KR20040073341A - 하이브리드 차 - Google Patents

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KR20040073341A
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오타타카시
스즈키유지
타시마카즈치카
카네시게케이이치
모리나가하츠키
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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

내연 기관과, 내연 기관의 회전축과 동축상에 마련된 전동기와, 내연 기관 및 전동기의 회전축과 동축상에 마련되고, 선 기어, 링 기어 및 플래니터리 피니언을 피보팅하는 캐리어를 갖는 플래니터리 기어 기구와, 플래니터리 기어 기구를 통하여 내연 기관 또는 전동기로부터의 동력이 전달되는 입력축과 구동륜에 접속된 출력축을 갖는 변속기를 구비한 하이브리드 차로서, 전동기의 로터의 회전을 적절히 규제하는 회전 규제 장치를 구비한다.

Description

하이브리드 차{HYBRID VEHICLE}
발명의 배경
기술분야
본 발명은, 차량을 구동하기 위해 내연 기관과 전동기를 함께 장비한 하이브리드 차에 관한 것이다.
종래기술
근래, 차량을 구동하기 위해 내연 기관(이하, 엔진이라고 한다)과 전동기(이하, 전동 모터 또는 단지 모터라고 한다)를 함께 장비한 하이브리드 차의 개발이 진전되고 있다.
특히, 엔진 및 전동 모터와 변속기와의 사이에 엔진이나 전동 모터의 회전을 흡수할 수 있는 플래니터리(유성) 기어 기구(planetary gear mechanism)를 설치하여 토크 컨버터를 생략함으로써 트랜스미션 부분의 전체 길이를 단축할 수 있도록 하거나, 하이브리드 차에 변속기로서 무단 변속기(CVT : Continuously Variable Transmission)를 채용, 하이브리드 차에 CVT를 조합시킴에 의해, 엔진과 모터를 효율 좋게 운전하고, 연비의 향상과 주행성능의 향상을 양립할 수 있도록 하는 것이 개발되어 있다(예를 들면, 일본 특개 2002-118903호, 일본 특개 2002-171601호 참조).
도 7은 일본 특개2002-171601호에 개시된 종래 기술의 하이브리드 차의 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 트랜스미션(1)의 입구 부분에는 플래니터리 기어 기구(2)가 구비되어 있다. 이 플래니터리 기어 기구(2)는, 더블 피니언 타입(double pinion type)으로 구성되고, 선 기어(sun gear; 21)와, 선 기어(21)와 맞물리는 이너 피니언(inner pinion; 22) 및 이너 피니언(22)과 맞물리는 아우터 피니언(outer pinion; 23)과, 피니언(22, 23)을 지지하는 캐리어(carrier; 24)와, 아우터 피니언(23)과 맞물리는 링 기어(ring gear; 25)를 구비하고 있다.
선 기어(21)는 엔진(3)의 회전축(3a)에 접속되고, 캐리어(24)에 전동 모터(4)의 로터(회전자)(41)가 접속되어 있다. 또한, 이 한편으로, 캐리어(24)는 캐리어 클러치(51)를 통하여, 링 기어(25)는 링 기어 클러치(52)를 통하여, CVT(6)의 입력축(61)에 접속 가능하게 되어 있다. 또한, 트랜스미션 케이싱(11)과 링 기어(25) 사이에는 링 기어 브레이크(53)가 설치되어 있다. 또한, 트랜스미션 케이싱(11)에는, 로터(rotor; 회전자; 41)와 대향하도록 전동 모터(4)의 스테이터(stator; 고정자; 42)가 마련되어 있다.
CVT(6)는, 입력축(61)에 연결된 프라이머리 풀리(62)와, 프라이머리 풀리(62)에 벨트(63)를 통하여 접속된 세컨더리 풀리(64)를 구비하고, 세컨더리 풀리(64)에 CVT(6)의 출력축(65)이 연결되어 있다. 또한, 프라이머리 풀리(62) 및 세컨더리 풀리(64)는, 가동 시브(movable sheave; 62a, 64a) 및 고정 시브(fixed sheave; 62b, 64b)로 이루어진다.
또한, 출력축(65)의 회전은, 출력축(65)에 고정 설치된 기어(66) 및 카운터샤프트(7)에 고정 설치된 카운터 기어(71)로부터 카운터 기어(72)를 통하여 링 기어(81)로부터 디퍼렌셜 기어(8)로 전달되고, 이로써, 디퍼렌셜 기어(8)를 통하여 좌우의 차륜 축(차륜 구동축)(9L, 9R)이 회전 구동되도록 되어 있다.
상기한 캐리어 클러치(51), 링 기어 클러치(52), 링 기어 브레이크(53)는, 어느 것이나 유압 액추에이터에 의해 마찰 계합시켜지는 습식 다판식의 유압식 마찰 계합 장치(hydraulic friction engaging devices)이고, 유압 제어 회로(도시 생략)로부터 공급되는 작동유에 의해 마찰 계합하도록 되어 있다. 표 1에 표시한 바와 같이, 이들의 클러치(51, 52) 및 브레이크(53)를 적절히 계탈(係脫; engaging and disengaging)함으로써, 도 8의 공선도(共線圖)에 도시한 바와 같은 다양한 동력 전달 상태가 달성된다.
즉, 전동 모터(4)로 엔진(3)을 시동하는 경우, 링 기어 브레이크(53)만 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)는 개방 상태(분리 상태)로 한다(표 1의 (a) 참조). 그리고, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 충분한 속도까지 회전시키면 엔진(3)을 시동시킬 수 있다. 또한, 이 때의 모터(4)의 회전은, 엔진(3)과는 역회전으로 된다. 또한, 물론, 이 때에는, 캐리어 클러치(51)도 링 기어 클러치(52)도 개방되어 있기 때문에, 구동륜에는 동력은 전해지지 않는다.
또한, 차량 정지중에 전동 모터(4)를 발전기로서 구동하여 충전을 행하는 경우에도, 링 기어 브레이크(53)만 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)는 개방 상태로 한다(표 1의 (b) 참조). 그리고, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)으로 전동 모터(4)를 회전시키면 전동 모터(4)가 발전기로서 기능하여 발전이 행하여지고 충전을 행할 수 있다. 이 때의 모터(4)의 회전도, 엔진(3)과는 역회전으로 된다. 또한, 물론, 이 때에도 구동륜에는 동력은 전해지지 않는다.
전동 모터(4)만으로 차량을 주행시키는 경우에는, 캐리어 클러치(51)만 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52) 및 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 한다(표 1의 (c) 참조). 그리고, 엔진(3)으로부터의 입력은 없는 것(즉, 선 기어 정지)으로 하면, 전동 모터(4)의 회전이 도 8의 (c)에 굵은 실선으로 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 엔진(3)과는 역방향으로 회전시킴으로써 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 전진하고, 도 8의 (c)에 파선으로 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 엔진(3)과 같은 방향으로 회전시킴으로써 CVT(6)에 후진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 후진한다.
한편, 엔진(3)만으로 차량을 주행시키는 경우에는, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 한다(표 1의 (d) 참조). 이로써, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 선 기어(21)와 플래니터리 캐리어(24)와 링 기어(25)와 CVT(6)에의 입력축(61)이 일체 회전하는 직결 상태로 되고, 엔진(3)만을 작동시키면, 엔진(3)으로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 전진한다.
또한, 엔진(3)과 전동 모터(4)의 양쪽을 이용하여 차량을 주행시키는 경우에는, 상기한 바와 마찬가지로, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 한다(표 1의 (e) 참조). 이로써, 도 8의 (e)에 도시한 바와 같이, 선 기어(21)와 플래니터리 캐리어(24)와 링 기어(25)와 CVT(6)에의 입력축(61)이 일체 회전하는 직결 상태로 되고, 엔진(3) 및 전동 모터(4)를 작동시키면, 엔진(3) 및 전동 모터(4)로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 전진한다.
