KR20010078264A - 자동차의 동력 전달 장치 - Google Patents

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KR20010078264A
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사까모또히로시
미노와도시미찌
가야노미쯔오
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가나이 쓰토무
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

엔진과 회전 전기 기기를 갖는 자동차의 동력 전달 장치이다. 동력 전달 장치는 엔진(1)과, 변속 장치와, 변속 장치를 거쳐서 동력이 전달되는 회전 전기 기기(11)와, 변속 장치의 입력축과 출력축 사이에 설치되고 상기 입력축과 상기 출력축의 전달 토크를 조절하는 클러치(14)를 갖고, 기계적으로 변속 충격이 저감화된다.

Description

자동차의 동력 전달 장치 {A POWER TRANSMISSION APPARATUS OF MOTOR VEHICLES}
본 발명은 엔진, 회전 전기 기기(이하, 주로 구동용으로서 이용되는 것을 전동기, 주로 발전 및 엔진 시동용으로 이용되는 것을 발전기, 구동과 발전의 사용빈도가 같은 정도의 것을 모터 제너레이터라고 함) 및 변속 기구를 갖는 동력 전달계의 구조에 관한 것으로, 특히 동력 전달계의 전달 효율 향상을 도모하는 동력 전달 장치에 관한 것이다.
지구 환경 문제의 관점으로부터 자동차의 대폭적인 연비 저감을 기대할 수 있는 하이브리드 자동차 제어 시스템의 확립이 중요시되어 오고 있다.
일본 특허 공개 평10-217779호 공보에는 하나의 회전 전기 기기, 기어 변속 기구 및 클러치 기구로 이루어지는 하이브리드의 일체화 동력 전달 장치가 기재되어 있다.
이 공보에 기재되어 있는 장치는 동력 전달계의 소형, 경량화가 가능해지도록 회전 전기 기기와 클러치 기구를 갖는 변속 기구가 동력 전달 장치 하우징 내에 일체화되어 있다.
또한, 상기 변속 기구의 입력축과 상기 회전 전기 기기를 항상 연결함으로써 엔진으로 상기 회전 전기 기기만을 구동하고, 상기 회전 전기 기기로 발전을 행하며, 그 전력의 일부를 사용하여 다른 회전 전기 기기를 구동하여 주행하는 소위 시리즈 하이브리드라고 불리는 구동 형태를 채택할 수 있다.
또한, 운전자가 요구하는 가감속감을 만족시키면서 동시에 엔진 및 회전 전기 기기를 고효율 범위로 운전하도록 엔진 및 회전 전기 기기를 종합적으로 제어하고 있다.
상기 일본 특허 공개 평10-217779호 공보에 기재되어 있는 시스템은 이하와같은 문제점이 있다.
첫째로, 예를 들어 1속에서 2속, 2속에서 3속과 같은 변속비 절환 중의 토크 충격을 저감하기 위해서는 변속 기구보다도 구동륜측에 회전 전기 기기를 설치할 필요가 있다. 한편, 시리즈 하이브리드 형태에서 엔진 구동력에 의해 발전을 행하기 위해서는 변속 기구보다도 엔진측에 회전 전기 기기를 설치할 필요가 있다. 따라서, 변속 충격을 방지하여 변속 성능을 향상시키기 위해서는 적어도 2개 이상의 회전 전기 기기가 필요해지며, 구동 시스템이 대형화된다는 문제가 있다.
둘째로, 엔진 출력축으로부터 회전 전기 기기 출력축으로의 토크 전달 기구가 복잡하므로, 토크 전달 효율이 낮다.
셋째로, 엔진과 회전 전기 기기가 일체로 되어 구동되는 시스템이므로, 회전 전기 기기 회전부의 관성 토크가 엔진측에 부하로 되어 작용한다. 따라서, 엔진 구동 주행중에 있어서, 운전자의 가속 지령을 충실하게 실현하려고 하는 경우, 상기 가속 지령에 대응하는 토크량에 부가하여 상기 관성 토크를 상쇄하는 토크량을 엔진측에서 발생시킬 필요가 있다. 따라서, 운전성을 향상시키기 위해서는 연비가 악화된다는 문제가 있다.
상기 문제를 감안하여 본 발명은 회전 전기 기기와 클러치 기구를 갖는 변속 기구로 이루어지는 동력 전달 장치에 있어서, 전달 효율의 향상과 차량의 연비 저감, 그리고 구동 시스템의 소형화를 도모하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자동차 시스템의 구성도.
도2는 엔진 구동력으로 주행한 경우의 토크의 전달 경로도.
도3은 변속중의 토크의 전달 경로도.
도4는 변속 종료후의 토크의 전달 경로도.
도5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 자동차 시스템의 구성도.
도6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 자동차 시스템의 구성도.
도7은 본 발명을 적용한 FF 차량(전치 엔진 전치 엔진 전륜 구동 구동 차량)용 트랜스 액슬의 개략도.
도8은 본 발명을 적용한 FF 차량(전치 엔진 전치 엔진 전륜 구동 구동 차량)용 트랜스 액슬의 개략도.
도9는 본 발명을 적용한 하이브리드 자동차의 제어 장치를 도시한 개략도.
도10은 본 발명을 적용한 트랜스 액슬을 전방륜측에 설치한 하이브리드 자동차의 개념도.
도11은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 자동차 시스템의 구성도.
도12는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 각 운전 모드의 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진
2 : 엔진 출력축
4 : 변속기 입력축
5 : 고속용 구동 기어
7 : 중속용 구동 기어
8 : 모터 제너레이터용 종동 기어
9 : 모터 제너레이터용 도그 클러치
10 : 모터 제너레이터 출력축
11 : 모터 제너레이터
13 : 배터리
14 : 고속용 다판 클러치
15 : 고속용 종동 기어
19 : 변속기 출력축
24 : 유압 액튜에이터
상기 목적은 이하에 제시하는 발명에 의해 변속 장치의 기구를 개선함으로써달성된다.
상기 제1 문제에 대해서는 변속 충격을 저감하기 위해서 회전 전기 기기와 같은 전기 구동력을 이용하는 것이 아니라, 기계적으로 변속 충격을 저감하는 기구를 설치하는 것이 유효하다. 즉, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와, 상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기와, 상기 변속 장치의 입력축과 출력축 사이에 설치되고 상기 입력축과 상기 출력축의 전달 토크를 조절하는 클러치를 갖는 자동차의 동력 전달 장치이다. 이 클러치에 의해, 변속 장치로부터 구동륜측에 회전 전기 기기를 부가하지 않고 변속 동작중에 발생하는 변속 충격을 완화할 수 있다.
