1) 의 적어도 일부와, 상기 제 4 맞물림 톱니 (43) 의 제 2 가동 영역 (L2) 의 적어도 일부가, 회전 축선의 반경 방향에서 중첩된다.

Description

동력 전달 장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS}
이 발명은, 적어도 두 개의 맞물림식 걸어맞춤 기구를 구비한 동력 전달 장치에 관한 것이다.
국제 공개 제2013/076828호에는, 복수의 걸어맞춤 기구를 구비한 자동 변속기가 기재되어 있다. 이 자동 변속기에 형성된 걸어맞춤 기구 중 하나는 맞물림식 걸어맞춤 기구에 의해 구성되어 있다. 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 토크 전달시에 있어서의 맞물림 톱니에 작용하는 응력 혹은 면압을 저감시키기 위해서, 맞물림 톱니의 길이를 어느 정도 길게 할 필요가 있고, 그에 따라, 해방 상태로부터 걸어맞춤 상태로 전환하는 경우에 있어서의 가동 부재의 이동량이 많아진다. 동일하게, 가동 부재를 제어하기 위한 액추에이터의 축 길이를 길게 할 필요가 있다. 그 때문에, 맞물림식 걸어맞춤 기구를 자동 변속기에 채용한 경우에는, 자동 변속기의 축 길이가 길어질 가능성이 있다. 따라서, 국제 공개 제2013/076828호에 기재된 자동 변속기는, 제 1 회전 부재에 대해 제 2 회전 부재 (선 기어) 가 소정의 방향으로 회전하는 것을 제한하는 원웨이 클러치가 형성되어 있고, 그 내측에 맞물림식 걸어맞춤 기구를 배치하고 있다.
국제 공개 제2013/076828호에 기재된 자동 변속기는, 맞물림식 걸어맞춤 기구를 입력축의 축선 방향에서 중첩하여 배치하고 있음으로써, 축 길이를 단축시킬 수 있다. 한편, 걸어맞춤 상태와 해방 상태를 선택적으로 전환할 수 있는 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 일방의 맞물림 톱니가 축선 방향으로 슬라이딩하기 때문에, 그 맞물림 톱니의 가동 영역이나 맞물림 톱니에 축선 방향의 하중을 작용시키기 위한 액추에이터를 배치하는 영역을 확보할 필요가 있어, 축 길이가 증대될 가능성이 있다. 즉, 걸어맞춤 상태와 해방 상태를 선택적으로 전환할 수 있는 복수의 맞물림식 걸어맞춤 기구를 축 길이의 증대를 억제하면서, 동력 전달 장치에 탑재하기 위해서는, 기술적인 개선의 여지가 있었다.
이 발명은, 복수의 맞물림식 걸어맞춤 기구를, 축 길이가 증대되는 것을 억제하면서 탑재할 수 있는 동력 전달 장치를 제공한다.
이 발명의 일 양태는, 제 1 회전부와 제 2 회전부를 선택적으로 연결하는 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구와, 제 3 회전부와 제 4 회전부를 선택적으로 연결하는 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구를 구비한 동력 전달 장치에 관한 것이다. 상기 제 1 회전부는, 원통상으로 형성되고, 상기 제 2 회전부는, 상기 제 1 회전부와 동심원 상에 배치되고 또한 상기 제 1 회전부보다 대직경의 원통상으로 형성되고, 상기 제 3 회전부는, 상기 제 2 회전부와 동심원 상에 배치되고 또한 상기 제 2 회전부보다 대직경의 원통상으로 형성되고, 상기 제 4 회전부는, 상기 제 3 회전부와 동심원 상에 배치되고 또한 상기 제 3 회전부보다 대직경의 원통상으로 형성되고, 상기 제 1 회전부와 상기 제 2 회전부의 어느 일방에 제 1 맞물림 톱니가 형성되고, 상기 제 3 회전부와 상기 제 4 회전부의 어느 일방에 제 2 맞물림 톱니가 형성되고, 상기 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 상기 제 1 회전부와 상기 제 2 회전부 사이에 상기 제 1 회전부의 회전 축선 방향으로 이동 가능하게 형성되고, 또한 상기 회전 축선 방향으로 이동함으로써 상기 제 1 맞물림 톱니에 맞물리는 제 3 맞물림 톱니가 형성된 원통상의 제 1 가동 부재를 갖고, 상기 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 상기 제 3 회전부와 상기 제 4 회전부 사이에 상기 회전 축선 방향으로 이동 가능하게 형성되고, 또한 상기 회전 축선 방향으로 이동함으로써 상기 제 2 맞물림 톱니에 맞물리는 제 4 맞물림 톱니가 형성된 원통상의 제 2 가동 부재를 갖고, 상기 제 1 가동 부재가 이동하는 것에 의한 상기 제 3 맞물림 톱니의 상기 회전 축선 방향을 따른 제 1 가동 영역의 적어도 일부와, 상기 제 2 가동 부재가 이동하는 것에 의한 상기 제 4 맞물림 톱니의 상기 회전 축선 방향을 따른 제 2 가동 영역의 적어도 일부가, 상기 회전 축선의 반경 방향에서 중첩되도록 구성되어 있다.
이 발명의 상기 양태에 있어서는, 제 1 가동 부재에 형성된 제 3 맞물림 톱니의 회전 축선 방향을 따른 제 1 가동 영역의 적어도 일부와, 제 2 가동 부재에 형성된 제 4 맞물림 톱니의 회전 축선 방향을 따른 제 2 가동 영역의 적어도 일부가, 회전 축선의 반경 방향에서 중첩되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 제 1 가동 영역과 제 2 가동 영역의 적어도 일방을 확보하기 위한 범위를 저감시킬 수 있고, 바꾸어 말하면, 제 1 가동 영역과 제 2 가동 영역이 축선 방향에서 나열되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 축 길이가 증대되는 것을 억제하면서, 맞물림식의 걸어맞춤 기구를 동력 전달 장치에 탑재할 수 있다.
이 발명의 상기 양태에서는, 상기 제 1 가동 영역과 상기 제 2 가동 영역의 일방의 가동 영역 전부가, 상기 제 1 가동 영역과 상기 제 2 가동 영역의 타방의 가동 영역에, 상기 회전 축선의 반경 방향에서 중첩되도록 구성되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 제 1 가동 영역과 제 2 가동 영역의 일방의 가동 영역 전부가, 제 1 가동 영역과 제 2 가동 영역의 타방의 가동 영역에, 회전 축선의 반경 방향에서 중첩되도록 구성되어 있다. 따라서, 축 길이가 증대되는 것을 억제할 수 있다.
이 발명의 상기 양태에서는, 상기 제 1 가동 부재의 일방의 단부의 외주면에 상기 제 1 가동 부재의 축선 방향에서 일체화된 제 1 가압부와, 상기 제 1 가압부의 외주측의 측면에 축선 방향의 하중을 작용시키는 제 1 액추에이터와, 상기 제 2 가동 부재의 일방의 단부의 외주면에 상기 제 2 가동 부재의 축선 방향에서 일체화된 제 2 가압부와, 상기 제 2 가압부의 외주측의 측면에 축선 방향의 하중을 작용시키는 제 2 액추에이터를 구비하고 있어도 된다.
상기 구성에서는, 제 3 맞물림 톱니가 형성된 제 1 가동 부재에 제 1 가압부가 제 1 가동 부재의 축선 방향에서 일체화되고, 그 제 1 가압부의 외주측의 측면에 축선 방향의 하중을 작용시키는 제 1 액추에이터가 형성되어 있다. 동일하게, 제 4 맞물림 톱니가 형성된 제 2 가동 부재에 제 2 가압부가 제 2 가동 부재의 축선 방향에서 일체화되고, 그 제 2 가압부의 외주측의 측면에 축선 방향의 하중을 작용시키는 제 2 액추에이터가 형성되어 있다. 그 때문에, 제 1 가동 부재와 제 1 액추에이터를 반경 방향에서 어긋나게 배치할 수 있고, 또 제 2 가동 부재와 제 2 액추에이터를 반경 방향에서 어긋나게 배치할 수 있다. 그 결과, 동력 전달 장치의 축 길이가 증대되는 것을 억제하면서, 복수의 맞물림식 걸어맞춤 기구를 동력 전달 장치에 탑재할 수 있다. 또 , 각 액추에이터를 배치하는 지점을 적절히 설정할 수 있기 때문에, 복수의 맞물림식 걸어맞춤 기구를 동력 전달 장치에 탑재할 때의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
이 발명의 상기 양태에서는, 상기 제 1 가동 부재는, 상기 제 2 회전부와 일체로 회전하도록 연결되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 제 1 가동 부재와 제 2 회전부가 일체로 회전하도록 연결함으로써, 제 1 맞물림 톱니와 제 3 맞물림 톱니를 맞물리게 하기 위해서, 혹은 제 1 맞물림 톱니와 제 3 맞물림 톱니의 맞물림을 해소하기 위해서, 제 1 가동 부재와 제 2 회전부의 끼워 맞춤량이 증대되도록 제 1 가동 부재가 이동하여 제 1 가압부의 측면과 제 2 회전부의 단부가 접촉한 경우에 있어서의 동력 손실을 저감시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 제 1 가압부의 측면과 제 2 회전부의 단부가 접촉하는 것을 허용할 수 있다. 그 때문에, 제 1 가압부가 이동하는 영역을 제 2 회전부측으로 설정할 수 있기 때문에, 동력 전달 장치의 축 길이를 단축시킬 수 있다.