또한, 주행중에 전동 모터(4)에 의해 발전을 행하는 경우에는, 상기한 바와 마찬가지로, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 한다(표 1의 (f) 참조). 이로써, 도 8의 (f)에 도시한 바와 같이, 선 기어(21)와 플래니터리 캐리어(24)와 링 기어(25)와 CVT(6)에의 입력축(61)이 일체 회전하는 직결 상태로 되고, 엔진(3)을 작동시킴과 함께 전동 모터(4)를 발전기 작동의 상태로 하면, 엔진(3)의 구동력의 일부가 발전기로서의 전동 모터(4)를 회전 구동함과 함께, 엔진(3)의 나머지 구동력이 CVT(6)에 전진 방향의 회전력으로서 입력되고 차량은 전진한다.
또한, 배터리 용량이 적어서 전동 모터(4)에 의한 발진을 회피하고 싶는 경우나, 극저차속 고부하 발진(급등판로 발진)의 경우 등 엔진(3) 토크를 증폭시키고 싶은 때에는, 엔진 시동(표 1의 (a), 도 8의 (a) 참조)의 후에, 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 하고 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 캐리어클러치(51)는 개방 상태인 채로 한다(표 1의 (g) 참조). 여기에서, 도 8의 (g)에 파선으로 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하면, 전동 모터(4)가 엔진 토크 반력(反力)으로 되어 엔진 토크가 증폭하고, 링 기어(25)가 정방향으로 회전하도록 전동 모터(4)와 엔진(3)을 제어하여 차량을 발진시킬 수 있다.
이 상태로부터, 캐리어 클러치(51)를 서서히 계합시켜 가면, 이 계합 완료시에는, 도 8의 (g)에 실선으로 도시한 바와 같이, 통상 주행 상태, 즉, 엔진 주행 상태(도 8의 (d) 참조), 또는 엔진(3)과 전동 모터(4)의 양쪽을 이용한 주행 상태(도 8의 (e) 참조), 또는 전동 모터(4)에 의해 발전을 행하면서의 엔진 주행 상태(도 8의 (f) 참조)로 이행할 수 있다.
또한, 차량이 저속으로(전동 모터(4)만으로) 주행하고 있는 때에 회생 제동 조건(regenerative braking conditions)(예를 들면 액셀 오프 또는 브레이크 온)이 성립한 경우에는, 캐리어 클러치(51)를 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52) 및 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 한다(표 1의 (h) 참조). 그리고, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하고, CVT(6)를 로우 기어측으로 제어하면, 이로써, 도 8의 (h)에 도시한 바와 같이, CVT(6)의 입력축(61)의 회전이 플래니터리 기어 기구(2)를 통하여 전동 모터(4)의 로터(41)로 전달되고, 주행 에너지가 발전 에너지(전동 모터(4)를 발전기로서 구동하는 에너지)로 변환되는 회생 제동이 행하여진다.
또한, 차량이 중속 이상으로(엔진(3)만으로, 또는 엔진(3) 및 전동 모터(4)로) 주행하고 있는 때에 회생 제동 조건(예를 들면 액셀 오프 또는 브레이크 온)이 성립한 경우에는, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고,링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 한다(표 1의 (i) 참조). 그리고, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하여, CVT(6)를 로우 기어측으로 제어하여 엔진 출력을 내리면, 이로써, 도 8의 (i)에 도시한 바와 같이, 엔진 회전과 CVT(6)의 입력축(61)의 회전이 플래니터리 기어 기구(2)를 통하여 전동 모터(4)의 로터(41)로 전달되고, 엔진 회전 에너지나 주행 에너지가 발전 에너지(전동 모터(4)를 발전기로서 구동하는 에너지)로 변환되는 회생 제동이 행하여진다.
또한, 엔진(3)의 출력에 의해 차량을 후진시키는 경우에는, 캐리어 클러치(51)를 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52)를 개방 상태로 하며, 또한 링 기어 브레이크(53)를 개방 상태로부터 마찰 계합 상태로 한다(표 1의 (j) 참조). 링 기어 브레이크(53)를 마찰 계합하여 가고, 플래니터리 캐리어(24)가 역방향으로 회전하도록 CVT(6)를 제어함으로써, 도 8의 (j)에 쇄선으로 나타낸 상태로부터 실선으로 나타낸 상태로 이행하고, 엔진 회전에 의해 플래니터리 캐리어(24)가 역회전 구동되어 차량을 후진 주행시킬 수 있다.
그런데, 상술한 종래 기술에서는, 전동 모터(4)를 작동시키지 않는 경우도 포함하고, 모터(4)의 로터(41)는 기본적으로 항상 회전하게 되어 있다. 이 때문에, 에너지 손실이 생길 뿐만 아니라, 모터(4)에 열이 발생하기 쉽고 이 열이 주위에 악영향을 미치는 일이 있다. 또한, 회전하고 있는 모터를 제어하는 때에는 역기전력이 작용하는 등에 의해 모터 회전 속도가 빠를수록 모터의 회전을 제어하기 위해 높은 배터리 전압이 필요해진다.
근래, 하이브리드 차를 위해 고전압 배터리가 개발되어 있지만, 충분히 높은배터리 전압을 얻기 위해서는, 배터리를 복수 직렬 접속하게 되고, 그 결과 차량의 비용 증가를 초래함과 함께 고전압에 대응하기 위한 배려가 필요하게도 된다.
물론, 차량의 주행을 전동 모터에 의지하는 경우를 많게 하면, 상응하는 배터리 용량이 필요해지고, 차량의 중량 증대나 비용 증가는 피할 수 없지만, 엔진(3)에 의한 주행을 주체로 하고 전동 모터에 의한 주행을 보조적에 이용한다면, 보다 용량이 작은 배터리라도 좋게 된다. 따라서 이와 같은 하이브리드 차를 생각한 경우에도, 불필요한 경우는 전동 모터(4)를 정지시키고, 또한, 전동 모터는 가능한 한 저회전으로 작동시키도록 하고 싶다.
본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 창안된 것으로, 불필요한 경우는 전동기를 정지시킬 수 있음과 함께, 전동 모터는 가능한 한 저회전으로 작동시킬 수 있도록 한, 하이브리드 차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태로서의 하이브리드 차의 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도.
도 2의 (a) 내지 (j)는 본 발명의 제 1 실시 형태로서의 하이브리드 차의 구동계에서의 플래니터리 기어의 각 요소의 공선도(共線圖)로서, 도 2의 (a)는 엔진을 시동하는 경우, (b)는 정지시에 발전하는 경우, (c)는 모터로 주행하는 경우, (d)는 엔진으로 주행하는 경우, (e)는 엔진과 모터로 주행하는 경우, (f)는 주행중에 발전하는 경우, (g)는 엔진 토크를 증대시키고 싶는 경우, (h)는 완감속 회생 제동을 하는 경우, (i)는 급감속 회생 제동을 하는 경우, (j)는 엔진으로 후진하는 경우를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태로서의 하이브리드 차의 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도.
도 4의 (a) 내지 (j)는 본 발명의 제 2 실시 형태로서의 하이브리드 차의 구동계에서의 플래니터리 기어의 각 요소의 공선도로서, (a)는 엔진을 시동하는 경우, (b)는 정지시에 발전하는 경우, (c)는 모터로 주행하는 경우, (d)는 엔진으로 주행하는 경우, (e)는 엔진과 모터로 주행하는 경우, (f)는 주행중에 발전하는 경우, (g)는 엔진 토크를 증대시키고 싶는 경우, (h)는 완감속 회생 제동을 하는 경우, (i)는 급감속 회생 제동을 하는 경우, (j)는 엔진으로 후진하는 경우를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제 3 실시 형태로서의 하이브리드 차의 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도.
도 6의 (a) 내지 (j)는 본 발명의 제 3 실시 형태로서의 하이브리드 차의 구동계에서의 플래니터리 기어의 각 요소의 공선도로서, (a)는 엔진을 시동하는 경우, (b)는 정지시에 발전하는 경우, (c)는 모터로 주행하는 경우, (d)는 엔진으로 주행하는 경우, (e)는 엔진과 모터로 주행하는 경우, (f)는 주행중에 발전하는 경우, (g)는 엔진 토크를 증대시키고 싶는 경우, (h)는 완감속 회생 제동을 하는 경우, (i)는 급감속 회생 제동을 하는 경우, (j)는 엔진으로 후진하는 경우를 나타내는 도면.