바람직하게는, 상기 클러치는 상기 변속 장치에 있어서 최소 변속비를 갖는 기어에 설치된 자동차의 동력 전달 장치이다. 최소 변속비, 즉 높은측의 기어에 클러치를 배치함으로써, 변속 전후의 어떠한 회전수 변화에도 대응할 수 있다.
또, 더욱 바람직하게는 상기 클러치는 상기 변속 장치에 있어서 변속비 1이상의 기어에 설치된 자동차의 동력 전달 장치이다. 변속비 1이상, 예를 들어 1속부터 5속까지의 변속단을 갖는 변속 장치에 있어서는 3속의 기어에 클러치를 설치함으로써, 발진용 클러치가 고장난 경우에 상기 클러치에 의한 발진이 가능해진다.
또한, 상기 제2 문제에 대해서는 다음과 같은 기술을 고려할 수 있다. 즉, 하이브리드 차량에 있어서는 엔진의 연비를 향상시키기 위해 차량 정지시에 엔진을 정지시키고, 발진시마다 엔진을 시동시키기 위해서 회전 전기 기기를 이용하는 경우가 있다. 그 경우, 전기적 효율의 관점으로부터는 회전 전기 기기의 회전을 그대로 엔진축에 전달하는 것이 아니라, 변속 장치에 의해서 회전 전기 기기를 감속시켜 엔진축에 전달하는 것이 유효하다. 즉, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와, 상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기를 갖고, 상기 회전 전기 기기의 출력축의 회전은 감속되어 상기 변속 장치의 엔진측 입력축에 전달되는 자동차의 동력 전달 장치이다.
또한, 엔진의 동력으로 회전 전기 기기를 구동하여 발전하는 경우에 엔진의 동력을 회전 전기 기기에 전달하는 전달 기구의 수, 예를 들어 기어의 수를 적게 억제하는 것이 유효하다. 즉, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와, 상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기를 갖고, 상기 엔진의 출력축과 상기 회전 전기 기기의 출력축은 다른 축이 되도록 설치되고, 상기 엔진의 출력축과 상기 회전 전기 기기의 출력축의 동력을 전달하기 위해 상기 2축에 각각 설치된 기어가 직접적으로 맞물리도록 구성된 자동차의 동력 전달 장치이다. 엔진 출력축과 회전 전기 기기의 출력축에 설치된 기어를, 사이에 다른 기어를 거치지 않고 직접적으로 맞물리게 함으로써 동력 잔달 효율의 저하를 억제할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 회전 전기 기기의 출력축과 상기 변속 장치의 회전 전기 기기측 입력축을 분리하는 클러치를 또한 갖는 자동차의 동력 전달 장치이다. 이 클러치에 의해, 필요에 따라서 엔진과 회전 전기 기기를 분리하여 회전 전기 기기의 관성 토크가 엔진측에 부하로서 작용하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 제3문제가 해결된다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자동차 시스템의 전체 구성도이다. 도면 부호 1은 엔진이다. 11은 모터 제너레이터이고, 배터리(13)로부터 전기 에너지를 제공함으로써 운동 에너지를 방출한다. 또한, 모터 제너레이터(11)는 운동 에너지를 제공하면 전기 에너지로 변환하여 배터리(13)에 저장한다. 21은 타이어이고, 23은 차축이다.
5는 고속용 구동 기어라고 일컫는 맞물림 기어이고, 마찬가지로 15는 고속용 종동 기어라고 일컫는 맞물림 기어이며, 고속용 구동 기어(5)와 맞물려 있다. 고속용 구동 기어(5)는 변속기 입력축(4)에 고정되어 있다.
또한, 6은 저속용 구동 기어라고 일컫는 맞물림 기어이고, 마찬가지로 16은 저속용 종동 기어라고 일컫는 맞물림 기어이며, 저속용 구동 기어(6)와 맞물려 있다. 저속용 구동 기어(6)는 변속기 입력축(4)에 고정되어 있다.
또한, 7은 중속용 구동 기어라고 일컫는 맞물림 기어이고, 변속기 입력축(4)에 고정되어 있다. 18은 중속용 종동 기어라고 일컫는 맞물림 기어이고, 8은 모터 제너레이터용 종동 기어라고 일컫는 맞물림 기어이다. 중속용 종동 기어(18), 모터 제너레이터용 종동 기어(8)는 각각 중속용 구동 기어(7)와 맞물려 있다. 이 때, 상기 중속용 구동 기어(7)와 모터 제너레이터용 종동 기어(8)는 모터 제너레이터 출력축(10)으로부터 변속기 입력축(4)에 토크를 저감하여 전달하는 기어비로 설정한다.
9는 모터 제너레이터용 도그 클러치이고, 모터 제너레이터 출력축(10)을 모터 제너레이터용 종동 기어(8)에 체결 또는 해방하는 기능을 갖는다. 17은 변속용 도그 클러치이고, 변속기 출력축(19)을 저속용 종동 기어(16) 또는 중속용 종동 기어(18)에 체결 또는 해방하는 기능을 갖는다.
일반적으로, 이들 도그 클러치는 체결시의 미끄럼 손실이 없고, 전달 효율이 높은 것으로 알려져 있다. 또, 도면의 점선 부분(100)은 변속기 입력축(4)과 모터 출력축(10) 사이의 토크 전달 기구이다.
3은 발진 클러치이고, 변속기 입력축(4)에 부착된 클러치 디스크를 플라이 휘일과 압력판 사이에 개재하여 토크를 전달하는 형식의 소위 건식 클러치를 이용할 수 있고, 그 체결, 및 해방의 조작을 행하는 기구는 클러치 페달(도시 생략)의 조작력을 유압 액튜에이터 등에 의해서 전달하는 형식의 것을 가정하고 있다. 또한, 발진 클러치(3)에는 상기의 건식 클러치 이외에도 습식 다판 클러치, 전자 클러치 등 종래 알려져 있는 것을 임의로 선택할 수 있다.
14는 고속용 다판 클러치이고, 유압 액튜에이터(24)에 의해 고속용 종동 기어(15)에 체결 또는 해방하는 기능을 갖는다. 여기서, 유압 액튜에이터(24)에 의해 고속용 다판 클러치(14)를 서서히 압박해 가면, 변속기 입력축(4)의 토크가 변속기 출력축(19)에 서서히 전달되게 된다.
상기 고속용 다판 클러치(14)는 변속기 입력축(4)과 변속기 출력축(19) 사이, 즉 고속용 종동 기어(15)에 부착되고, 변속기 입력축(4)으로부터 변속기 출력축(19)으로의 전달 토크의 조절이 가능한 구성으로 되어 있다.