이 발명의 상기 양태에서는, 상기 제 2 가동 부재는, 상기 제 4 회전부와 일체로 회전하도록 연결되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 제 2 가동 부재와 제 4 회전부가 일체로 회전하도록 연결함으로써, 제 2 맞물림 톱니와 제 4 맞물림 톱니를 맞물리게 하기 위해서, 혹은 제 2 맞물림 톱니와 제 4 맞물림 톱니의 맞물림을 해소하기 위해서, 제 2 가동 부재와 제 4 회전부의 끼워 맞춤량이 증대되도록 제 2 가동 부재가 이동하여 제 2 가압부의 측면과 제 4 회전부의 단부가 접촉한 경우에 있어서의 동력 손실을 저감시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 제 2 가압부의 측면과 제 4 회전부의 단부가 접촉하는 것을 허용할 수 있다. 그 때문에, 제 2 가압부가 이동하는 영역을 제 4 회전부 측으로 설정할 수 있기 때문에, 동력 전달 장치의 축 길이를 단축시킬 수 있다.
이 발명의 상기 양태에서는, 상기 제 1 가동 부재는, 상기 제 2 회전부와 일체로 회전하도록 연결되고, 상기 제 2 가동 부재는, 상기 제 3 회전부와 일체로 회전하도록 연결되고, 상기 제 1 가동 부재와 상기 제 1 가압부는, 일체로 회전하도록 연결되고, 상기 제 2 가동 부재와 상기 제 2 가압부는, 일체로 회전하도록 연결되고, 상기 제 1 가압부와 상기 제 2 가압부가, 상기 제 1 회전부의 축선 방향에서 나열되어 배치되고, 상기 제 2 회전부와 상기 제 3 회전부가 일체로 회전하도록 구성되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 제 1 가동 부재와 일체로 회전하도록 제 2 회전부가 연결되고, 제 2 가동 부재와 일체로 회전하도록 제 3 회전부가 연결되고, 또한, 그것들 제 2 회전부와 제 3 회전부가, 일체로 회전하도록 구성되어 있다. 이 경우에는, 제 1 가압부와 제 2 가압부가 접촉한 경우에 있어서의 동력 손실을 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 제 1 가압부가 이동하는 영역과 제 2 가압부가 이동하는 영역을 접근시킬 수 있기 때문에, 동력 전달 장치의 축 길이를 단축시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은 이 발명의 실시형태에 있어서의 동력 전달 장치를 구비한 차량의 일례를 설명하기 위한 스켈레톤 도면이다.
도 2 는 HV-Hi 모드에서의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도 (共線圖) 이다.
도 3 은 HV-Lo 모드에서의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도이다.
도 4 는 직결 모드에서의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도이다.
도 5 는 EV-Lo 모드에서의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도이다.
도 6 은 EV-Hi 모드에서의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도이다.
도 7 은 싱글 모드에서의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도이다.
도 8 은 Lo 클러치 기구와 Hi 클러치 기구의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9 는 제 1 플랜지부와 제 2 플랜지부에 축선 방향의 하중을 작용시키는 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
이 발명의 실시형태에 있어서의 동력 전달 장치를 구비한 차량의 일례를 도 1 을 참조하여 설명한다. 도 1 에 나타내는 예에서는, 구동력원으로부터 전륜 (1R, 1L) 에 토크를 전달하는 동력 전달 장치 (2) 가, 회전 중심축이 차폭 방향을 따르도록, 차량 (Ve) 의 전방에 형성되어 있다. 즉, 이 동력 전달 장치 (2) 는, 이른바 횡으로 둔 타입의 것이고, 이와 같이 회전 중심축이 차폭 방향을 따르도록 배치되는 동력 전달 장치는, 회전 중심축이 차량의 전후 방향을 따르도록 배치되는 경우와 비교하여, 축선 방향의 길이에 대한 제약이 크다.
이 동력 전달 장치 (2) 는, 엔진 (3) 과 두 개의 모터 (4, 5) 를 구동력원으로서 구비한, 이른바 2 모터 타입의 구동 장치로서, 제 1 모터 (4) 는 발전 기능이 있는 모터 (즉 모터·제너레이터 : MG1) 에 의해 구성되고, 엔진 (3) 의 회전수를 제 1 모터 (4) 에 의해 제어함과 함께, 제 1 모터 (4) 에 의해 발전된 전력에 의해 제 2 모터 (5) 를 구동시키고, 그 제 2 모터 (5) 가 출력하는 구동 토크를 주행을 위한 구동 토크에 가할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 제 2 모터 (5) 는 발전 기능이 있는 모터 (즉 모터·제너레이터 : MG2) 에 의해 구성할 수 있다.
엔진 (3) 에는, 동력 분할 기구 (6) 가 연결되어 있다. 이 동력 분할 기구 (6) 는, 엔진 (3) 으로부터 출력된 토크를 제 1 모터 (4) 측과 출력측으로 분할하는 기능을 주로 하는 분할부 (7) 와, 그 토크의 분할률을 변경하는 기능을 주로 하는 변속부 (8) 에 의해 구성되어 있다.
분할부 (7) 는, 세 개의 회전 요소에 의해 차동 작용을 실시하는 구성이면 되고, 유성 기어 기구를 채용할 수 있다. 도 1 에 나타내는 예에서는, 싱글 피니언형의 유성 기어 기구에 의해 구성되어 있다. 도 1 에 나타내는 분할부 (7) 는, 선 기어 (9) 와, 선 기어 (9) 에 대해 동심원 상에 배치된, 내치 기어인 링 기어 (10) 와, 이들 선 기어 (9) 와 링 기어 (10) 사이에 배치되어, 선 기어 (9) 와 링 기어 (10) 에 맞물려 있는 피니언 기어 (11) 와, 피니언 기어 (11) 를 자전 및 공전 가능하게 유지하는 캐리어 (12) 에 의해 구성되어 있다. 그 선 기어 (9) 가 주로 반력 요소로서 기능하고, 링 기어 (10) 가 주로 출력 요소로서 기능하고, 캐리어 (12) 가 주로 입력 요소로서 기능한다.
엔진 (3) 이 출력한 동력이 상기 캐리어 (12) 에 입력되도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 엔진 (3) 의 출력축 (13) 에, 동력 분할 기구 (6) 의 입력축 (14) 이 연결되고, 그 입력축 (14) 이 캐리어 (12) 에 연결되어 있다. 또한, 캐리어 (12) 와 입력축 (14) 을 직접 연결하는 구성 대신에, 기어 기구 등의 전동 기구를 개재하여 캐리어 (12) 와 입력축 (14) 을 연결해도 된다. 또, 그 출력축 (13) 과 입력축 (14) 사이에 댐퍼 기구나 토크 컨버터 등의 기구를 배치해도 된다.
선 기어 (9) 에 제 1 모터 (4) 가 연결되어 있다. 도 1 에 나타내는 예에서는, 분할부 (7) 및 제 1 모터 (4) 는, 엔진 (3) 의 회전 중심 축선과 동일한 축선 상에 배치되고, 제 1 모터 (4) 는 분할부 (7) 를 사이에 두고 엔진 (3) 과는 반대측에 배치되어 있다. 이 분할부 (7) 와 엔진 (3) 사이에서, 이들 분할부 (7) 및 엔진 (3) 과 동일한 축선 상에, 그 축선의 방향으로 나열되어 변속부 (8) 가 배치되어 있다.