도 7은 종래 기술(특허 문헌 2)의 하이브리드 차의 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도.
도 8의 (a) 내지 (j)는, 종래 기술(특허 문헌 2)의 하이브리드 차의 구동계에서의 플래니터리 기어의 각 요소의 공선도로서, (a)는 엔진을 시동하는 경우, (b)는 정지시에 발전하는 경우, (c)는 모터로 주행하는 경우, (d)는 엔진으로 주행하는 경우, (e)는 엔진과 모터로 주행하는 경우, (f)는 주행중에 발전하는 경우, (g)는 엔진 토크를 증대시키고 싶는 경우, (h)는 완감속 회생 제동을 하는 경우, (i)는 급감속 회생 제동을 하는 경우, (j)는 엔진으로 후진하는 경우를 나타내는 도면.
본 발명에 관한 하이브리드 차는: 내연 기관; 상기 내연 기관의 회전축과 동축상에 마련된 전동기; 상기 내연 기관 및 상기 전동기의 회전축과 동축상에 마련되고, 선 기어, 링 기어 및 플래니터리 피니언을 피보팅하는 캐리어를 갖는 플래니터리 기어 기구; 상기 플래니터리 기어 기구를 통하여 상기 내연 기관 또는 상기 전동기로부터의 동력이 전달되는 입력축과 구동륜에 접속된 출력축을 갖는 변속기; 상기 전동기의 로터의 회전을 적절히 규제하는 회전 규제 장치를 포함한다.
실시예
이하, 도면에 의해, 본 발명의 실시의 형태에 관해 설명한다.
우선, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관해 설명하면, 도 1, 도 2은 본 발명의 제 1 실시 형태로서의 하이브리드 차를 도시한 것으로, 도 1은 그 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도, 도 2는 그 구동계에서의 플래니터리 기어의 각 요소의 공선도이다. 또한, 도 1에서, 도 7과 동일한 부호는 같은 것 또는 상당하는 것을 나타낸다.
본 하이브리드 차의 구동계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 것(도 7 참조)에 모터 브레이크(제 2의 회전 규제 장치)(54)를 추가한 구성으로 되어 있다.
즉, 트랜스미션(1)의 입구 부분에는 플래니터리 기어 기구(2A)가 구비되어 있다. 이 플래니터리 기어 기구(2A)는, 더블 피니언 타입으로 구성되고, 선 기어(21)와, 선 기어(21)와 맞물리는 이너 피니언(22) 및 이너 피니언(22)과 맞물리는 아우터 피니언(23)과, 피니언(22, 23)을 지지하는 플래니터리 캐리어(단지, 캐리어라고도 한다)(24)와, 아우터 피니언(23)과 맞물리는 링 기어(25)를 구비하고 있다.
선 기어(21)는 엔진(내연 기관)(3)의 회전축(3)에 접속되고, 캐리어(24)에 전동기(이하, 전동 모터 또는 단지 모터라고 한다)(4)의 로터(회전자)(41)가 접속되어 있다. 또한, 이 한편으로, 캐리어(24)는 캐리어 클러치(제 1의 단접 장치)(51)를 통하여, 링 기어(25)는 링 기어 클러치(제 2의 단접 장치)(52)를 통하여, CVT(6)의 입력축(61)에 접속 가능하게 되어 있다. 또한, 트랜스미션케이싱(11)과 링 기어(25) 사이에는 링 기어 브레이크(제 1의 회전 규제 장치)(53)가 설치되어 있다. 또한, 트랜스미션 케이싱(11)에는, 로터(41)와 대향하도록 전동 모터(4)의 스테이터(42)가 마련되어 있다.
그리고, 전동 모터(4)의 로터(41)와 트랜스미션 케이싱(11) 사이에는 모터 브레이크(54)가 설치되어 있다.
또한, CVT(6)는, 입력축(61)에 연결된 프라이머리 풀리(62)와, 프라이머리 풀리(62)에 벨트(63)를 통하여 접속된 세컨더리 풀리(64)를 구비하고, 세컨더리 풀리(64)에 CVT(6)의 출력축(65)이 연결되어 있다. 또한, 프라이머리 풀리(62) 및 세컨더리 풀리(64)는, 가동 시브(62a, 64a) 및 고정 시브(62b, 64b)로 이루어진다.
또한, 출력축(65)의 회전은, 출력축(65)에 고정 설치된 기어(66) 및 카운터 샤프트(7)에 고정 설치된 카운터 기어(71)로부터 카운터 기어(72)를 통하여 링 기어(81)로부터 디퍼렌셜 기어(8)로 전달되고, 이로써, 디퍼렌셜 기어(8)를 통하여 좌우의 차륜 축(차륜 구동축)(9L, 9R)이 회전 구동되도록 되어 있다.
상기한 캐리어 클러치(51), 링 기어 클러치(52), 링 기어 브레이크(53), 모터 브레이크(54)는, 어느 것이나 유압 액추에이터에 의해 마찰 계합시켜지는 습식 다판 식의 유압식 마찰 계합 장치이고, 유압 제어 회로(도시 생략)로부터 공급되는 작동유에 의해 마찰 계합하도록 되어 있다. 표 2에 도시한 바와 같이, 이들의 클러치(51, 52) 및 브레이크(53, 54)를 적절히 계탈함으로써, 도 2의 공선도에 도시한 바와 같은 다양한 동력 전달 상태가 달성된다.
본 실시 형태에서는, 종래 기술(표 1 및 도 8 참조)과 마찬가지로 클러치(51, 52),브레이크(53, 54)가 제어되는 경우와, 종래 기술(표 1 및 도 8 참조)과는 다른 양태에 의해 클러치(51, 52), 브레이크(53, 54)가 제어되는 경우가 있다.
즉, 전동 모터(4)로 엔진(3)을 시동하는 경우에는, 종래 기술과 마찬가지로, 링 기어 브레이크(53)만 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)는 개방 상태(분리 상태)로 하고, 물론, 모터 브레이크(54)도 개방 상태로 한다(표 2의 (a) 참조). 그리고, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 충분한 속도까지 회전시키면 엔진(3)을 시동시킬 수 있다. 또한, 이 때의 모터(4)의 회전은, 엔진(3)과는 역회전으로 된다. 또한, 물론, 이 때에는, 캐리어 클러치(51)도 링 기어 클러치(52)도 개방되어 있기 때문에, 구동륜에는 동력은 전해지지 않는다.
또한, 차량 정지중에 전동 모터(4)를 발전기로서 구동하여 충전을 행하는 경우에도, 종래 기술과 마찬가지로, 링 기어 브레이크(53)만 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)는 개방 상태로 하고, 물론, 모터 브레이크(54)도 개방 상태로 한다(표 2의 (b) 참조). 그리고, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)으로 전동 모터(4)를 회전시키면 전동 모터(4)가 발전기로서 기능하여 발전이 행하여지고 충전을 행할 수 있다. 이 때의 모터(4)의 회전도, 엔진(3)과는 역회전으로 된다. 또한, 물론, 이 때, 캐리어 클러치(51)도 링 기어 클러치(52)도 개방되고, 구동륜에는 동력은 전해지지 않는다.
전동 모터(4)만으로 차량을 주행시키는 경우에도, 종래 기술과 마찬가지로, 캐리어 클러치(51)만 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52) 및 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 하고, 물론, 모터 브레이크(54)도 개방 상태로 한다(표 2의 (c) 참조). 그리고, 엔진(3)으로부터의 입력은 없는 것(즉, 선 기어 정지)으로 하면, 전동 모터(4)의 회전이 도 2의 (c)에 굵은실선으로 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 엔진(3)과는 역방향으로 회전시킴으로써 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 전진하고, 도 2의 (c)에 파선으로 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 엔진(3)과 같은 방향으로 회전시킴으로써 CVT(6)에 후진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 후진한다. 이 전동 모터(4)만으로 차량을 주행시키는 모드는, 차량의 저속시에 실시하도록 되어 있다.