고속용 다판 클러치(14)를 압박하는 힘을 유압 액튜에이터(24)로 제어함으로써 변속기 출력축(19)의 회전수를 부하(도로의 상태, 차체 중량 등)에 따라서 제어할 수 있다. 이 때, 엔진(1)의 토크 전달 경로는 엔진 출력축(2)→발진 클러치(3)→변속기 입력축(4)→고속용 구동 기어(5)→고속용 종동 기어(15)→고속용 다판 클러치(14)→변속기 출력축(19)이 된다.
다음에, 각 운전 모드에서의 엔진(1), 모터 제너레이터(11)의 제어를 행하기 위한 기본적인 처리 방법에 대하여 표1을 이용하여 설명한다. 여기서, 변속용 도그 클러치(17)가 저차속용 종동 기어(16)에 체결된 상태를 1st, 중차속용 종동 기어(18)에 체결된 상태를 2nd라 하고, 해방 상태일 때를 N(중립)이라고 한다.
No. 모드 운전 상태 발진클러치 고속용 다판 클러치 변속용 도그 클러치 MG용 도그 클러치 비고
1 정지 아이들발전 온 오프 N 온 엔진 시동
2 아이들정지 오프 오프 1st 온
3 M/G 주행 리버어스 오프 오프 1st 온 부회전
4 저차속(1속) 오프 오프 1st 온 회생 브레이크
5 중차속(2속) 오프 오프 2nd 온
6 고차속(3속) 오프 온 N 온
7 엔진 주행 저차속(1속) 온 오프 1st 오프
8 온 오프 1st 온 어시스트, 발전,회생
9 중차속(2속) 온 오프 2nd 오프
10 온 오프 2nd 온 어시스트, 발전,회생
11 고차속(3속) 온 온 N 오프
12 온 온 N 온 어시스트, 발전,회생
우선, 정지 모드에 있어서의 제어 방법에 대하여 설명한다. 아이들 발전시(표1에서의 No.1)에는 발진 클러치(3)를 온하고, 고속용 다판 클러치(14)를 오프, 변속용 도그 클러치(17)를 N(중립), 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온으로 한다. 이로써, 엔진(1)으로부터의 토크가 중속용 구동 기어(7), 모터 제너레이터용 종동 기어(8)를 거쳐서 모터 제너레이터(11)에 전달되어, 차량이 정지한 상태에서 엔진(1)을 아이들링하면서의 발전이 가능해진다. 또한, 이 상태로부터 원활한 발진을 실현하려면, 고속용 다판 클러치(14)를 미끄러뜨리면서 발진시킬 필요가 있다. 발진후는 신속하게 고속용 다판 클러치(14)를 해방하고, 모터 제너레이터(11), 전자 제어 드로틀(22) 등을 이용하여 변속기 입력축(4), 변속기 출력축(19)의 회전 동기를 행하면서 변속용 도그 클러치(17)를 1st로 체결한다. 이 때, 다판 클러치를 배치한 기어단의 변속비가 작은 경우에는 발진이 불가능하여 엔진이 정지되어 버릴 우려가 있다. 이러한 경우에는 모터 제너레이터(11)의 토크를 증대시켜 발진시의 엔진 정지를 방지한다. 또한, 다른 발진 방법으로서는 우선 발진 클러치(3)를 오프한 후, 모터 제너레이터(11)를 제어하여 변속기 입력축(4), 변속기 출력축(19)의 회전 동기를 행하면서 변속용 도그 클러치(17)를 1st로 체결하고, 종래 알려져 있는 바와 같이 발진 클러치(3)를 미끄러뜨리면서 엔진(1)의 토크로 발진하거나 모터 제너레이터(11)로 발진하는 방법이 있다.
다음에, 아이들 정지시(NO.2)의 제어 방법에 대하여 설명한다. 아이들 발전시(NO.1)의 상태로부터 발진 클러치를 오프로 하여, 엔진(1)에의 연료 공급을 중단하면 아이들 정지가 가능해진다. 이 때, 변속용 도그 클러치(17)는 아이들 정지로부터의 순조로운 발진을 실현하기 위해 1st로 설정해 둘 필요가 있다. 발진시에는모터 제너레이터(11)의 토크로 발진하는 방법, 또 모터 제너레이터(11)의 토크로 발진하여, 엔진(1)을 강제 시동하는 방법도 가능하다. 엔진(1)을 강제 시동하는 경우에는 발진 클러치(3)를 미끄러뜨리면서 엔진(1)의 회전수를 시동 가능 범위로 제어할 필요가 있다. 또한, 이와 같이 강제 시동하는 경우에는 전자 구동 방식의 흡배기 밸브를 사용한 엔진을 이용하는 것이 매우 유효하다. 캠축을 회전시켜 흡배기 밸브를 개폐하는 종래 방식의 엔진에서는 엔진이 정지하고 있을 때 흡배기 밸브가 폐쇄되어 있는 기통이 존재하고, 이것이 큰 부하로 되므로 강제 시동시에 모터 제너레이터(11)가 큰 토크를 발생시킬 필요가 있다. 이에 대하여, 전자 구동 방식의 흡배기 밸브를 사용한 엔진에서는 엔진이 정지하고 있을 때 전체 기통의 밸브를 개방해 둘 수 있어 부하가 경감되므로 상기 강제 시동이 용이해지며, 모터 제너레이터(11)가 큰 토크를 발생시킬 필요가 없어져서 모터 제너레이터(11)를 소형화할 수 있는 가능성이 있다. 또한, 엔진측의 종래 공지되어 있는 시동 모터[도1의 점선부(300)]에 의해 모터 제너레이터(11)의 토크로 발진하고, 시동 모터에 의해 엔진(1)을 시동시켜 발진 클러치를 서서히 체결시켜 엔진(1)의 토크를 추가하여 주행시켜도 좋다.
다음에, 모터 제너레이터(11)에 의한 주행에 대하여 설명한다. 리버어스시(No.3)에는 발진 클러치(3)를 오프, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온으로 하고, 저속용 종동 기어(16), 중속용 종동 기어(18), 고속용 종동 기어(15) 중 어느 하나의 기어를 선택하여 모터 제너레이터(11)를 부(차량의 전진 방향을 정, 후진 방향을 부라고 함) 회전시켜 주행한다. 일반적으로 리버어스시에는 큰 구동 토크가 필요해지는 것이 알려져 있고, 변속용 도그 클러치(17)를 1st로 설정하고, 고속용 다판 클러치(14)를 오프로 가정하고 있다. 또한, 후진시에는 리버어스용 기어(도시 생략)에 체결시켜, 종래 알려져 있는 바와 같이 발진 클러치(3)를 미끄러뜨리면서 엔진(1)의 토크를 타이어(21)에 전달하여 차량을 후진시켜도 좋다. 저차속시(No.4)에는 발진 클러치(3)를 오프로 하고, 변속용 도그 클러치(17)를 1st, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온, 고속용 다판 클러치(14)를 오프로 설정하고, 모터 제너레이터(11)를 정회전시켜 주행한다. 마찬가지로, 중차속시(No.5)에는 발진 클러치(3)를 오프로 하고, 변속용 도그 클러치(17)를 2nd, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온, 고속용 다판 클러치(14)를 오프로 설정한다. 또한, 고차속시(No.6)에는 발진 클러치(3)를 오프로 하고, 변속용 도그 클러치(17)를 N(중립), 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온, 고속용 다판 클러치(14)를 온으로 설정한다. 또한, 상기 No.3 내지 6의 운전 모드에 있어서는 모터 제너레이터(11)가 변속기 출력축(19)에 직결되어 있으므로, 감속시의 에너지 회생이 가능해진다. 또한, 상기 No.4 내지 6의 운전 모드에서는 발진 클러치(3)를 제어하여 엔진(1)을 강제 시동시키는 것도 가능하다. 또, 전술한 바와 같이 시동 모터에 의해 엔진(1)을 시동시켜 발진 클러치(3)을 제어하고, 엔진(1)의 토크로 주행하는 것도 가능하다.