변속부 (8) 는, 싱글 피니언형의 유성 기어 기구에 의해 구성되어 있고, 선 기어 (15) 와, 선 기어 (15) 에 대해 동심원 상에 배치된 내치 기어인 링 기어 (16) 와, 이들 선 기어 (15) 와 링 기어 (16) 사이에 배치되어, 이들 선 기어 (15) 및 링 기어 (16) 에 맞물려 있는 피니언 기어 (17) 와, 피니언 기어 (17) 를 자전 및 공전 가능하게 유지하고 있는 캐리어 (18) 를 갖고, 선 기어 (15), 링 기어 (16), 및 캐리어 (18) 의 세 개의 회전 요소에 의해 차동 작용을 실시하는 차동 기구이다. 이 변속부 (8) 에 있어서의 선 기어 (15) 에 분할부 (7) 에 있어서의 링 기어 (10) 가 연결되어 있다. 또, 변속부 (8) 에 있어서의 링 기어 (16) 에, 외치가 형성되어 있고, 그 외치가 출력 기어 (19) 로서 기능하도록 구성되어 있다.
상기의 분할부 (7) 와 변속부 (8) 가 복합 유성 기어 기구를 구성하도록 Lo 클러치 기구 (Lo/C) 가 형성되어 있다. Lo 클러치 기구 (Lo/C) 는, 변속부 (8) 에 있어서의 캐리어 (18) 를, 분할부 (7) 에 있어서의 캐리어 (12), 또는 입력축 (14) 에 선택적으로 연결하도록 구성되어 있다. 이 Lo 클러치 기구 (Lo/C) 는, 도그 톱니를 맞물리게 함으로써 토크를 전달하는 맞물림식의 클러치 기구에 의해 구성되어 있다. Lo 클러치 기구 (Lo/C) 의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
이 Lo 클러치 기구 (Lo/C) 를 걸어맞춰지게 함으로써 분할부 (7) 에 있어서의 캐리어 (12) 와 변속부 (8) 에 있어서의 캐리어 (18) 가 연결되어 이것들이 입력 요소가 되고, 또 분할부 (7) 에 있어서의 선 기어 (9) 가 반력 요소가 되고, 또한 변속부 (8) 에 있어서의 링 기어 (16) 가 출력 요소가 된 복합 유성 기어 기구가 형성된다. 즉, 입력축 (14) 과 제 1 모터 (4) 의 출력축 (4a) 과, 후술하는 드리븐 기어 (21) 가 차동 회전할 수 있도록 복합 유성 기어 기구가 구성되어 있다.
또한, 변속부 (8) 의 전체를 일체화시키기 위한 Hi 클러치 기구 (Hi/C) 가 형성되어 있다. 이 Hi 클러치 기구 (Hi/C) 는, 변속부 (8) 에 있어서의 캐리어 (18) 와 링 기어 (16) 혹은 선 기어 (15), 혹은 선 기어 (15) 와 링 기어 (16) 를 연결하거나 하는 적어도 어느 두 개의 회전 요소를 연결하기 위한 것으로서, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 와 동일하게, 도그 톱니를 맞물리게 함으로써 토크를 전달하는 맞물림식의 클러치 기구에 의해 구성되어 있다. 도 1 에 나타내는 예에서는, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 는, 변속부 (8) 에 있어서의 캐리어 (18) 와 링 기어 (16) 를 연결하도록 구성되어 있다. Hi 클러치 기구 (Hi/C) 의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
그리고, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 및 Hi 클러치 기구 (Hi/C) 는, 엔진 (3) 및 분할부 (7) 그리고 변속부 (8) 와 동일한 축선 상에 배치되고, 또한 변속부 (8) 를 사이에 두고 분할부 (7) 와는 반대측에 배치되어 있다. 또, 각 클러치 기구 (Lo/C, Hi/C) 끼리는, 반경 방향에서 내주측과 외주측에 나열되어 배치되어 있다. 그 때문에, 동력 전달 장치 (2) 의 전체로서의 축 길이를 짧게 할 수 있다. 이 Lo 클러치 기구 (Lo/C) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구」에 상당하고, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구」에 상당한다.
상기의 엔진 (3) 이나 분할부 (7) 혹은 변속부 (8) 의 회전 중심 축선과 평행하게 카운터 샤프트 (20) 가 배치되어 있다. 상기 출력 기어 (19) 에 맞물려 있는 드리븐 기어 (21) 가 이 카운터 샤프트 (20) 에 장착되어 있다. 또, 카운터 샤프트 (20) 에는 드라이브 기어 (22) 가 장착되어 있고, 이 드라이브 기어 (22) 가 종감속기인 디퍼렌셜 기어 유닛 (23) 에 있어서의 링 기어 (24) 에 맞물려 있다. 또한, 상기 드리븐 기어 (21) 에는, 제 2 모터 (5) 에 있어서의 로터 샤프트 (25) 에 장착된 드라이브 기어 (26) 가 맞물려 있다. 따라서, 상기 출력 기어 (19) 로부터 출력된 동력 혹은 토크에, 제 2 모터 (5) 가 출력한 동력 혹은 토크를, 상기의 드리븐 기어 (21) 의 부분에서 가하도록 구성되어 있다. 이와 같이 하여 합성된 동력 혹은 토크를 디퍼렌셜 기어 유닛 (23) 으로부터 좌우의 드라이브 샤프트 (27) 에 출력하고, 그 동력이나 토크가 전륜 (1R, 1L) 에 전달되도록 구성되어 있다.
또한, 동력 전달 장치 (2) 는, 제 1 모터 (4) 로부터 출력된 구동 토크를, 전륜 (1R, 1L) 에 전달할 수 있도록, 출력축 (13) 또는 입력축 (14) 을 선택적으로 고정 가능하게 구성된, 마찰식 혹은 맞물림식의 브레이크 기구 (B1) 가 형성되어 있다. 즉, 브레이크 기구 (B1) 에 의해 출력축 (13) 또는 입력축 (14) 을 고정함으로써, 분할부 (7) 에 있어서의 캐리어 (12) 나, 변속부 (8) 에 있어서의 캐리어 (18) 를 반력 요소로서 기능시키고, 분할부 (7) 에 있어서의 선 기어 (9) 를 입력 요소로서 기능시킬 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 브레이크 기구 (B1) 는, 제 1 모터 (4) 가 구동 토크를 출력했을 경우에, 반력 토크를 발생시킬 수 있으면 되고, 출력축 (13) 또는 입력축 (14) 을 완전히 고정하는 구성에 한정되지 않고, 요구되는 반력 토크를 출력축 (13) 또는 입력축 (14) 에 작용시킬 수 있으면 된다. 또는, 출력축 (13) 이나 입력축 (14) 이, 엔진 (3) 의 구동시에 회전하는 방향과는 역방향으로 회전하는 것을 금지하는 원웨이 클러치를 브레이크 기구 (B1) 대신에 형성해도 된다.
상기의 동력 전달 장치 (2) 는, 엔진 (3) 으로부터 구동 토크를 출력하여 주행하는 HV 주행 모드와, 엔진 (3) 으로부터 구동 토크를 출력하지 않고, 제 1 모터 (4) 나 제 2 모터 (5) 로부터 구동 토크를 출력하여 주행하는 EV 주행 모드를 설정하는 것이 가능하다. 또한, HV 주행 모드는, 제 1 모터 (4) 를 저회전수로 회전시켰을 경우 (「0」회전을 포함한다) 에, 변속부 (8) 에 있어서의 링 기어 (16) 의 회전수보다 엔진 (3) (또는 입력축 (14)) 의 회전수가 고회전수가 되는 HV-Lo 모드와, 변속부 (8) 에 있어서의 링 기어 (16) 의 회전수보다 엔진 (3) (또는 입력축 (14)) 의 회전수가 저회전수가 되는 HV-Hi 모드와, 변속부 (8) 에 있어서의 링 기어 (16) 의 회전수와 엔진 (3) (또는 입력축 (14)) 의 회전수가 동일한 직결 모드를 설정하는 것이 가능하다.