한편, 엔진(3)만으로 차량을 주행시키는 경우에는, 종래 기술과는 다르게, 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 또한 모터 브레이크(54)도 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 한다(표 2의 (d) 참조). 이로써, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 엔진 회전과 함께 선 기어(21)가 회전하고, 선 기어(21)에 응하여 링 기어(25)가 회전하여 CVT(6)에의 입력축(61)이 회전 구동되고, 엔진(3)만을 작동시키면, 엔진(3)으로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 전진한다. 이 때에는, 모터(4)의 로터(41)는 모터 브레이크(54)에 의해 정지된다.
이 때의 선 기어(21)와 링 기어(25)와의 회전비(엔진 출력축(3a)와 CVT 입력축과의 회전 속도비)는, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 1:(1 미만)으로 된다.
또한, 이 엔진(3)만으로 차량을 주행시키는 모드는, 차량의 중고속시, 또는 전동 모터(4)의 전원인 배터리(도시 생략)의 잔존 용량이 기준치 이하로 감소한 경우에서의 차량의 저속시에 실시하도록 되어 있다.
또한, 엔진(3)과 전동 모터(4)의 양쪽을 이용하여 차량을 주행시키는 경우에는, 종래 기술과 다르게, 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 하고, 물론, 모터 브레이크(54)도 개방 상태로 한다(표 2의 (e) 참조). 그리고, 엔진(3)을 작동시킴과 함께, 모터(4)를 엔진(3)과는 역방향으로 또한 엔진(3)에 대해 비교적 저회전(저속 회전)으로 구동함에 의해, 도 2의 (e)에 도시한 바와 같이, 링 기어(25)가 정전 구동되고, 엔진(3) 및 전동 모터(4)의 토크가 링 기어(25)로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력으로서 입력되고 차량은 전진한다. 이 엔진(3)과 전동 모터(4)의 양쪽을 이용하여 차량을 주행시키는 모드는, 차량의 발진시나 저속 고부하시에 실시하도록 되어 있다.
또한, 주행중에 전동 모터(4)에 의해 발전을 행하는 경우에는, 종래 기술과 마찬가지로, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태로 하고, 물론, 모터 브레이크(54)도 개방 상태로 한다(표 2의 (f) 참조). 이로써, 도 2의 (f)에 도시한 바와 같이, 선 기어(21)와 플래니터리 캐리어(24)와 링 기어(25)와 CVT(6)의 입력축(61)이 일체 회전하는 직결 상태로 되고, 엔진(3)을 작동시킴과 함께 전동 모터(4)를 발전기 작동의 상태로 하면, 엔진(3)의 구동력의 일부가 발전기로서의 전동 모터(4)를 회전 구동함과 함께, 엔진(3)의 나머지 구동력이 CVT(6)에 전진 방향의 회전력으로서 입력되고 차량은 전진한다.
또한, 배터리 용량이 적어서 전동 모터(4)에 의한 발진을 회피하고 싶는 경우나, 극저차속 고부하 발진(급등판로 발진)의 경우 등 큰 엔진 토크를 출력시키고 싶는 때에는, 엔진 시동(링 기어 브레이크(53)는 접속, 캐리어 클러치(51), 링 기어 클러치(52), 모터 브레이크(54)는 개방, 표 2의 (a), 도 2의 (a) 참조)의 후에, 링 기어 브레이크(53)를 개방으로 전환하고, 링 기어 클러치(52)를 접속으로 전환하고, 캐리어 클러치(51), 모터 브레이크(54)는 개방 상태인 채로 한다(표 2의 (g)참조). 여기로, 도 2의 (g)에 파선으로 도시한 바와 같이, 큰 엔진 토크를 출력할 수 있는 엔진 회전수로 올린 후, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하면, 통상보다도 큰 엔진 토크로 차량을 발진시킬 수 있다.
이 상태로부터, 전동 모터(4)의 로터(41)의 회전이 0 부근으로 된 시점에서 모터 브레이크(54)를 서서히 계합시켜 가면, 이 계합 완료시에는, 도 2의 (g)에 실선으로 도시한 바와 같이, 통상 주행 상태, 즉, 엔진 주행 상태(도 2의 (d) 참조)로 이행할 수 있다.
또한, 링 기어 클러치(52), 모터 브레이크(54)가 접속 상태이며 캐리어 클러치(51), 링 기어 브레이크(53)가 개방 상태로 되고, 차량이 엔진(3)만으로 주행하고 있는 때에, 완감속 회생 제동 조건(예를 들면 액셀 오프)이 성립한 경우에는, 모터 브레이크(54)를 접속 상태로부터 개방 상태로 하고, 링 기어 클러치(52)는 접속 상태를 유지하고, 캐리어 클러치(51), 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태를 유지한다(표 2의 (h) 참조). 그리고, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하고, CVT(6)를 로우 기어측으로 제어하고 엔진 출력을 내린다. 이로써, 도 2의 (h)에 도시한 바와 같이, CVT(6)의 입력축(61)의 회전이 플래니터리 기어 기구(2)(즉, 링 기어(25), 플래니터리 피니언(23), 캐리어(24))를 통하여 전동 모터(4)의 로터(41)로 전달되고, 주행 에너지가 발전 에너지(전동 모터(4)를 발전기로서 구동하는 에너지)로 변환되는 엔진 브레이크 상당의 느린 회생 제동이 행하여진다.
또한, 차량이 엔진(3)만으로 주행하고 있는 때(링 기어 클러치(52), 모터 브레이크(54)가 접속 상태이며 캐리어 클러치(51), 링 기어 브레이크(53)가 개방 상태)에, 급감속 회생 제동 조건(예를 들면 브레이크 온)이 성립한 경우에는, 모터 브레이크(54)를 접속 상태로부터 개방 상태로 하고, 링 기어 클러치(52)는 접속 상태를, 캐리어 클러치(51), 링 기어 브레이크(53)는 개방을 유지한 상태로 한다(표 2의 (i) 참조). 물론, 이 때에도, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하고, CVT(6)를 로우 기어측으로 제어하고 엔진 출력을 내린다. 그리고, 캐리어(24)와 링 기어(25)가 등속 회전으로 된 시점에서, 캐리어 클러치(51)를 접속하고, 링 기어 클러치(52)를 개방한다(표 2의 (i) 참조). 이로써, 도 2의 (i)에 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)의 로터(41)는, 보다 고부하로 되고, CVT(6)의 입력축(61)의 회전이 플래니터리 기어 기구(2)(즉, 링 기어(25), 플래니터리 피니언(23), 캐리어(24))를 통하여 주행 에너지가 보다 신속하게 발전 에너지(전동 모터(4)를 발전기로서 구동하는 에너지)로 변환되고, 엔진 브레이크 이상의 큰 회생 제동력이 발생한다. 이 때, 차체의 감속에 기여하는 제동력은, 이 모터 부하분으로만 되고, 엔진 브레이크분은 기여하지 않는다.
또한, 엔진(3)의 출력에 의해 차량을 후진시키는 경우에는, 종래 기술과 마찬가지로, 캐리어 클러치(51)를 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52)를 개방 상태로 하고, 또한 링 기어 브레이크(53)를 개방 상태로부터 마찰 계합 상태로 한다(표 2의 (j) 참조). 링 기어 브레이크(53)를 마찰 계합하여 가고, 플래니터리 캐리어(24)가 역방향으로 회전하도록 링 기어 브레이크(53)의 브레이크력을 제어함으로써, 도 2의 (j)에 쇄선으로 도시한 상태로부터 실선으로 도시한 상태로 이행하고, 엔진 회전에 의해 플래니터리 캐리어(24)가 역회전 구동되어 차량을 후진 주행시킬수 있다.
본 발명의 제 1 실시 형태로서의 하이브리드 차는, 상술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 차량의 주행용 구동원으로서 모터(4)를 이용하지 않고 엔진(3)만을 이용하는 경우(표 2의 (d), 도 2의 (d) 참조)에는, 모터(4)의 롤러(41)를 정지시키기 때문에, 불필요한 모터의 회전을 방지하고, 에너지 손실을 억제할 수 있고, 모터의 발열을 억제할 수 있다. 이로써, 모터 주위에의 열 영향을 억제할 수 있다.