다음에, 저차속시(1속 운전 상태)의 엔진(1)에 의한 주행에 대하여 설명한다. 발진 클러치(3)를 온하고, 고속용 다판 클러치(14)를 오프, 변속용 도그 클러치(17)를 1st로 설정하고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 오프로한다(No.7). 이 때, 엔진(1)에 의한 저차속에서의 주행이 가능해진다. 또한, 발진 클러치(3)를 온, 고속용 다판 클러치(14)를 오프, 변속용 도그 클러치를 1st로 설정하고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온으로 한다(No.8). 이 때, 배터리(13)의 잔존 용량이 적고, 엔진(1)으로 모터 제너레이터(11)를 구동하여 발전을 행할 필요가 발생한 경우에는 엔진(1)에 의한 주행과 모터 제너레이터(11)에 의한 발전을 행할 수 있다. 또한, 배터리(13)가 충분히 충전되어 있고 잔존 용량에 여우가 있는 경우에는 모터 제너레이터(11)에 의한 토크 어시스트가 가능해지고, 엔진(1)과 모터 제너레이터(11)에 의한 주행이 가능해진다. 또한, 상기 운전 모드 No.8에 있어서는 모터 제너레이터(11)가 변속기 출력축(19)에 직결되어 있으므로, 감속시의 에너지 회생이 가능해진다.
다음에, 중차속시(2속 운전 상태)의 엔진(1)에 의한 주행에 대하여 설명한다.
발진 클러치(3)를 온하고, 고속용 다판 클러치(14)를 오프, 변속용 도그 클러치(17)를 2nd로 설정하고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 오프로 한다(No.9). 이 때, 엔진(1)에 의한 중차속에서의 주행이 가능해진다. 또한, 발진 클러치(3)를 온, 고속용 다판 클러치(14)를 오프, 변속용 도그 클러치를 2nd로 설정하고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온으로 한다(No.10). 저차속시와 마찬가지로, 배터리(13)의 잔존 용량이 적고, 엔진(1)으로 모터 제너레이터(11)를 구동하여 발전을 행할 필요가 발생한 경우에는 엔진(1)에 의한 주행과 모터 제너레이터(11)에 의한 발전을 행할 수 있다. 또한, 배터리(13)가 충분히 충전되어 있고잔존 용량에 여유가 있는 경우에는 모터 제너레이터(11)에 의한 토크 어시스트가 가능해지고, 엔진(1)과 모터 제너레이터(11)에 의한 주행이 가능해진다. 또한, 상기 운전 모드 No.10에 있어서는 모터 제너레이터(11)가 변속기 출력축(19)에 직결되어 있으므로, 감속시의 에너지 회생이 가능해진다.
다음에, 고차속시(3속 운전 상태)의 엔진(1)에 의한 주행에 대하여 설명한다.
발진 클러치(3)를 온하고, 고속용 다판 클러치(14)를 온, 변속용 도그 클러치(17)를 N(중립)으로 설정하고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 오프로 한다(No.11). 이 때, 엔진(1)에 의한 고차속에서의 주행이 가능해진다. 또한, 발진 클러치(3)를 온, 고속용 다판 클러치(14)를 온, 변속용 도그 클러치를 N(중립)으로 설정하고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온으로 한다(No.12). 저, 중차속시와 마찬가지로 배터리(13)의 잔존 용량이 적고, 엔진(1)으로 모터 제너레이터(11)를 구동하여 발전을 행할 필요가 발생한 경우에는 엔진(1)에 의한 주행과 모터 제너레이터(11)에 의한 발전을 행할 수 있다. 또한, 배터리(13)가 충분히 충전되어 있고 잔존 용량에 여유가 있는 경우에는 모터 제너레이터(11)에 의한 토크 어시스트가 가능해지고, 엔진(1)과 모터 제너레이터(11)에 의한 주행이 가능해진다. 또한, 상기 운전 모드 No.10에 있어서는 모터 제너레이터(11)가 변속기 출력축(19)에 직결되어 있으므로, 감속시의 에너지 회생이 가능해진다.
또, 발진 클러치(3)가 고장나서 평상시 체결 상태로 되어 버린 경우에는 고속용 다판 클러치(14)를 이용하여 발진하는 것이 가능하다. 이 때, 고속용 다판클러치(14)가 설치되어 있는 기어의 변속비가 최소 변속비인 경우에는 엔진이 정지해 버릴 가능성이 있으므로, 고속용 다판 클러치(14)는 변속비 1이상, 예를 들어 3속 상당의 변속비를 갖는 기어에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엔진(1)에 의한 주행시에 모터 제너레이터(11)에 의한 발전 및 토크 어시스트가 필요해진 경우에는 모터 제너레이터(11)를 제어하여 모터 제너레이터 출력축(10)과 변속기 입력축(4)의 회전 동기를 행할 필요가 있다.
또, 본 발명의 구성에 있어서는 주행중의 모든 운전 모드에서 감속시의 에너지 회생이 가능하다. 예를 들어, 상기 운전 모드 No.7, 9, 11에 있어서, 변속기 입력축(4)과 모터 제너레이터 출력축(10)을 동기시키고, 감속시에 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온으로 하면 감속시의 에너지를 회생할 수 있다.
또한, 모터 제너레이터(11)는 엔진(1)을 시동하기 위한 시동기로서도 기능하므로, 중속용 구동 기어(7)와 모터 제너레이터용 종동 기어(8)의 기어비는 변속기 입력축(4)으로부터 모터 제너레이터(11)에 토크를 증속하여 전달하도록 설계한다. 이로써, 엔진(1)을 시동할 때 필요한 모터 제너레이터(11)의 토크를 작게 할 수 있는 동시에, 모터 제너레이터(11)의 토크를 감속하여 변속기 입력축(4)에 전달하므로, 모터 제너레이터(11)로 주행 및 토크 어시스트할 때 필요한 모터 제너레이터(11)의 토크도 작게 할 수 있으며, 모터 제너레이터(11)의 소형, 및 경량화가 가능해진다.