구체적으로는, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 를 걸어맞추고 또한 엔진 (3) 으로부터 출력된 구동 토크를 전륜 (1R, 1L) 에 전달함으로써, HV-Lo 모드가 설정되고, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 를 걸어맞추고 또한 엔진 (3) 으로부터 출력된 구동 토크를 전륜 (1R, 1L) 에 전달함으로써, HV-Hi 모드가 설정된다. 또한, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 및 Hi 클러치 기구 (Hi/C) 를 걸어맞추고 또한 엔진 (3) 으로부터 구동 토크를 출력함으로써 직결 모드가 설정된다.
게다가 또한, EV 주행 모드는, 제 1 모터 (4) 및 제 2 모터 (5) 로부터 구동 토크를 출력하는 듀얼 모드와, 제 1 모터 (4) 로부터 구동 토크를 출력하지 않고 제 2 모터 (5) 만으로부터 구동 토크를 출력하는 싱글 모드를 설정하는 것이 가능하다. 또한 듀얼 모드는, 제 1 모터 (4) 로부터 출력된 토크의 증폭률이 비교적 큰 EV-Lo 모드와, 제 1 모터 (4) 로부터 출력된 토크의 증폭률이 비교적 작은 EV-Hi 모드를 설정하는 것이 가능하다.
구체적으로는, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 및 브레이크 기구 (B1) 를 걸어맞추고 또한 제 1 모터 (4) 로부터 구동 토크를 출력함으로써, EV-Lo 모드가 설정되고, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 및 브레이크 기구 (B1) 를 걸어맞추고 또한 제 1 모터 (4) 로부터 구동 토크를 출력함으로써, EV-Hi 모드가 설정된다. 또한, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 및 Hi 클러치 기구 (Hi/C) 그리고 브레이크 기구 (B1) 를 해방함으로써, 엔진 (3) 이나 제 1 모터 (4) 를 정지시킨 상태에서 주행 가능한 싱글 모드가 설정된다. 또한, 싱글 모드에서는, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 를 걸어맞춘 상태에서 제 2 모터 (5) 만으로부터 구동 토크를 출력하여 주행하는 것이나, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 를 걸어맞춘 상태에서 제 2 모터 (5) 만으로부터 구동 토크를 출력하여 주행하는 것도 가능하다.
각 주행 모드를 설정했을 경우에 있어서의 동력 분할 기구 (6) 의 각 회전 요소의 회전수, 및 엔진 (3), 각 모터 (4, 5) 의 토크의 방향을 설명하기 위한 공선도를 도 2 내지 도 7 에 나타내고 있다. 공선도는, 동력 분할 기구 (6) 에 있어서의 각 회전 요소를 나타내는 직선을 기어비의 간격을 두고 서로 평행하게 긋고, 이들 직선에 직교하는 기선 (基線) 으로부터의 거리를 각각의 회전 요소의 회전수로서 나타내는 도면으로, 각각의 회전 요소를 나타내는 직선에 토크의 방향을 화살표로 나타냄과 함께, 그 크기를 화살표의 길이로 나타내고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이 HV-Hi 모드에서는, 엔진 (3) 으로부터 구동 토크를 출력하고, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 를 걸어맞춤과 함께, 제 1 모터 (4) 로부터 반력 토크를 출력한다. 또, 도 3 에 나타내는 바와 같이 HV-Lo 모드에서는, 엔진 (3) 으로부터 구동 토크를 출력하고, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 를 걸어맞춤과 함께, 제 1 모터 (4) 로부터 반력 토크를 출력한다. 상기 HV-Hi 모드나 HV-Lo 모드가 설정되어 있는 경우의 제 1 모터 (4) 의 회전수는, 엔진 (3) 의 연비나 제 1 모터 (4) 의 구동 효율 등을 고려한 동력 전달 장치 (2) 전체로서의 효율 (엔진 (3) 및 각 모터 (4, 5) 에서 소비되는 토탈의 소비 에너지량을, 전륜 (1R, 1L) 의 회전수와 토크의 곱으로 구해지는 구동 에너지량으로 나눈 값) 이 가장 양호해지도록 제어된다. 상기의 제 1 모터 (4) 의 회전수는 연속적으로 변화시킬 수 있고, 그 제 1 모터 (4) 의 회전수와 차속에 기초하여 엔진 회전수가 정해진다. 따라서, 동력 분할 기구 (6) 는, 무단 변속기로서 기능할 수 있다.
직결 모드에서는, 각 클러치 기구 (Lo/C, Hi/C) 가 걸어맞춰짐으로써, 도 4 에 나타내는 바와 같이 동력 분할 기구 (6) 에 있어서의 각 회전 요소가 동일 회전수로 회전한다. 즉, 엔진 (3) 의 동력의 전부가 동력 분할 기구 (6) 로부터 출력된다.
또한, 도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이 EV-Lo 모드와 EV-Hi 모드에서는, 브레이크 기구 (B1) 를 걸어맞춤과 함께, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 또는 Hi 클러치 기구 (Hi/C) 를 걸어맞추고, 각 모터 (4, 5) 로부터 구동 토크를 출력하여 주행한다. 도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 모터 (4) 의 회전수에 대한 변속부 (8) 에 있어서의 링 기어 (16) 의 회전수인 회전수비는, EV-Lo 모드 쪽이 EV-Hi 모드보다 작아진다. 즉, EV-Lo 모드 쪽이, EV-Hi 모드보다 감속비가 크다. 그 때문에, EV-Lo 모드를 설정함으로써 큰 구동력을 얻을 수 있다. 또한, 싱글 모드에서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이 제 2 모터 (5) 만으로부터 구동 토크를 출력하고 있고, 또한 각 클러치 기구 (Lo/C, Hi/C) 가 해방되고 있는 것에 의해, 동력 분할 기구 (6) 의 각 회전 요소는 정지된 상태가 된다. 따라서, 엔진 (3) 이나 제 1 모터 (4) 를 같이 돌리는 것에 의한 동력 손실을 저감시킬 수 있다.
상기 서술한 각 주행 모드의 전환은, 요구 구동력이나 차속에 따라 실행된다. 그 경우, 예를 들어, HV 주행 모드이면, 제 1 모터 (4) 의 회전수를 제어하고, 일단, 직결 모드를 설정한 후에, HV-Hi 모드나 HV-Lo 모드로 전환한다. 또는, 각 클러치 기구 (Lo/C, Hi/C) 를 일단 해방한 후에, 걸어맞춰야 하는 클러치 기구의 입력측 회전수와 출력측 회전수의 차가 허용값 이하가 되도록 제 1 모터 (4) 의 회전수를 제어하고, 그 후에, 클러치 기구를 걸어맞춘다. EV 주행 모드가 설정되어 있는 경우에도, 동일하게 제 1 모터 (4) 및 각 클러치 기구 (Lo/C, Hi/C) 를 제어함으로써 주행 모드의 전환을 실시할 수 있다. 또한, 그와 같이 클러치 기구의 걸어맞춤 상태나 해방 상태를 전환하는 경우에는, 제 1 모터 (4) 의 회전수나 토크를 제어함으로써, 맞물림면에 작용하는 토크의 크기를 제어할 수 있기 때문에, 그 제어성이 양호한 경우에는, 클러치 기구를 구성하는 부재의 강성을 저감시킬 수 있다. 요컨대, 클러치 기구를 소형화할 수 있다.
이 발명의 실시형태에 있어서의 동력 전달 장치는, 상기 서술한 바와 같이 복수의 맞물림식 걸어맞춤 기구를 탑재하는 것을 대상으로 하고 있고, 그 탑재성을 향상시키는 것, 보다 구체적으로는, 축 길이를 단축시키는 것을 가능하게 하고 있다. 그 구성을 상세하게 설명하기 위한 단면도를 도 8 에 나타내고 있다.
도 8 에 나타내는 예에서는, 입력축 (14) 에 피걸어맞춤 부재 (28) 가 연결되어 있다. 이 피걸어맞춤 부재 (28) 는, 내주면에 스플라인 톱니가 형성된 원통상의 제 1 허브 (29) 와, 제 1 허브 (29) 의 일방의 단부 (엔진 (3) 측의 단부) 에 연결된 환상의 연결부 (30) 와, 연결부 (30) 에 있어서의 엔진 (3) 측의 측면의 외주부에 일체화된 제 1 원통부 (31) 에 의해 구성되어 있다. 이 제 1 원통부 (31) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 1 회전부」에 상당한다. 이 제 1 원통부 (31) 의 외주면 중 축선 방향에 있어서의 연결부 (30) 측의 부분에, 제 1 원통부 (31) 의 축선 방향으로 소정의 길이를 갖는 도그 톱니 (32) 가 형성되어 있다. 이 도그 톱니 (32) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 1 맞물림 톱니」에 상당한다.