또한, 중고속 주행시는 모터(4)를 이용하지 않고 엔진(3)만을 이용하여 차량을 구동하고, 모터(4)는 비교적 저회전에서 이용하도록 하고 있기 때문에, 모터의 작동시의 회전 속도를 억제하기 쉽고, 모터의 회전을 제어하기 위한 배터리의 필요 전압을 억제할 수 있다. 따라서 모터의 회전을 제어하기 위한 배터리 전압은 낮아질 수 있고, 배터리에 가하여지는 비용을 삭감하는 것이나, 배터리의 중량을 삭감하는 것이 가능해지고, 나아가서는 차량의 중량이나 비용을 억제할 수 있고, 하이브리드 차의 실용성을 높일 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관해 설명하면, 도 3, 도 4은 본 발명의 제 2 실시 형태로서의 하이브리드 차를 도시한 것으로, 도 3은 그 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도, 도 4는 그 구동계에서의 플래니터리 기어의 각 요소의 공선도이다. 또한, 도 3에서, 도 1, 도 7과 동일한 부호는 같은 것 또는 상당하는 것을 나타낸다.
제 1 실시 형태의 플래니터리 기어 기구(2A)(도 1 참조)가 더블 피니언 타입으로 구성되어 있는 것에 대해, 본 실시 형태의 하이브리드 차의 구동계에서는, 도3에 도시한 바와 같이, 플래니터리 기어 기구(2B)가 싱글 피니언 타입으로 구성되어 있다. 싱글 피니언 타입에서는, 선 기어, 캐리어, 링 기어의 회전 관계가 더블 피니언 타입과는 다르기 때문에, 본 실시 형태에서는, 전동 모터(4)가 링 기어에 장착되어 있다.
즉, 트랜스미션(1)의 입구 부분에는 싱글 피니언 타입의 플래니터리 기어 기구(2B)가 구비되어 있다. 이 플래니터리 기어 기구(2B)는, 선 기어(21)와, 선 기어(21)와 맞물리는 피니언(28)과, 피니언(28)을 지지하는 캐리어(27)와, 피니언(28)과 맞물리는 링 기어(25)를 구비하고 있다.
선 기어(21)는 엔진(내연 기관)(3)의 회전축(3a)에 접속되고, 링 기어에 전동기(이하, 전동 모터 또는 단지 모터라고 한다)(4)의 로터(회전자)(41)가 접속되어 있다. 또한, 이 한편으로, 캐리어(27)는 캐리어 클러치(제 1의 단접 장치)(51)를 통하여, 링 기어(25)는 링 기어 클러치(제 2의 단접 장치)(52)를 통하여, CVT(6)의 입력축(61)에 접속 가능하게 되어 있다. 또한, 트랜스미션 케이싱(11)과 캐리어(27) 사이에는 캐리어 브레이크(제 1의 회전 규제 장치)(55)가 설치되어 있다. 또한, 트랜스미션 케이싱(11)에는, 로터(41)와 대향하도록 전동 모터(4)의 스테이터(42)가 마련되어 있다.
그리고, 전동 모터(4)의 로터(41)와 트랜스미션 케이싱(11) 사이에는 모터 브레이크(제 2의 회전 규제 장치)(54)가 설치되어 있다.
또한, CVT(6)는, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 입력축(61), 프라이머리 풀리(62), 벨트(63), 세컨더리 풀리(64), 출력축(65)을 구비하고, 프라이머리풀리(62) 및 세컨더리 풀리(64)는, 가동 시브(62a, 64a) 및 고정 시브(62b, 64b)로 이루어진다. 또한, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 출력축(65)의 회전은, 기어(66), 카운터 기어(71, 72)를 통하여 링 기어(81)로부터 디퍼렌셜 기어(8)로 전달되고, 좌우의 차륜 축(차륜 구동축)(9L, 9R)이 회전 구동되도록 되어 있다.
또한, 상기한 캐리어 클러치(51), 링 기어 클러치(52), 캐리어 브레이크(55), 모터 브레이크(54)는, 어느 것이나 유압 액추에이터에 의해 마찰 계합시켜지는 습식 다판 식의 유압식 마찰 계합 장치이고, 유압 제어 회로(도시 생략)로부터 공급되는 작동유에 의해 마찰 계합하도록 되어 있다. 표 3에 도시한 바와 같이, 이들의 클러치(51, 52) 및 브레이크(55, 54)를 적절히 계탈함으로써, 도 4의 공선도에 도시한 바와 같은 다양한 동력 전달 상태가 달성된다.
본 실시 형태에서는, 플래니터리 기어 기구(2B)가 싱글 피니언 타입이고, 모터(4)가 링 기어(25)에 접속되고, 캐리어(27)에 캐리어 브레이크(55)가 마련되어 있기 때문에, 제 1 실시 형태와 마찬가지의 각 동력 전달 상태를 제 1 실시 형태와는 일부 다른 제어를 행하여 실현할 수 있게 되어 있다.
즉, 전동 모터(4)로 엔진(3)을 시동하는 경우에는, 캐리어 브레이크(55)만 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태(분리 상태)로 한다(표 3의 (a) 참조). 그리고, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 충분한 속도까지 회전시키면 엔진(3)을 시동시킬 수 있다. 또한, 이 때의 모터(4)의 회전은, 엔진(3)과는 역회전으로 된다. 또한, 물론, 이 때에는, 링 기어 클러치(52)는 개방되어 있기 때문에, 구동륜에는 동력은 전해지지 않는다.
또한, 차량 정지중에 전동 모터(4)를 발전기로서 구동하여 충전을 행하는 경우에도, 캐리어 브레이크(53)만 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태로 한다(표 3의 (b) 참조). 그리고, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)으로 전동 모터(4)를 회전시키면 전동 모터(4)가 발전기로서 기능하여 발전이 행하여지고 충전을 행할 수 있다. 이 때의 모터(4)의 회전도, 엔진(3)과는 역회전으로 된다. 또한, 물론, 이 때, 링 기어 클러치(52)는 개방되고, 구동륜에는 동력은 전해지지 않는다.
전동 모터(4)만으로 차량을 주행시키는 경우에는, 링 기어 클러치(52)만 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51), 캐리어 브레이크(55) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태로 한다(표 3의 (c) 참조). 그리고, 엔진(3)으로부터의 입력은 없는 것(즉, 선 기어 정지)으로 하면, 전동 모터(4)의 회전이 도 4의 (c)에 굵은 실선으로 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 엔진(3)과는 역방향으로 회전시킴으로써 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 전진하고, 도 4의 (c)에 파선으로 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)를 엔진(3)과 같은 방향으로 회전시킴으로써 CVT(6)에 후진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 후진한다. 이 전동 모터(4)만으로 차량을 주행시키는 모드는, 차량의 발진, 후진 및 저속시에 실시하도록 되어 있다.
한편, 엔진(3)만으로 차량을 주행시키는 경우에는, 캐리어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 또한 모터 브레이크(54)도 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52)및 캐리어 브레이크(55)는 개방 상태로 한다(표 3의 (d) 참조). 이로써, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 엔진 회전과 함께 선 기어(21)가 회전하고, 선 기어(21)에 응하여 플래니터리 캐리어(27)가 회전하여 CVT(6)의 입력축(61)이 회전 구동되고, 엔진(3)만을 작동시키면, 엔진(3)으로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되고 차량은 전진한다. 이 때에는, 모터(4)의 로터(41)는 모터 브레이크(54)에 의해 정지된다.
이 때의 선 기어(21)와 플래니터리 캐리어(27)와의 회전비(엔진 출력축과 CVT 입력축과의 회전 속도비)는, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 1:(1 미만)으로 된다.
또한, 이 전동 모터(4)만으로 차량을 주행시키는 모드는, 차량의 중고속시, 또는 전동 모터(4)의 전원인 배터리(도시 생략)의 잔존 용량이 기준치 이하로 감소한 경우에서의 차량의 저속시에 실시하도록 되어 있다.
또한, 엔진(3)과 전동 모터(4)의 양쪽을 이용하여 차량을 주행시키는 경우에는, 캐리어 클러치(51)를 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52). 캐리어 브레이크(55) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태로 한다(표 3의 (e) 참조). 그리고, 엔진(3)을 작동시킴과 함께, 모터(4)를 엔진(3)과는 역방향으로 또한 엔진(3)에 대해 비교적 저회전으로 구동함에 의해, 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 플래니터리 캐리어(27)가 정전 구동되고, 엔진(3) 및 전동 모터(4)의 토크가 플래니터리 캐리어(27)로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력으로서 입력되고 차량은 전진한다. 이 엔진(3)과 전동 모터(4)의 양쪽을 이용하여 차량을 주행시키는 모드는, 차량의 발진 및 저속시에 실시하도록 되어 있다.