또, 해당 공지예의 실시예에서는 엔진으로부터 모터 제너레이터까지의 전달 경로에 있어서 기어열이 두 쌍 있는데, 본 발명의 실시예에서는 기어열이 한 쌍으로 적어져 있으므로, 엔진(1)에 의한 발전을 행할 때의 전달 효율이 향상되며, 또한 연비 저감이 가능하다.
도2는 엔진의 구동력으로 주행하고 있는 상태에서 차량을 가속하려고 한 경우의 설명도이고, 도면의 굵은 점선 화살표(A)는 토크의 전달 경로를 나타낸다. 일예로서 발진 클러치(3)를 체결하고, 변속용 도그 클러치(17)를 저속용 종동 기어(16)와 체결시킨 경우를 가정하자. 이 때, 엔진(1)의 토크는 저속용 구동 기어(6), 저속용 종동 기어(16)를 거쳐서 변속기 출력축(19)에 전달된다. 여기서, 차량을 가속하려고 한 경우에는 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)에 의해 모터 제너레이터(11)가 변속기 입력축(4)과 분리되어 있어, 모터 제너레이터(11)의 관성 토크분을 저감할 수 있으므로, 엔진(1)의 토크를 증가시킬 필요가 없어지며 가속시의 연비 저감을 도모할 수 있다.
도3 및 도4는 도3의 1속 운전 상태로부터 2속 운전 상태로 변속하는 경우의 설명도이다. 차속이 변속 상태가 되면 도4에 도시한 바와 같이 변속용 도그 클러치(17)를 해방 상태로 하고, 저속용 종동 기어와 변속기 출력축(19)의 연결을 개방한다. 그와 동시에 유압 액튜에이터(24)를 제어하여 고속용 다판 클러치(14)를 압박함으로써, 엔진(1)의 토크가 고속용 종동 기어(15)를 거쳐서 변속기 출력축(19)에 전달된다. 이 고속용 다판 클러치(14)의 압박력에 의해 엔진(1)의 토크는 차축(23)에 전달되어 차량의 구동 토크로 되는 동시에, 엔진(1)의 회전수는 고속용 종동 기어가 사용되고 있으므로 변속비가 작아져 있고, 이로 인해 엔진(1)의 부하가 커져서 저하하고, 변속기 출력축(19)과 변속기 입력축(4)의 변속비가 1속의 변속비보다 2속의 변속비(작아지는 방향)에 가까워지게 된다. 이 때, 엔진(1)의 토크의 전달 경로는 엔진 출력축(2)→발진 클러치(3)→변속기 입력축(4)→고속용 구동 기어(5)→고속용 다판 클러치(14)→고속용 종동 기어(15)→변속기 출력축(19)이 된다. 여기서, 변속기 입력축(4)과 변속기 출력축(19)의 변속비가 2속의 변속비가 되면, 도4에 도시한 바와 같이 변속용 도그 클러치(17)를 중속용 종동 기어(18)에 체결시키고, 중속용 종동 기어(18)와 변속기 출력축(19)을 연결한다. 연결이 완료되면 유압 액튜에이터(24)를 제어하고 고속용 다판 클러치(14)의 압박력을 개방하여, 1속으로부터 2속으로의 변속을 완료한다. 이 때, 엔진(1)의 토크의 전달 경로는 엔진 출력축(2)→발진 클러치(3)→변속기 입력축(4)→중속용 구동 기어(6)→중속용 종동 기어(15)→변속기 출력축(19)이 된다.
이상과 같이 변속시 1속을 해방하여 중립 상태로 되는데, 이 때 고속용 다판 클러치(14)와 고속용 구동 기어(5), 고속용 종동 기어(15)에 의해 엔진(1)의 토크가 차축(23)에 전달되므로, 운전자는 액셀 페달을 복귀시킬 필요[엔진(1)의 토크, 회전수의 조정]가 없다. 이와 같이 함으로써 차속을 가속하면서 기어 변속기의 변속이 가능해진다. 한편, 운전중에 운전자가 액셀 페달을 복귀시키거나, 전자 제어 드로틀(22)을 제어하여 드로틀을 교축한 경우에는 고속용 다판 클러치(14)에 의한 변속기 입력축(4)과 변속기 출력축(19)의 회전 동기가 빨라져서[엔진(1)의 회전수가 빨리 저하되므로), 변속 시간을 단축할 수 있다.
3속으로 변속하는 경우는 유압 액튜에이터(24)을 제어하여 고속용 다판 클러치(14)의 압박력을 최대값으로 하고, 변속용 도그 클러치(17)를 해방 상태(중립)로함으로써 달성할 수 있다. 또, 변속비를 크게 하는 경우(시프트 다운)는 도3의 상태에서 목적으로 하는 변속비가 되도록 유압 액튜에이터(24)를 제어하여 고속용 다판 클러치(14)의 압박력을 조정하면 된다. 또한, 상기 변속중의 제어 방법은 실시예에 제시한 바와 같은 엔진(1)에 의한 주행 모드일 때 뿐만 아니라, 모터 제너레이터(11)에 의한 주행 모드, 엔진(1)에 의한 주행과 모터 제너레이터(11)에 의한 발전을 행하는 모드, 엔진(1)과 모터 제너레이터(11)에 의한 주행 모드에 있어서도 실현 가능하다.
도5는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시한 자동차 시스템의 전체 구성도이다. 이 시스템은 도1에 도시한 구성중, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9b)를 변속기 입력축(4)측에 배치하고, 그에 수반하여 중속용 구동 기어(7b)를 변속기 입력축(4)에 대하여 회전 가능하게 배치한 것이다. 또한, 모터 제너레이터용 종동 기어(8b)는 모터 제너레이터 출력축(10)에 고정되어 있다. 다른 구성은 도1에 도시한 구성과 마찬가지이며, 도5에 도1과 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 또한, 이 구성을 이용한 때는 표1에 제시한 운전 모드(No.9)의 엔진(1)에 의한 주행시에 모터 제너레이터(11)가 함께 회전되어 버린다는 불편함이 있지만, 다른 운전 모드의 엔진(1)에 의한 주행시에는 모터 제너레이터(11)를 분리할 수 있으며, 차량을 가속하려고 한 경우에는 모터 제너레이터(11)의 관성 토크량을 저감할 수 있으므로, 엔진(1)의 토크를 증가시킬 필요가 없어지며 가속시의 연비 저감을 도모할 수 있다.