그리고, 입력축 (14) 의 외주면에는, 스플라인 톱니가 형성되어 있고, 그 스플라인 톱니와, 제 1 허브 (29) 에 형성된 스플라인 톱니가 맞물려 있다. 따라서, 피걸어맞춤 부재 (28) 는, 입력축 (14) 과 일체로 회전한다. 또한, 도 8 에 나타내는 예에서는, 제 1 허브 (29) 의 위치 결정을 하기 위해서, 입력축 (14) 에 단차가 형성되어 있고, 그 단차에 제 1 허브 (29) 의 단부가 맞닿도록 입력축 (14) 에 제 1 허브 (29) 가 장착된다. 그 경우, 피걸어맞춤 부재 (28) 가 입력축 (14) 의 축선 방향으로 이동하지 않도록, 제 1 허브 (29) 에 있어서의 엔진 (3) 측의 단부의 위치 결정을 하는 너트 등을 형성하고 있어도 된다.
또, 변속부 (8) 에 있어서의 캐리어 (18) 는, 피니언 기어 (17) 를 유지하는 피니언 샤프트 (도시 생략) 의 분할부 (7) 측의 단부에 연결된 환상의 제 1 캐리어 플레이트 (도시 생략) 와, 엔진 (3) 측의 단부에 연결된 환상의 제 2 캐리어 플레이트 (33) 를 구비하고 있다. 이 제 2 캐리어 플레이트 (33) 에 있어서의 엔진 (3) 과는 반대측을 향한 측면의 내주부에는, 원통상의 제 2 허브 (34) 가 일체로 형성되어 있고, 그 제 2 허브 (34) 가, 부시 (35) 를 개재하여 제 1 허브 (29) 에 끼워 맞춰져 있다. 또, 제 2 캐리어 플레이트 (33) 에 있어서의 엔진 (3) 측을 향한 측면의 외주부, 보다 구체적으로는, 제 1 원통부 (31) 의 외경 (외주) 보다 반경 방향에서 외측의 위치에, 제 1 원통부 (31) 보다 엔진 (3) 측으로 연장된 제 2 원통부 (36) 가 일체로 형성되고, 제 2 원통부 (36) 의 내주면 및 외주면에 스플라인 톱니가 형성되어 있다. 즉, 제 2 원통부 (36) 는, 제 1 원통부 (31) 와 동심원 상에 배치됨과 함께, 제 1 원통부 (31) 보다 대직경으로 형성되어 있고, 이 제 2 원통부 (36) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 2 회전부」나 「제 3 회전부」에 상당한다.
그리고, 제 1 원통부 (31) 와 제 2 원통부 (36) 사이에, 원통상의 제 1 가동 부재 (37) 가 삽입되어 있다. 구체적으로는, 제 1 가동 부재 (37) 의 외주면에 스플라인 톱니가 형성되어 있고, 그 스플라인 톱니가, 제 2 원통부 (36) 의 내주면에 형성된 스플라인 톱니에 맞물려 있다. 요컨대, 제 1 가동 부재 (37) 와 제 2 캐리어 플레이트 (33) 는, 항상 일체로 회전하도록 연결되어 있다. 또한, 제 1 가동 부재 (37) 가 제 2 캐리어 플레이트 (33) 측으로 이동했을 경우에, 제 1 원통부 (31) 에 형성된 도그 톱니 (32) 와 맞물리도록, 제 1 가동 부재 (37) 의 내주면에 축선 방향으로 소정의 길이를 갖는 도그 톱니 (38) 가 형성되어 있다. 이 도그 톱니 (38) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 3 맞물림 톱니」에 상당한다. 또한, 제 1 원통부 (31) 에 형성된 도그 톱니 (32) 와 제 1 가동 부재 (37) 에 형성된 도그 톱니 (38) 의 길이는 동일해도 되고, 이 길이는, 각 도그 톱니 (32, 38) 가 맞물려 토크를 전달할 때에 맞물림면에 작용하는 응력이 허용값 이하가 되도록, 설계상 정해진 최대 전달 토크와 맞물림면에 작용하는 응력의 허용값에 기초하여 정해져 있다. 또, 각 도그 톱니 (32, 38) 의 회전 방향의 위상이 일치한 경우라도 각 도그 톱니 (32, 38) 를 맞물리게 할 수 있도록, 도그 톱니 (32) 중 도그 톱니 (38) 측의 단부, 및 도그 톱니 (38) 중 도그 톱니 (32) 측의 단부에는, 챔퍼가 형성되어 있다.
또한, 제 1 가동 부재 (37) 중 엔진 (3) 측의 단부에는, 제 1 플랜지부 (39) 가 일체화되어 있다. 이 제 1 플랜지부 (39) 는, 제 1 가동 부재 (37) 에 축선 방향의 하중을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 제 1 가동 부재 (37) 중 엔진 (3) 측의 외주면에 환상의 슬릿을 형성하고, 그 슬릿에 제 1 플랜지부 (39) 가 상대 회전 가능하게 걸리도록 구성해도 된다. 또, 제 1 가동 부재 (37) 에 환상의 슬릿을 형성한 경우에는, 제 1 가동 부재 (37) 를 가압하는 부재는, 제 1 플랜지부 (39) 와 같이 환상으로 형성되어 있지 않아도 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 제 1 가동 부재 (37) 와 축선 방향에서 일체로 이동하도록, 반경 방향을 향하여 형성된 로드 등의 부재를 슬릿에 걸도록 구성해도 된다. 요컨대, 제 1 플랜지부 (39) 는, 제 1 가동 부재 (37) 의 축선 방향에서 일체화되어 있으면 된다. 이 제 1 플랜지부 (39) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 1 가압부」에 상당한다.
또, 변속부 (8) 에 있어서의 링 기어 (16) 에는, 엔진 (3) 측으로 연장된 제 3 원통부 (40) 가 일체화되어 있다. 이 제 3 원통부 (40) 의 내경은, 제 2 캐리어 플레이트 (33) 의 외경보다 크게 형성되고, 제 2 캐리어 플레이트 (33) 를 둘러싸도록 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 제 3 원통부 (40) 는, 제 2 원통부 (36) 와 동심원 상에 배치됨과 함께, 제 2 원통부 (36) 보다 대직경으로 형성되어 있다. 이 제 3 원통부 (40) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 4 회전부」에 상당한다. 또한, 제 3 원통부 (40) 의 엔진 (3) 측의 단부는, 제 2 원통부 (36) 의 엔진 (3) 측의 단부보다, 엔진 (3) 으로부터 떨어진 위치에 있다. 또, 제 3 원통부 (40) 의 내면 중, 각 원통부 (31, 36, 40) 의 회전 중심 축선 (L) 의 축선 방향에 있어서, 제 1 원통부 (31) 에 형성된 도그 톱니 (32) 와 적어도 일부가 중첩되도록 도그 톱니 (41) 가 형성되어 있다. 이 도그 톱니 (41) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 2 맞물림 톱니」에 상당한다. 또한, 제 1 원통부 (31) 에 형성된 도그 톱니 (32) 와 제 3 원통부 (40) 에 형성된 도그 톱니 (41) 는, 축선 방향의 길이가 상이해도 되고, 그 경우에는, 축선 방향의 길이가 짧은 도그 톱니 혹은 스플라인 (예를 들어, 도그 톱니 (32)) 이, 축선 방향의 길이가 긴 도그 톱니 (예를 들어, 도그 톱니 (41)) 에 완전히 중첩되도록 형성되어 있어도 된다.