또한, 주행중에 전동 모터(4)에 의해 발전을 행하는 경우에는, 종래 기술과 마찬가지로, 캐리어 클러치(51) 및 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 링 기어 브레이크(53) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태로 한다(표 3의 (f) 참조). 이로써, 도 4의 (f)에 도시한 바와 같이, 선 기어(21)와 플래니터리 캐리어(27)와 링 기어(25)와 CVT(6)에의 입력축(61)이 일체 회전하는 직결 상태로 되고, 엔진(3)을 작동시킴과 함께 전동 모터(4)를 발전 상태로 하면, 엔진(3)의 구동력의 일부가 발전기로서의 전동 모터(4)를 회전 구동함과 함께, 엔진(3)의 나머지 구동력이 CVT(6)에 전진 방향의 회전력으로서 입력되고 차량은 전진한다.
또한, 배터리 용량이 적어서 전동 모터(4)에 의한 발진을 회피하고 싶는 경우나, 극저차속 고부하 발진(급등판로 발진)의 경우 등 큰 엔진 토크를 출력시키고 싶은 때에는, 엔진 시동(캐리어 브레이크(55)만 접속, 캐리어 클러치(51). 링 기어 클러치(52), 모터 브레이크(54)는 개방, 표 3의 (a), 도 4의 (a) 참조)의 후에, 캐리어 브레이크(55)는 개방 상태로 하고 캐리어 클러치(51)를 접속 상태로 하고, 링 기어 클러치(52), 모터 브레이크(54)는 개방 상태인 채로 한다(표 3의 (g) 참조). 여기서, 도 4의 (g)에 파선으로 도시한 바와 같이, 큰 엔진 토크를 출력할 수 있는 회전수로 엔진 회전수를 올린 후에 발전 상태로 하면, 통상보다도 큰 엔진 토크로 차량을 발진시킬 수 있다.
이 상태로부터, 전동 모터(4)의 로터(41)의 회전이 0 부근으로 된 시점에서 모터 브레이크(54)를 서서히 계합시켜 가면, 이 계합 완료시에는, 도 4의 (g)에 실선으로 도시한 바와 같이, 통상 주행 상태, 즉, 엔진 주행 상태(도 4의 (d) 참조)로 이행할 수 있다.
또한, 캐리어 클러치(51), 모터 브레이크(54)가 접속 상태이며 링 기어 클러치(52), 캐리어 브레이크(55)가 개방 상태로 되고, 차량이 엔진(3)만으로 주행하고 있는 때에, 완감속 회생 제동 조건(예를 들면 액셀 오프)이 성립한 경우에는, 모터 브레이크(54)를 접속 상태로부터 개방 상태로 하고, 캐리어 클러치(51)는 접속 상태를 유지하고, 링 기어 클러치(52), 캐리어 브레이크(55)는 개방 상태를 유지한다(표 3의 (h) 참조). 그리고, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하고, CVT(6)를 로우 기어측으로 제어하고 엔진 출력을 내린다. 이로써, 도 4의 (h)에 도시한 바와 같이, CVT(6)의 입력축(61)의 회전이 플래니터리 기어 기구(2)(즉, 링 기어(25), 플래니터리 피니언(23), 캐리어(24))를 통하여 전동 모터(4)의 로터(41)로 전달되고, 주행 에너지가 발전 에너지(전동 모터(4)를 발전기로서 구동하는 에너지)로 변환되는 엔진 브레이크 상당의 느린 회생 제동이 행하여진다.
또한, 차량이 엔진(3)만으로 주행하고 있는 때(캐리어 클러치(51), 모터 브레이크(54)가 접속 상태이고 링 기어 클러치(52), 캐리어 브레이크(55)가 개방 상태)에, 급감속 회생 제동 조건(예를 들면 브레이크 온)이 성립한 경우에는, 모터 브레이크(54)를 접속 상태로부터 개방 상태로 하고, 링 기어 클러치(52)는 접속 상태를 유지하고, 캐리어 클러치(51), 링 기어 브레이크(53)는 개방 상태를 유지한다(표 3의 (i) 참조). 물론, 이 때에도, 전동 모터(4)를 발전 상태로 하고, CVT(6)를 로우 기어측으로 제어하고 엔진 출력을 내린다. 그리고, 캐리어(24)와 링기어(25)가 등속 회전으로 된 시점에서, 링 기어 클러치(52)를 접속하고, 캐리어 클러치(51)를 개방한다(표 3의 (i) 참조). 이로써, 도 4의 (i)에 도시한 바와 같이, 전동 모터(4)의 로터(41)는, 보다 고부하로 되고, CVT(6)의 입력축(61)의 회전이 플래니터리 기어 기구(2)(즉, 링 기어(25), 플래니터리 피니언(23), 캐리어(24))를 통하여 주행 에너지가 보다 신속하게 발전 에너지(전동 모터(4)를 발전기로서 구동하는 에너지)로 변환되고, 엔진 브레이크 이상의 큰 회생 제동력이 발생한다. 이 때, 차체의 감속에 기여하는 제동력은, 이 모터 부하분으로만 되고, 엔진 브레이크분은 기여하지 않는다.
또한, 엔진(3)의 출력에 의해 차량을 후진시키는 경우에는, 링 기어 클러치(52)를 접속 상태로 하고, 캐리어 클러치(51)를 개방 상태로 하고, 또한 캐리어 브레이크(55)를 개방 상태로부터 마찰 계합 상태로 한다(표 3의 (j) 참조). 링 기어 브레이크(53)를 마찰 계합하여 가고, 플래니터리 캐리어(24)가 역방향으로 회전하도록 CVT(6)를 제어함으로써, 도 4의 (j)에 쇄선으로 도시한 상태로부터 실선으로 도시한 상태로 이행하고, 엔진 회전에 의해 플래니터리 캐리어(24)가 역회전 구동되고 차량을 후진 주행시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 형태로서의 하이브리드 차는, 상술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 차량의 주행용 구동원으로서 모터(4)를 이용하지 않고 엔진(3)만을 이용하는 경우(표 3의 (d), 도 4의 (d) 참조)에는, 모터(4)의 롤러(41)을 정지시키기 때문에, 불필요한 모터의 회전을 방지하고, 에너지 손실을 억제할 수 있고, 모터의 발열을 억제할 수 있고, 모터 주위에의 열 영향을 억제할 수 있다.
또한, 중고속 주행시는 모터(4)를 이용하지 않고 엔진(3)만을 이용하여 차량을 구동하고, 모터(4)는 비교적 저속으로 이용하도록 하고 있기 때문에, 모터의 작동시의 회전 속도를 억제하기 쉽고, 모터의 회전을 제어하기 위한 배터리의 필요 전압을 억제할 수 있다. 따라서 모터의 회전을 제어하기 위한 배터리 전압은 낮은 것으로 좋고, 배터리에 걸리는 비용이나 배터리의 중량을 삭감하는 것이 가능해지고, 나아가서는 차량의 중량이나 비용을 억제하고, 하이브리드 차의 실용성을 높일 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관해 설명하면, 도 5, 도 6은 본 발명의 제 3 실시 형태로서의 하이브리드 차를 도시한 것으로, 도 5는 그 구동계(주로 트랜스미션)를 도시한 개략도, 도 6은 그 구동계에서의 플래니터리 기어의 각 요소의 공선도이다. 또한, 도 5에서, 도 1, 도 3, 도 7과 동일한 부호는 같은 것 또는 상당하는 것을 나타낸다.
본 하이브리드 차의 구동계는, 도 5에 도시한 바와 같이, 엔진(내연 기관)(3)과 전동기(이하, 전동 모터 또는 단지 모터라고 한다)(4)와 트랜스미션(변속기)(6)을 포함하는 동력 전달 기구(1)를 조합시켜서 구성되어 있고, 동력 전달 기구(1)의 케이싱(11)은 엔진(3)의 실린더 블록에 일체로 고정 설치되어 있다.