도6은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시한 자동차 시스템의 전체 구성도이다.이 시스템은 도1에 도시한 구성중, 변속용 도그 클러치(17) 대신에 저속용 다판 클러치(27), 중속용 다판 클러치(17c)를 각각 저속용 종동 기어(16), 중속용 종동 기어(18)에 대하여 배치하고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(9) 대신에 모터 제너레이터용 다판 클러치(9c)를 배치한 것이다. 이 구성에 있어서도, 도1에 도시한 변속용 도그 클러치(17) 및 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)의 체결, 해방과 같은 효과를 실현할 수 있다. 예를 들어, 저속용 유압 액튜에이터(25)를 제어하여 저속용 다판 클러치(27)의 압박력을 최대로 하면 저속용 종동 기어(16)와 변속기 출력축(19)이 연결되고, 도1에 있어서 변속용 도그 클러치(17)를 1st로 설정한 상태와 동일해진다. 마찬가지로, 중속용 유압 액튜에이터(26)를 제어하여 중속용 다판 클러치(17c)의 압박력을 최대로 하면 중속용 종동 기어(17)와 변속기 출력축(19)이 연결되고, 도1에 있어서 변속용 도그 클러치(17)를 2nd로 설정한 상태와 동일해진다.
또한, 저속용 유압 액튜에이터(25)와 중속용 유압 액튜에이터(26)를 제어하여 저속용 다판 클러치(27)와 중속용 다판 클러치(17c)의 압박력을 개방하면, 도1에 있어서 변속용 도그 클러치(17)를 N(중립)으로 설정한 상태와 동일해진다. 마찬가지로, 모터 제너레이터용 유압 액튜에이터(28)를 제어하여 모터 제너레이터용 다판 클러치(9c)의 압박력을 조정하면, 도1의 모터 제너레이터용 도그 클러치(9)를 온, 오프한 상태를 실현할 수 있다. 다른 구성은 도1에 도시한 구성과 동일하며, 도6에 도1과 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도7은 본 발명을 적용한 FF 차량(전치 엔진 전치 엔진 전륜 구동 구동 차량)용의 트랜스 액슬을 개략적으로 도시하고 있고, 하우징(850)의 내부에 변속기 입력축(804)과 변속기 출력축(819)이 서로 평행하고 또한 회전 가능하게 배치되어 있다. 이 하우징(850)은 대략 원통형의 본체부(862)와, 클러치 하우징(851) 및 차동 하우징(854)을 일체화하고 또한 본체부(862)의 선단부측에 부착된 프런트부(863)와, 본체부(862)의 후방 단부측에 부착된 연장부(864)로 구성되어 있다. 그 본체부(862)의 후방 단부측에는 내주면으로부터 중심측으로 연신된 지지부(865)가 형성되고, 또한 프런트부(863)에는 격벽부(853)가 형성되어 있으며, 상기 변속기 입력축(804)은 그 격벽부(853)를 관통하는 동시에 그 일단부가 연장부(864)의 후방 단부측에 부착된 베어링(852)까지 연장되고, 이들 격벽부(853) 및 베어링(852)을 거쳐서 회전 가능하게 지지되어 있다. 변속기 입력축(804)의 클러치 하우징(851) 내로 돌출한 단부에는 발진 클러치(803)가 부착되고, 이 발진 클러치(803)를 거쳐서 엔진 출력축(802)에 연결되어 있다. 한편, 변속기 출력축(819)은 상기 격벽부(853)와 지지부(865)의 각각에 부착된 베어링(852)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 상기 변속기 출력축(819)과 동일 축선상에 모터 제너레이터 출력축(810)이 배치되어 있다. 이 모터 제너레이터축(810)은 상기 지지부(865)와 상기 연장부(864)의 내면의 각각에 배치한 베어링(852)에 의해서 회전 가능하게 보유 지지되어 있다. 그리고, 연장부(864)의 내부에는 모터 제너레이터(811)가 내장되어 있고, 그 로터(860)에 모터 제너레이터 출력축(810)이 일체화되어 있다.
또한, 모터 제너레이터 출력축(810)에는 모터 제너레이터용 종동 기어(808)가 일체적으로 부착되어 있고, 이 모터 제너레이터용 종동 기어(808)에 항상 맞물려 있는 모터 제너레이터용 구동 기어(861)가 상기 변속기 입력축(804)과 동일 축선상에 회전 가능하게 배치되어 있다. 809는 모터 제너레이터용 도그 클러치이고, 모터 제너레이터용 구동 기어(861)를 변속기 입력축(804)에 체결 또는 해방하는 기능을 갖는다. 차동 하우징(854)은 전술한 클러치 하우징(851)의 반경 방향에서의 외측에 형성되어 있고, 그 내부에는 피니언(857)을 보유 지지한 차동 캐리어(858)와, 그 피니언(857)에 맞물리는 좌우 한 쌍의 사이드 기어(866)를 갖고, 차동 캐리어(858)에는 링 기어(856)가 일체적으로 부착되어 있다. 그리고, 이 링 기어(856)에 맞물리는 구동 기어(855)가 변속기 출력축(819)에 일체적으로 부착되어 있고, 이들 피니언(857), 차동 캐리어(858), 사이드 기어(866), 링 기어(856), 구동 기어(855)를 점선으로 둘러싼 부분(820)을 총칭하여 최종 기어라고 부르기로 하자. 또, 823은 전방륜 구동축을 나타내고, 이들은 상기 사이드 기어(866)에 연결되어 있다.