그리고, 제 2 원통부 (36) 와 제 3 원통부 (40) 사이에, 원통상의 제 2 가동 부재 (42) 가 삽입되어 있다. 구체적으로는, 제 2 가동 부재 (42) 의 내주면에 스플라인 톱니가 형성되어 있고, 그 스플라인 톱니가, 제 2 원통부 (36) 의 외주면에 형성된 스플라인 톱니에 맞물려 있다. 요컨대, 제 2 가동 부재 (42) 와 제 2 캐리어 플레이트 (33) 는, 항상 일체로 회전하도록 연결되어 있다. 또한, 제 2 가동 부재 (42) 가 제 2 캐리어 플레이트 (33) 측으로 이동했을 경우에, 제 3 원통부 (40) 에 형성된 도그 톱니 (41) 와 맞물리도록, 제 2 가동 부재 (42) 의 외주면에 축선 방향으로 소정의 길이를 갖는 도그 톱니 (43) 가 형성되어 있다. 이 도그 톱니 (43) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 4 맞물림 톱니」에 상당한다. 또한, 제 3 원통부 (40) 에 형성된 도그 톱니 (41) 와 제 2 가동 부재 (42) 에 형성된 도그 톱니 (43) 의 길이는 동일해도 되고, 이 길이는, 각 도그 톱니 (41, 43) 가 맞물려 토크를 전달할 때에 맞물림면에 작용하는 응력이 허용값 이하가 되도록, 설계상 정해진 최대 전달 토크와 맞물림면에 작용하는 응력의 허용값에 기초하여 정해져 있다. 또, 각 도그 톱니 (41, 43) 의 회전 방향의 위상이 일치했을 경우라도 각 도그 톱니 (41, 43) 를 맞물리게 할 수 있도록, 도그 톱니 (41) 중 도그 톱니 (43) 측의 단부, 및 도그 톱니 (43) 중 도그 톱니 (41) 측의 단부에는, 챔퍼가 형성되어 있다.
또한, 제 2 가동 부재 (42) 중 엔진 (3) 측의 단부에는, 제 2 플랜지부 (44) 가 일체화되어 있다. 이 제 2 플랜지부 (44) 는, 제 2 가동 부재 (42) 에 축선 방향의 하중을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 제 2 가동 부재 (42) 중 엔진 (3) 측의 외주면에 환상의 슬릿을 형성하고, 그 슬릿에 제 2 플랜지부 (44) 가 상대 회전 가능하게 걸리도록 구성해도 된다. 또, 제 2 가동 부재 (42) 에 환상의 슬릿을 형성한 경우에는, 제 2 가동 부재 (42) 를 가압하는 부재는, 제 2 플랜지부 (44) 와 같이 환상으로 형성되어 있지 않아도 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 제 2 가동 부재 (42) 로 축선 방향에서 일체로 이동하도록, 반경 방향을 향하여 형성된 로드 등의 부재를 슬릿에 걸도록 구성해도 된다. 요컨대, 제 2 플랜지부 (44) 는, 제 2 가동 부재 (42) 의 축선 방향에서 일체화되어 있으면 된다. 이 제 2 플랜지부 (44) 가, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 2 가압부」에 상당한다.
도 8 에 나타내는 구성은, 이하의 순서로 장착된다. 구체적으로는, 먼저, 입력축 (14) 에 피걸어맞춤 부재 (28) 를 걸어맞춰 고정시키고, 그 후, 도 8 에 있어서의 좌측 (엔진 (3) 과는 반대측) 으로부터, 제 1 허브 (29) 에 부시 (35) 를 끼워 맞춤과 함께, 그 부시 (35) 에 유닛화된 변속부 (8) 를 장착한다. 보다 구체적으로는, 제 2 캐리어 플레이트 (33) 를 끼워 맞춘다. 그 후, 축선 방향에 있어서의 엔진 (3) 측으로부터 제 2 가동 부재 (42) 에 형성된 스플라인 톱니와 제 2 원통부 (36) 의 외주면에 형성된 스플라인 톱니가 맞물리도록, 제 2 가동 부재 (42) 를 장착한다. 그 때에는, 도그 톱니 (41) 와 도그 톱니 (43) 는 맞물릴 필요가 없다. 이어서, 축선 방향에 있어서의 엔진 (3) 측으로부터 제 1 가동 부재 (37) 에 형성된 스플라인 톱니와 제 2 원통부 (36) 의 내주면에 형성된 스플라인 톱니가 맞물리도록, 제 1 가동 부재 (37) 를 장착한다. 그 때에는, 도그 톱니 (32) 와 도그 톱니 (38) 는 맞물릴 필요가 없다. 즉, 제 1 가동 부재 (37) 와 제 1 원통부 (31) 의 끼워 맞춤량이 증대됨으로써 각 도그 톱니 (32, 38) 가 맞물리도록 구성한 경우나, 제 2 가동 부재 (42) 와 제 3 원통부 (40) 의 끼워 맞춤량이 증대됨으로써 각 도그 톱니 (41, 43) 가 맞물리도록 구성한 경우에는, 각 가동 부재 (37, 42) 를 장착할 때에 위상을 맞추거나 할 필요가 없기 때문에, 장착성을 향상시킬 수 있다.
상기의 제 1 플랜지부 (39) 의 외주면에는, 도 9 에 나타내는 바와 같이 반원상의 제 1 시프트 포크 (45) 가 걸어맞춰져 있다. 도 9 에 나타내는 제 1 시프트 포크 (45) 는, 제 1 플랜지부 (39) 보다 판 두께가 두껍게 형성되어 있고, 그 내주면에, 제 1 플랜지부 (39) 가 회전 방향에서 슬라이딩할 수 있고, 또한 축선 방향으로 걸리는 홈 (46) 이 형성되고, 그 홈 (46) 에 제 1 플랜지부 (39) 의 외주부가 걸려 있다. 따라서, 제 1 시프트 포크 (45) 를 축선 방향으로 가압함으로써, 제 1 플랜지부 (39) 에 그 하중이 전달된다. 또, 도 9 에 나타내는 예에서는, 제 1 플랜지부 (39) 가 홈 (46) 으로부터 빠지는 것을 억제하기 위한 복수의 클로 (47) 가, 제 1 시프트 포크 (45) 의 내주면에 형성되어 있다. 또한, 제 1 시프트 포크 (45) 와 제 1 플랜지부 (39) 의 슬라이딩 저항을 억제하기 위해서, 제 1 시프트 포크 (45) 와 제 1 플랜지부 (39) 의 슬라이딩부에 윤활유를 공급하거나, 제 1 시프트 포크 (45) 와 제 1 플랜지부 (39) 의 슬라이딩부를 마찰 계수가 작은 재료로 피복해도 된다.
그리고, 제 1 시프트 포크 (45) 의 원주 방향에 있어서의 중앙 부분의 엔진 (3) 과는 반대측의 측면에, 도시되지 않은 스프링을 개재하여 로드 (48) 의 일방의 단부가 연결되어 있다. 그 로드 (48) 는, 동력 전달 장치 (2) 를 수용하는 케이스 (도시 생략) 를 관통하여 형성되고, 케이스의 외측으로 연장된 로드 (48) 의 타방의 단부에, 제 1 시프트 포크 (45) 를 가압하기 위한 전자 액추에이터 (49) 가 연결되어 있다. 도 9 에 나타내는 전자 액추에이터 (49) 는, 모터와, 모터의 토크를 로드 (48) 의 축선 방향의 하중으로 변환하기 위한 캠 기구에 의해 구성되어 있다.
또한, 로드 (48) 가 제 1 플랜지부 (39) 를 가압한 경우에, 도그 톱니 (32) 의 단부와 도그 톱니 (38) 의 단부가 접촉하면, 제 1 플랜지부 (39) 에 작용하는 반력이 커진다. 그와 같은 경우에, 제 1 플랜지부 (39) 에 과도한 굽힘 하중이 작용하는 것을 억제하기 위해서, 상기의 스프링이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 상기의 스프링을 형성함으로써, 제 1 플랜지부 (39) 의 강성을 저감시키는 것, 즉 제 1 플랜지부 (39) 의 판 두께를 얇게 할 수 있고, 나아가서는 동력 전달 장치 (2) 의 축 길이를 단축시킬 수 있다.
상기 서술한 바와 같이 구성함으로써, 전자 액추에이터 (49) 로 제 1 시프트 포크 (45) 를 도 8 의 좌측 방향으로 끌어 당기면, 그 하중이, 제 1 플랜지부 (39) 를 통하여 제 1 가동 부재 (37) 에 전달되고, 그 결과, 제 1 원통부 (31) 에 형성된 도그 톱니 (32) 와, 제 1 가동 부재 (37) 에 형성된 도그 톱니 (38) 가 맞물린다. 또, 전자 액추에이터 (49) 로 제 1 시프트 포크 (45) 를 가압하면, 그 하중이, 제 1 플랜지부 (39) 를 통하여 제 1 가동 부재 (37) 에 전달되고, 그 결과, 제 1 원통부 (31) 에 형성된 도그 톱니 (32) 와, 제 1 가동 부재 (37) 에 형성된 도그 톱니 (38) 의 맞물림이 해소된다. 즉, 전자 액추에이터 (49), 제 1 시프트 포크 (45), 제 1 플랜지부 (39), 및 제 1 가동 부재 (37) 에 의해 맞물림식 걸어맞춤 기구 (Lo 클러치 기구 (Lo/C)) 가 구성되어 있다.
또, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 는, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 와 동일하게 구성되어 있다. 즉, 제 2 플랜지부 (44) 에는, 제 1 시프트 포크 (45) 와 동일하게 구성된 제 2 시프트 포크 (50) 가 연결되어 있고, 그 제 2 시프트 포크 (50) 에 축선 방향의 하중을 작용시키는 로드 (51) 및 제 2 전자 액추에이터 (52) 가 형성되어 있다. 또한, 도 9 에 나타내는 예에서는, 제 1 시프트 포크 (45) 와 제 2 시프트 포크 (50) 는, 회전 방향에서 위상이 어긋나 배치되어 있다. 이것은, 제 1 시프트 포크 (45) 에 로드 (48) 를 연결하는 부분과, 제 2 시프트 포크 (50) 에 로드 (51) 를 연결하는 부분이 간섭하는 것을 억제하기 위해서이다.
상기 서술한 Lo 클러치 기구 (Lo/C) 는, 각 도그 톱니 (32, 38) 의 맞물림을 해소하고 있는 상태, 즉 해방 상태에서는, 도 8 에 실선으로 나타내는 위치에 제 1 가동 부재 (37) 가 위치하도록 구성되고, 각 도그 톱니 (32, 38) 가 맞물려 있는 상태, 즉 걸어맞춤 상태에서는, 도 8 에 파선으로 나타내는 위치에 제 1 가동 부재 (37) 가 위치하도록 구성되어 있다. 요컨대, 제 1 가동 부재 (37) 에 형성된 도그 톱니 (38) 의 축선 방향에 있어서의 가동 영역은, 도 8 에 「L1」로 나타내는 범위가 된다. 이 가동 영역이, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 1 가동 영역」에 상당한다.
또, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 는, 각 도그 톱니 (41, 43) 의 맞물림을 해소하고 있는 상태, 즉 해방 상태에서는, 도 8 에 실선으로 나타내는 위치에 제 2 가동 부재 (42) 가 위치하도록 구성되고, 각 도그 톱니 (41, 43) 가 맞물려 있는 상태, 즉 걸어맞춤 상태에서는, 도 8 에 파선으로 나타내는 위치에 제 2 가동 부재 (42) 가 위치하도록 구성되어 있다. 요컨대, 제 2 가동 부재 (42) 에 형성된 도그 톱니 (43) 의 축선 방향에 있어서의 가동 영역은, 도 8 에 「L2」로 나타내는 범위가 된다. 이 가동 영역이, 이 발명의 실시형태에 있어서의 「제 2 가동 영역」에 상당한다.
도 8 에 나타내는 바와 같이 제 1 가동 부재 (37) 에 형성된 도그 톱니 (38) 의 가동 영역 (L1) 과, 제 2 가동 부재 (42) 에 형성된 도그 톱니 (43) 의 가동 영역 (L2) 이 일치하도록 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 회전 축선 (L) 의 반경 방향에서 중첩되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 각 가동 영역 (L1, L2) 의 각각에 대해, 축선 방향으로 범위를 확보할 필요가 없다. 바꾸어 말하면, 각 가동 영역 (L1, L2) 이 축선 방향에서 나열되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 두 개의 맞물림식 걸어맞춤 기구를 탑재한 경우라도, 동력 전달 장치의 축 길이가 증대되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 이와 같은 효과를 나타내기 위해서는, 반드시 각 가동 영역 (L1, L2) 이 완전히 일치하고 있을 필요가 없고, 가동 영역 (L1) 의 적어도 일부와 가동 영역 (L2) 의 적어도 일부가, 회전 축선 (L) 의 반경 방향에서 중첩되어 있으면 된다. 또, 도그 톱니 (32, 38) 와 도그 톱니 (41, 43) 의 축 길이가 상이한 경우에는, 그에 따라 각 가동 부재 (37, 42) 가 이동하는 길이도 상이하다. 그러한 경우에는, 가동 영역이 짧은 가동 부재 (예를 들어, 제 2 가동 부재 (42)) 의 가동 영역 (L2) 전부가, 가동 영역이 긴 일방의 가동 부재 (예를 들어, 제 1 가동 부재 (37)) 의 가동 영역 (L1) 에, 회전 축선 (L) 의 반경 방향에서 중첩되어 있어도 된다.
또, 상기 서술한 바와 같이 제 1 가동 부재 (37) 나 제 2 가동 부재 (42) 에 각각 플랜지부 (39, 44) 를 연결하고, 그 플랜지부 (39, 44) 의 외주 부분에 각 액추에이터 (49, 52) 로부터 하중이 입력되도록 구성함으로써, 도그 톱니가 맞물리는 위치와, 도그 톱니를 맞물리게 하기 위한 추력을 발생시키는 위치를, 반경 방향에서 상이하게 할 수 있고, 그 결과, 동력 전달 장치 (2) 의 축 길이가 증대되는 것을 억제할 수 있다. 또는, 각 액추에이터 (49, 52) 를 배치하는 지점을 적절히 설정할 수 있기 때문에, 복수의 클러치 기구 (Lo/C, Hi/C) 를 동력 전달 장치 (2) 에 탑재할 때의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
또, 제 1 가동 부재 (37) 와 제 2 원통부 (36) 가 일체로 회전하도록 연결함으로써, 제 1 플랜지부 (39) 와 제 2 원통부 (36) 가 상대 회전하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 도그 톱니 (32) 와 도그 톱니 (38) 를 걸어맞추기 위해서, 제 1 가동 부재 (37) 와 제 2 원통부 (36) 의 끼워 맞춤량이 증대되도록 제 1 가동 부재를 이동시켰을 경우에, 제 1 플랜지부 (39) 의 측면과 제 2 원통부 (36) 의 단부가 접촉했다고 해도, 그 접촉면이 슬라이딩하지 않아, 동력 손실을 저감시킬 수 있다. 따라서, 각 도그 톱니 (32, 38) 가 맞물릴 때에 있어서의 제 1 플랜지부 (39) 와 제 2 원통부 (36) 의 단부 사이에 간극을 형성할 필요가 없기 때문에, 그 만큼, 제 1 플랜지부 (39) 가 이동하는 영역을 제 2 원통부 (36) 측으로 설정할 수 있다. 그 때문에, 제 1 플랜지부 (39) 가 이동하는 영역을 과도하게 확보할 필요가 없기 때문에, 동력 전달 장치 (2) 의 축 길이를 단축시킬 수 있다. 혹은, 제 1 플랜지부 (39) 의 위치 결정의 기능을 제 2 원통부 (36) 의 단부가 겸비하기 때문에, 다른 위치 결정 기구 등을 형성할 필요가 없고, 그 만큼, 동력 전달 장치 (2) 의 축 길이를 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같이 HV-Lo 모드나, EV-Lo 모드를 설정하는 경우에는, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 를 걸어맞추고, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 를 해방한다. 그 경우, 도 8 에 나타내는 구성에서는, 제 2 플랜지부 (44) 가 축선 방향에 있어서의 엔진 (3) 측에 위치하고, 제 1 플랜지부 (39) 가 축선 방향에 있어서의 엔진 (3) 과는 반대측에 위치한다. 즉, 각 플랜지부 (39, 44) 가 접근한다. 한편, 도 8 에 나타내는 구성에서는, 각 가동 부재 (37, 42) 는, 제 2 원통부 (36) 와 일체로 회전하도록 연결되어 있기 때문에, 각 플랜지부 (39, 44) 도 일체로 회전한다. 그 때문에, 각 플랜지부 (39, 44) 가 접촉했다고 해도, 그 접촉면의 마찰이 발생하는 경우가 없어, 동력 손실을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 각 플랜지부 (39, 44) 가 접근하도록 이동했을 경우에, 그들 플랜지부 (39, 44) 끼리가 접촉하는 것을 억제하기 위한 간극을 형성할 필요가 없고, 그 만큼, 제 1 플랜지부 (39) 가 이동하는 영역과 제 2 플랜지부 (44) 가 이동하는 영역을 접근시킬 수 있어, 동력 전달 장치 (2) 의 축 길이를 단축시킬 수 있다.