동력 전달 기구(1)의 입구 부분에는 플래니터리 기어 기구(2A)가 구비되고, 동력 전달 기구(1)의 중간부에는 변속기로서 무단 변속기(CVT)(6)가 구비되어 있다. 그리고, 엔진(3), 모터(4)와 동력 전달 기구(1)의 CVT(6)와의 사이에는, 회전 방향 전환 기구(12)가 배설되어 있다. 따라서 엔진(3), 모터(4)로부터 각각 입력되는 회전은, 회전 방향 전환 기구(12)를 이용하고 CVT(6)에 입력되도록 되어 있다.
동력 전달 기구(1)의 입구 부분에 구비되는 플래니터리 기어 기구(2A)는, 더블 피니언 타입으로 구성되고, 선 기어(21)와, 선 기어(21)와 맞물리는 이너 피니언(22) 및 이너 피니언(22)과 맞물리는 아우터 피니언(23)과, 피니언(22, 23)을 지지하는 플래니터리 캐리어(단지, 캐리어라고도 한다)(24)와, 아우터 피니언(23)과 맞물리는 링 기어(25)를 구비하고 있다.
선 기어(21)는 엔진 회전축(3a)에 접속되는 회전 요소(제 1 입력 회전 요소)이고, 링 기어(25)는 전동기(이하, 전동 모터 또는 단지 모터라고 한다)(4)의 로터(회전자)(41)가 접속되는 회전 요소(제 2 입력 회전 요소)이고, 캐리어(24)는 중간축(플래니터리 기어 기구(2A)의 출력축)(26), 회전 방향 전환 기구(12)를 통하여 CVT(6)의 입력축(61)에 접속 가능한 회전 요소(출력 회전 요소)이다.
또한, 모터(4)의 로터(41)와 트랜스미션 케이싱(11) 사이에는 모터 브레이크(회전 규제 장치)(54)가 설치되어 있다.
회전 방향 전환 기구(12)는, 종래예(도 7)와 마찬가지로, 선 기어(12a), 플래니터리 피니언(12ba, 12bb), 캐리어(12c), 링 기어(12d)를 갖는 플래니터리 기어 기구(12A)가 채용되어 있다. 즉, 플래니터리 기어 기구(12A)의 선 기어(12a)에는, 플래니터리 기어 기구(2A)의 캐리어(24)와 일체 결합된 중간축(26)이 직결되어 있다. 또한, 피니언 기어(12ba, 12bb)를 지지하는 캐리어(12c)가 포워드 클러치(56)을 통하여 플래니터리 기어 기구(2A)측의 중간축(26)과 접속되어 있다. 또한, 회전 방향 전환 기구(12)의 캐리어(12c)는, 한편으로(무단 변속기(6)측에서), 무단 변속기(6)의 프라이머리 풀리(62)와 동축 일체의 입력축(61)에 연결되어 있다. 또한, 링 기어(12d)와 케이싱(11)과의 사이에는, 리버스 브레이크(revers brake; 57)가 설치되어 있다.
따라서 엔진(3)의 회전이나 모터(4)의 회전은, 플래니터리 기어 기구(2A)의 캐리어(24)로부터 중간축(26)을 통과하여 회전 방향 전환 기구(12)의 선 기어(12a)로 전달되도록 되어 있다. 포워드 클러치(56)가 결합되고 리버스 브레이크(57)가 개방되어 있으면, 회전 방향 전환 기구(12)에서는, 선 기어(12a)와 캐리어(12c)가 직결되고, 입력축(61)이 중간축(26)과 일체 회전한다.
한편, 포워드 클러치(56)가 개방되고 리버스 브레이크(57)가 결합되어 있으면, 회전 방향 전환 기구(12)는 더블 피니언 타입의 플래니터리 기어 기구이고, 선 기어(12a)와 캐리어(12c)가 상대 회전 가능해지고 또한 링 기어(12d)의 회전이 로크(lock)되기 때문에, 캐리어(12c)는 선 기어(12a)와 역방향으로 회전한다.
또한, 포워드 클러치(56)와 리버스 브레이크(57)가 모두 결합되어 있으면, 입력축(61) 및 중간축(26)은 로크 상태로 되어, 플래니터리 기어 기구(2A)에서는 캐리어(24)가, CVT(6)에서는 입력축(61)에 연결된 프라이머리 풀리(62)가, 각각 회전이 로크된다. 따라서 이 때에는, 플래니터리 기어 기구(2A)에서, 선 기어(21)와 링 기어(25)가 연동한다. 즉, 선 기어(21)에 연결된 엔진(3)과 링 기어(25)에 연결된 모터(4)가 연동한다.
이 때의 선 기어(21)의 회전 속도 ωS와 기어(25)의 회전 속도 ωR와의 비(ωS:ωR)는, 선 기어(21)의 이빨 수를 ZS, 링 기어(25)의 이빨 수를 ZR이라고 하면, (1/ZS):(1/ZR)로 되고, ZS<ZR이기 때문에, 링 기어(25)의 회전 속도 ωR은 선 기어(21)의 회전 속도 ωS보다도 저속으로 된다. 즉, 링 기어(25)에 연결된 모터(4)는 선 기어(21)에 연결된 엔진(3)보다도 저속으로 된다.
또한, CVT(6)는, 입력축(61)에 연결된 프라이머리 풀리(62)와, 프라이머리 풀리(62)에 벨트(63)를 통하여 접속된 세컨더리 풀리(64)를 구비하고, 세컨더리 풀리(64)에 CVT(6)의 출력축(65)이 연결되어 있다. 또한, 프라이머리 풀리(62) 및 세컨더리 풀리(64)는, 가동 시브(62a, 64a) 및 고정 시브(62b, 64b)로 이루어진다.
또한, 출력축(65)의 회전은, 출력축(65)에 고정 설치된 기어(66) 및 카운터 샤프트(7)에 고정 설치된 카운터 기어(71)로부터 카운터 기어(72)를 통하여 링 기어(81)로부터 디퍼렌셜 기어(8)로 전달되고, 이로써, 디퍼렌셜 기어(8)를 통하여 좌우의 차륜 축(차륜 구동축)(9L, 9R)이 회전 구동되도록 되어 있다.
또한, CVT(6)와 차륜 축(차륜 구동축)(9L, 9R)과의 사이에는 카운터 샤프트(7)가 개재하기 때문에, 차륜 축(차륜 구동축)(9L, 9R)은 CVT(6)의 프라이머리 풀리(62), 벨트(63), 세컨더리 풀리(64)와 같은 방향으로 회전한다.
상기한 포워드 클러치(56), 리버스 브레이크(57), 모터 브레이크(54)는, 어느 것이나 유압 액추에이터에 의해 마찰 계합되는 습식 다판식의 유압식 마찰 계합 장치이고, 유압 제어 회로(도시 생략)로부터 공급되는 작동유에 의해 마찰 계합하도록 되어 있다. 표 4에 표시한 바와 같이, 이들의 클러치(56) 및 브레이크(57, 54)를 적절히 계탈함으로써, 도 6의 공선도에 도시한 바와 같은 다양한 동력 전달 상태가 달성된다.
즉, 모터(4)로 엔진(3)을 시동하는 경우에는, 포워드 클러치(56) 및 리버스 브레이크(57)를 함께 결합하고 모터 브레이크(54)는 개방한다[표 4의 (a) 참조]. 이로써, 모터(4)나 엔진(3)이 회전하여도, CVT(6)의 입력축(61)에는 이 모터(4)나 엔진(3)의 회전은 전달되지 않는 상태에서, 선 기어(21)에 연결된 엔진(3)과 링 기어(25)에 연결된 모터(4)가 연동하게 된다. 그리고, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 모터(4)를 회전시키면 엔진(3)을 시동시킬 수 있다.
또한, 이 때의 모터(4)의 회전은, 엔진(3)과 같은 방향이고, 모터(4)의 회전속도에 대해 ZR/ZS배(ZS<ZR이기 때문에, ZR/ZS>1)로 증속되어 엔진(3)이 회전한다.