도8은 도7과 마찬가지로, 본 발명을 적용한 FF 차량(전치 엔진 전치 엔진 전륜 구동 구동 차량)용의 트랜스 액슬의 개략을 도시한 것이고, 모터 제너레이터 및 고속용 다판 클러치의 배치 방법을 변경시킨 도면이다. 도8에서는 변속기 출력축(919)이 연장부(964)의 후방 단부측까지 연장되고, 본체부(962)와 상기 연장부(964)의 내면에 각각 배치된 베어링(952)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 모터 제너레이터(911)의 로터(960)가 모터 제너레이터의 출력축이 되고, 이 로터(960)는 모터 제너레이터용 종동 기어(908)와 일체화되어 있다. 일체화된 상기 모터 제너레이터용 종동 기어(908)와 로터(960)는 상기 변속기입력축(904)과 동일 축선상에 회전 가능하게 배치되고, 모터 제너레이터용 도그 클러치(909)를 모터 제너레이터용 종동 기어(908)에 체결시킴으로써, 변속기 입력축(904)에 모터 제너레이터(911)가 직결되는 구조로 되어 있다. 또한, 고속용 다판 클러치(914)를 압박함으로써 고속용 종동 기어(905)와 변속기 출력축(919)이 접속된다. 이 때, 변속기 입력축(904)으로부터의 토크 전달 경로는 변속기 입력축(904)→고속용 구동 기어(915)→고속용 종동 기어(905)→고속용 다판 클러치(914)→변속기 출력축(919)이 된다. 그 밖의 구성은 도8과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
도9는 도7에서 도시한 트랜스 액슬을 사용한 하이브리드 자동차의 제어 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 도면의 도면 부호 2000은 운전자 의도 검출 수단이며, 통상 액셀 페달과 브레이크 페달, 시프트 레버이다. 1001은 엔진이고, 이 엔진(1001)에서는 흡기관(도시 생략)에 설치된 전자 제어 드로틀(1022)에 의해 흡입 공기량이 제어되고, 상기 공기량에 적합한 연료량이 연료 분사 장치(도시 생략)로부터 분사된다. 또한, 상기 공기량 및 연료량으로부터 결정되는 공연비, 엔진 회전수 등의 신호로부터 점화 시기가 결정된다. 2002는 엔진 제어 장치로서, 상기 전자 제어 드로틀(1022)에 의해 엔진을 제어하기 위한 장치이며, 예를 들어 마이크로 컴퓨터와 전기 회로, 모터 등으로 구성된다. 도면의 동력 전달 제어 장치(2001)에는 액셀 페달 개방도, 브레이크 답입력, 시프트 레버 위치, 배터리 잔존 용량, 차속, 엔진 회전수, 모터 회전수가 입력된다. 그리고, 상기 동력 전달 제어 장치(2001)에서는 상기 엔진(1001)의 토크를 연산하고, 이 엔진 토크를 달성하는 드로틀 밸브 개방도가 연산되며, 통신 수단에 의해 상기 엔진 제어 장치(2002)에 송신되고, 상기 전자 제어 드로틀(1022)이 원하는 드로틀 밸브 개방도를 달성하도록 제어한다.
또한, 상기 동력 전달 제어 장치(2001)에서는 모터 제너레이터(1011)의 토크가 연산되고, 각각 통신 수단에 의해 모터 제어 장치(2005)에 송신되어 각 액튜에이터가 제어된다. 상기 모터 제어 장치(2005)는 배터리 용량에 따라 엔진(1001)에 의해서 발전된 전력 및 차량 감속시에 얻어지는 회생 전력을 배터리에 충전하기도 하고, 상기 모터 제너레이터(1011)를 구동하기 위해 배터리로부터 전력을 공급하기도 한다. 또한, 도면의 도면 부호 1003은 발진 클러치, 1014는 고속용 다판 클러치, 1017은 변속용 도그 클러치, 1009는 모터 제너레이터용 도그 클러치이다. 상기 동력 전달 제어 장치(2001)에서는 목표가 되는 발진 클러치 위치를 연산하고, 발진 클러치 제어 장치(2003)에 통신 수단에 의해 송신되어 발진 클러치(1003)가 제어된다. 마찬가지로 하여, 고속용 다판 클러치(1014)는 다판 클러치 제어 장치(2005)에 의해서 제어되고, 변속용 도그 클러치(1017)와 모터 제너레이터용 도그 클러치(1009)는 도그 클러치 제어 장치(2006)에 의해서 제어된다.
도10은 도7에서 도시한 트랜스 액슬을 전방륜측에 설치한 하이브리드 자동차의 개념도이다. 도10에 도시한 바와 같이, 구동륜측(예를 들어 후륜측)에 모터 제너레이터를 부가하지 않고 자동차에 트랜스 액슬을 탑재할 수 있다.
도11은 도1에서 도시한 트랜스 액슬의 엔진(1)과 발진 클러치(3) 사이에 모터(300)를 추가하고, 고속용 다판 클러치를 변속기 입력축측에 배치한 시스템(본발명의 제4 실시 형태)의 구성도이다. 모터(300)는 엔진(1)의 시동에 이용하거나, 엔진(1)에 의해서 구동되어 발전을 행할 수 있다. 또한, 감속시에는 발진 클러치(3)를 온하여 회생이 가능하다. 또, 배터리의 잔존 용량이 충분한 경우에는 토크 어시스트에 사용하여 큰 구동력을 얻을 수 있다. 또한, 고속용 다판 클러치(14)를 압박함으로써 고속용 구동 기어(5)와 변속기 입력축(4)이 접속된다. 이 때, 변속기 입력축(4)으로부터의 토크 전달 경로는 변속기 입력축(4)→고속용 다판 클러치(14)→고속용 구동 기어(5)→고속용 종동 기어(15)→변속기 출력축(19)이 된다. 그 밖의 구성은 도1에 도시한 구성과 동일하며, 도11에 도1과 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도12는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 자동차 시스템의 구성도이다. 도면 부호 1은 엔진이고, 22는 전자 제어 드로틀, 300은 엔진을 시동하기 위한 시동 모터이다. 또, 1301은 제1 클러치이고, 엔진 출력축(2)으로부터 변속기 입력축(4)에 전달하는 토크를 조절하는 기능을 갖는다. 11은 모터 제너레이터이고, 배터리(13)로부터 전기 에너지를 부여함으로써 운동 에너지를 방출한다. 또, 모터 제너레이터(11)는 운동 에너지를 부여하면 전기 에너지로 변환하여 배터리(13)에 저장한다. 21은 타이어이고, 23은 차축이다. 1300은 변속 장치이고, 엔진(1)과 모터 제너레이터(11)로부터 전달된 토크를 변속기 출력축(19)에 증속 및 감속하여 전달하는 기구로 이루어져 있다. 1302는 제2 클러치이고, 모터 제너레이터 출력축(10)으로부터 변속 장치(1300)를 거쳐서 변속기 출력축(19)에 전달하는 토크를 조절하는 기능을 갖는다. 또, 1303은 제3 클러치이고, 변속기 출력축(19)으로부터 차축(23)에 전달하는 토크를 조절하는 기능을 갖는다.
표2는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 각 운전 모드의 설명도이다.
No. 모드 운전 상태 제1 클러치 제2 클러치 제3 클러치 비고
1 정지 아이들발전 온 온 오프 엔진 시동
2 아이들정지 오프 온 온
3 M/G 주행 후진 오프 온 온 부회전
4 전진 오프 온 온 회생브레이크
5 엔진 주행 엔진만 온 오프 온 M/G는 회전하지 않음
6 모터어시스트 온 온 온 회생브레이크
우선, 정지 모드의 제어에 대하여 설명한다.
아이들 발전시(표2에서의 No.1)에는 제1 클러치(1301)를 온하고, 제2 클러치(1302)를 온, 제3 클러치(1303)를 오프로 한다. 이에 따라, 엔진(1)으로부터의 토크가 모터 제너레이터(11)에 전달되어, 차량이 정지한 상태에서 엔진(1)을 공전하면서의 발전이 가능해진다.