또한, 이 발명의 실시형태에 있어서의 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구와, 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 각각 상이한 회전부끼리를 걸어맞추도록 구성되어 있어도 된다. 즉, 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 상대 회전하는 제 1 회전부와 제 2 회전부를 걸어맞추도록 구성되고, 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 제 1 회전부 및 제 2 회전부와 상대 회전하는 제 3 회전부와, 제 1 회전부 및 제 2 회전부 그리고 제 3 회전부와 상대 회전하는 제 4 회전부를 걸어맞추도록 구성되어 있어도 된다. 그 경우, 제 2 가동 부재의 외주측에 배치됨과 함께, 단부가 제 2 플랜지부와 대향하는 원통상의 회전부와 제 2 가동 부재를 항상 맞물리도록 구성함으로써, 제 2 플랜지부가 그 회전부에 접근했을 경우의 동력 손실을 억제할 수 있고, 동력 전달 장치의 축 길이를 단축시킬 수 있다.
또한, Lo 클러치 기구 (Lo/C) 는, 제 1 가동 부재 (37) 와 제 2 원통부 (36) 의 끼워 맞춤량이 증대되도록 제 1 가동 부재 (37) 가 이동했을 경우에, 각 도그 톱니 (32, 38) 가 맞물리는 구성에 한정하지 않고, 제 1 가동 부재 (37) 와 제 2 원통부 (36) 의 끼워 맞춤량이 증대되도록 제 1 가동 부재 (37) 가 이동했을 경우에, 각 도그 톱니 (32, 38) 의 맞물림이 해소되고, 제 1 가동 부재 (37) 와 제 2 원통부 (36) 의 끼워 맞춤량이 감소하도록 제 1 가동 부재 (37) 가 이동했을 경우에, 각 도그 톱니 (32, 38) 가 맞물리도록 구성되어 있어도 된다. 동일하게, Hi 클러치 기구 (Hi/C) 는, 제 2 가동 부재 (42) 와 제 3 원통부 (40) 의 끼워 맞춤량이 증대되도록 제 2 가동 부재 (42) 가 이동했을 경우에, 각 도그 톱니 (41, 43) 가 맞물리는 구성에 한정하지 않고, 제 2 가동 부재 (42) 와 제 3 원통부 (40) 의 끼워 맞춤량이 증대되도록 제 2 가동 부재 (42) 가 이동했을 경우에, 각 도그 톱니 (41, 43) 의 맞물림이 해소되고, 제 2 가동 부재 (42) 와 제 3 원통부 (40) 의 끼워 맞춤량이 감소하도록 제 2 가동 부재 (42) 가 이동했을 경우에, 각 도그 톱니 (41, 43) 가 맞물리도록 구성되어 있어도 된다.
게다가 또한, 클러치 기구 (Lo/C, Hi/C) 를 제어하는 액추에이터는, 전자 액추에이터에 한정하지 않고, 유압 액추에이터여도 된다. 또, 그들 액추에이터는, 케이스의 외측에 장착한 구성에 한정하지 않고, 케이스의 내면에 장착하도록 구성해도 된다.

Claims (6)

  1. 동력 전달 장치로서,
    제 1 회전부와 제 2 회전부를 선택적으로 연결하는 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구 ; 및
    제 3 회전부와 제 4 회전부를 선택적으로 연결하는 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구를 포함하고,
    상기 제 1 회전부는, 원통상으로 형성되고,
    상기 제 2 회전부는, 상기 제 1 회전부와 동심원 상에 배치되고 또한 상기 제 1 회전부보다 대직경의 원통상으로 형성되고,
    상기 제 3 회전부는, 상기 제 2 회전부와 동심원 상에 배치되고 또한 상기 제 2 회전부보다 대직경의 원통상으로 형성되고,
    상기 제 4 회전부는, 상기 제 3 회전부와 동심원 상에 배치되고 또한 상기 제 3 회전부보다 대직경의 원통상으로 형성되고,
    상기 제 1 회전부와 상기 제 2 회전부 중 어느 하나에 제 1 맞물림 톱니 (32) 가 형성되고,
    상기 제 3 회전부와 상기 제 4 회전부 중 어느 하나에 제 2 맞물림 톱니 (41) 가 형성되고,
    상기 제 1 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 상기 제 1 회전부와 상기 제 2 회전부 사이에 상기 제 1 회전부의 회전 축선 방향으로 이동 가능하게 형성되고, 또한 상기 회전 축선 방향으로 이동함으로써 상기 제 1 맞물림 톱니 (32) 에 맞물리는 제 3 맞물림 톱니 (38) 가 형성된 원통상의 제 1 가동 부재 (37) 를 갖고,
    상기 제 2 맞물림식 걸어맞춤 기구는, 상기 제 3 회전부와 상기 제 4 회전부 사이에 상기 회전 축선 방향으로 이동 가능하게 형성되고, 또한 상기 회전 축선 방향으로 이동함으로써 상기 제 2 맞물림 톱니 (41) 에 맞물리는 제 4 맞물림 톱니 (43) 가 형성된 원통상의 제 2 가동 부재 (42) 를 갖고,
    상기 제 1 가동 부재 (37) 가 이동하는 것에 의한 상기 제 3 맞물림 톱니 (38) 의, 상기 회전 축선 방향을 따른 제 1 가동 영역 (L1) 의 적어도 일부와, 상기 제 2 가동 부재 (42) 가 이동하는 것에 의한 상기 제 4 맞물림 톱니 (43) 의, 상기 회전 축선 방향을 따른 제 2 가동 영역 (L2) 의 적어도 일부가, 회전 축선의 반경 방향에서 중첩되도록 구성되어 있는, 동력 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 영역 (L1) 과 상기 제 2 가동 영역 (L2) 의 일방의 가동 영역 전부가, 상기 제 1 가동 영역 (L1) 과 상기 제 2 가동 영역 (L2) 의 타방의 가동 영역에, 상기 회전 축선의 반경 방향에서 중첩되도록 구성되어 있는, 동력 전달 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 부재 (37) 의 일방의 단부의 외주면에 상기 제 1 가동 부재 (37) 의 축선 방향에서 일체화된 제 1 가압부 (39) ;
    상기 제 1 가압부 (39) 의 외주측의 측면에 축선 방향의 하중을 작용시키도록 구성된 제 1 액추에이터 ;
    상기 제 2 가동 부재 (42) 의 일방의 단부의 외주면에 상기 제 2 가동 부재 (42) 의 축선 방향에서 일체화된 제 2 가압부 (44) ; 및
    상기 제 2 가압부 (44) 의 외주측의 측면에 축선 방향의 하중을 작용시키도록 구성된 제 2 액추에이터를 추가로 포함하는, 동력 전달 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회전부에 상기 제 1 맞물림 톱니 (32) 가 형성되고, 상기 제 1 가동 부재 (37) 는, 상기 제 2 회전부와 일체로 회전하도록 연결되어 있는, 동력 전달 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 회전부에 상기 제 2 맞물림 톱니 (41) 가 형성되고, 상기 제 2 가동 부재 (42) 는, 상기 제 4 회전부와 일체로 회전하도록 연결되어 있는, 동력 전달 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회전부에 상기 제 1 맞물림 톱니 (32) 가 형성되고, 상기 제 1 가동 부재 (37) 는, 상기 제 2 회전부와 일체로 회전하도록 연결되고,
    상기 제 4 회전부에 상기 제 2 맞물림 톱니 (41) 가 형성되고, 상기 제 2 가동 부재 (42) 는, 상기 제 3 회전부와 일체로 회전하도록 연결되고,
    상기 제 1 가동 부재 (37) 와 상기 제 1 가압부 (39) 는, 일체로 회전하도록 연결되고,
    상기 제 2 가동 부재 (42) 와 상기 제 2 가압부 (44) 는, 일체로 회전하도록 연결되고,
    상기 제 1 가압부 (39) 와 상기 제 2 가압부 (44) 가, 상기 제 1 회전부의 축선 방향에서 나열되어 배치되고,
    상기 제 2 회전부와 상기 제 3 회전부가 일체로 회전하도록 구성되어 있는, 동력 전달 장치.
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