다음에, 아이들 정지시(No.2)의 제어 방법에 대하여 설명한다. 아이들 발전시(No.1)의 상태로부터 제1 클러치(1301)를 오프로 하고, 엔진(1)으로의 연료 공급을 차단하면 아이들 정지가 가능해진다. 이 때, 모터 제너레이터(11)에 의해 아이들 정지로부터의 순조로운 발진을 실현하기 위해, 제3 클러치(1303)는 온으로 설정해 둘 필요가 있다.
다음에, 모터 제너레이터(11)에 의한 주행에 대하여 설명한다.
후진시(No.3)에는 제1 클러치(1301)를 오프, 제2 클러치(1302)를 온, 제3 클러치(1303)를 온으로 하고, 모터 제너레이터(11)를 부(차량의 전진 방향을 정, 후진 방향을 부로 함)회전시켜 주행한다. 일반적으로 리버어스시에는 큰 구동 토크를 필요로 하는 사실이 알려져 있으며, 변속 장치(1300)의 변속비를 높은 상태로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 후진시에는 변속 장치(1300)에 설치된 리버어스용 기어(도시 생략)에 체결시켜, 종래에 알려져 있는 바와 같이 제1 클러치(1301)를 미끄러뜨리면서 엔진(1)의 토크를 타이어(21)에 전달하여 차량을 후진시켜도 좋다.
전진시(No.4)에는 상기 후진시(No.3)와 동일한 클러치 제어를 행하고, 모터 제너레이터(11)를 정회전시켜 주행한다. 또, 상기 No.4, 5의 운전 모드에 있어서는 모터 제너레이터(11)가 변속기 출력축(19)에 직결되어 있으므로, 감속시의 에너지 회생이 가능해진다.
다음에, 엔진(1)에 의한 주행에 대하여 설명한다.
엔진(1)만으로 주행하는 경우(No.6)에는 제1 클러치(1301)를 온, 제2 클러치(1302)를 오프, 제3 클러치(1303)를 온함으로써, 엔진(1)의 토크가 변속 장치(1300)를 거쳐서 차축(23)에 전달된다. 이 때, 모터의 동기 회전 손실이 저감되므로, 엔진 단독 주행시의 연비 저감이 가능해진다. 또, 이 상태로부터 제2 클러치(1302)를 온함으로써, 엔진(1)의 토크와 함께 모터 제너레이터(11)의 토크가 변속 장치(1300)를 거쳐서 차축(23)에 전달되어, 모터 어시스트 주행이 가능해져서(No.7) 운전 성능의 향상을 도모할 수 있다. 그리고, 모터 제너레이터(11)가 변속기 출력축(19)에 직결되어 있으므로, 감속시의 에너지 회생이 가능해진다.
상기 No.1 내지 7의 운전 모드를 실현함으로써, 하나의 모터에 의해 운전 성능을 향상시키고, 또한 연비를 저감하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명은 상술한 각 실시 형태의 시스템 구성으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 엔진은 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진의 어떠한 것이더라도 상관없다. 또한, 상술한 변속기 입력축과 회전 전기 기기 사이의 토크를 전달하는 기구는 기어열 이외에 CVT, 체인, 벨트 등의 토크를 전달할 수 있는 기구이면 되고, 상기 변속기 입력축과 회전 전기 기기의 체결, 및 해방을 실행하는 클러치 기구는 토크의 전달과 차단을 선택적으로 행할 수 있는 장치, 예를 들어 습식 다판 클러치, 전자 클러치 등이라도 좋다. 그리고, 본 발명에 있어서의 기어 변속 기구는 전진 4단 이상의 변속단을 설정할 수 있도록 구성되어 있어도 좋고, 또 후진단을 설정하는 기어 변속 기구를 설치해도 좋다.
(1) 변속 장치의 입력축과 출력축의 전달 토크를 조절하는 클러치를 설치함으로써, 변속 장치로부터 구동륜측에 회전 전기 기기를 부가하지 않고 변속 동작중에 발생하는 변속 충격을 완화할 수 있다.
(2) 회전 전기 기기의 출력축의 회전이 감속되어 엔진측 입력축에 감속 전달되도록 구성함으로써, 엔진 재시동시의 전기적 효율이 향상된다.
(3) 엔진 출력축과 회전 전기 기기의 출력축에 배치한 기어를, 사이에 다른 기어를 거치지 않고 직접적으로 맞물리게 함으로써 엔진 발전시의 효율 저하를 억제할 수 있다.
(4) 회전 전기 기기의 출력축과 변속 장치의 회전 전기 기기측 입력축을 분리하는 클러치를 또한 구비함으로써, 필요에 따라서 엔진과 회전 전기 기기를 분리하여 회전 전기 기기의 관성 토크가 엔진측에 부하로서 작용하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 엔진과,
    상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와,
    상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기와,
    상기 변속 장치의 입력축과 출력축 사이에 설치되고 상기 입력축과 상기 출력축의 전달 토크를 조절하는 클러치를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클러치는 상기 변속 장치에 있어서 최소 변속비를 갖는 기어에 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  3. 엔진과,
    상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와,
    상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기를 갖고,
    상기 회전 전기 기기의 출력축의 회전은 감속되어 상기 변속 장치의 엔진측 입력축에 전달되는 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  4. 엔진과,
    상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와,
    상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기를 갖고,
    상기 엔진의 출력축과 상기 회전 전기 기기의 출력축은 다른 축이 되도록 설치되고,
    상기 엔진의 출력축과 상기 회전 전기 기기의 출력축의 동력을 전달하기 위해 상기 2축에 각각 설치된 기어가 직접적으로 맞물리도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 전기 기기의 출력축과 상기 변속 장치의 회전 전기 기기측 입력축을 분리하는 클러치를 또한 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  6. 엔진과,
    상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와,
    상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기와,
    상기 엔진의 출력축에 설치된 제1 클러치와,
    상기 회전 전기 기기의 출력축에 설치된 제2 클러치와,
    상기 차량 구동축에 설치된 제3 클러치를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  7. 엔진과,
    상기 엔진과 차량 구동축 사이에 설치된 변속 장치와,
    상기 변속 장치를 거쳐서 상기 엔진의 출력축 및 상기 차량 구동축에 접속된 회전 전기 기기와,
    상기 엔진의 출력축에 설치된 제1 클러치와,
    상기 회전 전기 기기의 출력축에 설치된 제2 클러치를 갖고,
    상기 변속 장치의 입력축과 출력축 사이에 설치되고, 상기 입력축과 상기 출력축의 전달 토크를 조절하는 제3 클러치를 또한 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 클러치는 상기 변속 장치에 있어서 변속비 1이상의 기어에 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 변속 장치의 3속 기어에 상기 클러치를 설치한 것을 특징으로 하는 자동차의 동력 전달 장치.
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