또한, 차량 정지중에 모터(4)를 발전기로서 구동하여 충전을 행하는 경우에도, 포워드 클러치(56) 및 리버스 브레이크(57)는 함께 결합되고 모터 브레이크(54)는 개방한다(표 4의 (b) 참조). 이로써, CVT(6)의 입력축(61)에 모터(4)나 엔진(3)의 회전은 전달되지 않고, 또한, 선 기어(21)에 연결된 엔진(3)과 링 기어(25)에 연결된 모터(4)가 연동하게 된다. 그리고, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)으로 모터(4)를 회전시키면 모터(4)가 발전기로서 기능하여 발전이 행하여지고 충전을 행할 수 있다. 이 때의 모터(4)의 회전도, 엔진(3)과 같은 방향으로 된다.
차량을 전진 발진시키는 경우나 저속 주행시키는 경우에는, 리버스 브레이크(57)를 접속 상태로 하고, 포워드 클러치(56) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태로 한다[표 4의 (c) 참조]. 여기서, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)을 회전시킴과 함께 모터(4)를 부하 상태(발전 상태)로 한다. 이로써, 캐리어(24)가 선 기어(21)와 역방향으로 회전하고, 캐리어(24)의 회전은 중간축(26)을 통하여 회전 방향 전환 기구(12)의 선 기어(12a)로 전달된다. 포워드 클러치(56)가 개방되고 리버스 브레이크(57)가 결합되어 있기 때문에, 선 기어(12a)가 회전하면 캐리어(12c)는 선 기어(12a)와 역방향(따라서 엔진(3)과 같은 방향)으로 회전한다. 이 캐리어(12c)의 회전에 의해, CVT(6)의 입력축(61)이 엔진(3)과 같은 방향으로 회전 구동되고, 엔진(3) 및 모터(발전 상태)(4)로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되게 되고 차량은 전진 발진한다. 저속시에는 이 상태를 유지하고, 속도의 상승에 응하여 모터(발전 상태)(4)의 회전 속도를 저하시켜 간다.
또한, 엔진(3)만으로 차량을 주행시키는 경우에는, 리버스 브레이크(57)를 접속 상태, 포워드 클러치(56)는 개방 상태로 하고, 발전 상태의 모터(4)의 속도를 저하시키고 이 속도가 약 0으로 된 시점에서, 모터 브레이크(54)를 접속한다(표 4의 (d) 참조). 이로써, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 링 기어(25)가 회전이 로크되고, 엔진 회전과 함께 선 기어(21)가 회전하면, 선 기어(21)의 회전에 응하여 캐리어(24)가 선 기어(21)와 역방향으로 회전하고 이 회전이 중간축(26)을 통하여 회전 방향 전환 기구(12)의 선 기어(12a)로 전달된다. 포워드 클러치(56)가 개방되고 리버스 브레이크(57)가 결합되어 있기 때문에, 선 기어(12a)와 캐리어(12c)가 상대 회전 가능하고 또한 링 기어(12d)가 회전이 로크되는 것으로 되고, 선 기어(12a)가 회전하면 캐리어(12c)는 선 기어(12a)와 역방향(따라서 엔진(3)과 같은 방향)으로 회전한다. 이 캐리어(12c)의 회전에 의해, CVT(6)의 입력축(61)이 엔진(3)과 같은 방향으로 회전 구동되고, 엔진(3)으로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되는 것으로 되고 차량은 전진한다. 이 때에는, 모터(4)의 로터(41)는 모터 브레이크(54)에 의해 정지된다.
또한, 엔진(3)과 모터(4)의 양쪽을 이용하여 차량을 주행시키는 경우에는, 리버스 브레이크(57)를 접속 상태로 하고, 포워드 클러치(56) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태라고 한다[표 4의 (e) 참조]. 여기서, 도 6의 (e)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)을 회전시킴과 함께 모터(4)를 엔진(3)과는 역방향으로 회전시킨다. 이로써, 링 기어(25)가 선 기어(21)와 역방향으로 회전하고, 링 기어(25)고정시[엔진(3)만으로의 주행, 도 6의 (d) 참조]보다도 모터(4)의 회전분 만큼 증속되어 캐리어(24)가 회전한다. 캐리어(24)의 회전은 중간축(26)을 통하여 회전 방향 전환 기구(12)의 선 기어(12a)로 전달된다. 엔진(3)만으로의 주행시와 마찬가지로, 포워드 클러치(56)가 개방되고 리버스 브레이크(57)가 결합되어 있기 때문에, 선 기어(12a)가 회전하면 캐리어(12c)는 선 기어(12a)와 역방향(따라서 엔진(3)과 같은 방향)으로 회전한다. 이 캐리어(12c)의 회전에 의해, CVT(6)의 입력축(61)이 엔진(3)과 같은 방향으로 회전 구동되고, 엔진(3) 및 모터(4)로부터 CVT(6)에 전진 방향의 회전력이 입력되는 것으로 되고 차량은 전진한다.
또한, 주행중에 모터(4)에 의해 발전을 행하는 경우에는, 엔진(3)만으로의 주행 상태, 즉, 리버스 브레이크(57) 및 모터 브레이크(54)를 접속하고, 포워드 클러치(56)는 개방한 상태로부터, 모터 브레이크(54)를 개방한다[표 4의 (f) 참조]. 그리고, 이와 함께, 모터(4)를 발전기로서 기능시키고, 엔진 출력을 올린다. 이로써, 도 6의 (f)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)의 출력은, 캐리어(24)측과 링 기어(25)측으로 배분된다. 캐리어(24)측에 배분된 엔진 출력은 중간축(26)으로부터 회전 방향 전환 기구(12)로 전달되고, 엔진(3)과 같은 방향으로 회전 방향이 전환되어 CVT(6)의 입력축(61)에 입력된다. 링 기어(25)측에 배분된 엔진 출력은, 링 기어(25)와 일체의 로터(41)를 회전 구동하고, 모터(4)에서 발전이 행하여진다.
또한, 엔진(3)만으로의 주행 상태에서 엔진 토크를 증폭시키고 싶은 경우에도, 리버스 브레이크(57) 및 모터 브레이크(54)를 접속하고, 포워드 클러치(56)는 개방한 상태로부터, 모터 브레이크(54)를 개방한다[표 4의 (g) 참조]. 그리고, 이과 함께, 모터(4)를 발전기로서 기능시키면, 엔진 출력을 증가시킬 수 있다. 이로써, 도 6의 (g)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)에는, 차량의 구동 부하(캐리어(24)측)에 발전 부하(링 기어(25)측)가 더해지고, 신속하게 엔진(3)의 출력 토크가 상승한다.
또한, 엔진(3)과 모터(4)의 양쪽을 이용하여 차량을 주행시키고 있는 상태, 즉, 리버스 브레이크(57)를 접속하고, 포워드 클러치(56) 및 모터 브레이크(54)는 개방한 상태에서[표 4의 (e) 참조], 회생 제동 조건(예를 들면 액셀 오프)이 성립한 경우에는, 리버스 브레이크(57)의 접속 및 포워드 클러치(56) 및 모터 브레이크(54)의 개방은 유지하면서[표 4의 (h) 참조], 모터(4)를 전동기 작동으로부터 발전기 작동으로 전환하고, CVT(6)를 로우 기어측으로 제어하고 엔진 출력을 내린다. 이로써, 도 6의 (h)에 도시한 바와 같이, CVT(6)의 입력축(61)의 회전이 회전 방향 전환 기구(12) 및 중간축(26)을 통하여 캐리어(24)로 전달되고, 엔진(3)측의 선 기어(21)가 회전 억제되기 때문에, 링 기어(25)에 접속된 모터(4)의 로터(41)가 회전 구동된다. 이렇게, 주행 에너지가 발전 에너지(모터(4)를 발전기로서 구동하는 에너지)로 변환되는 엔진 브레이크 상당의 회생 제동이 행하여진다.
또한, 엔진(3)의 출력에 의해 차량을 후진시키는 경우에는, 포워드 클러치(56)를 접속 상태로 하고, 리버스 브레이크(57) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태로 한다[표 4의 (i) 참조]. 여기에서, 도 6의 (i)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)을 회전시킴과 함께 모터(4)를 부하 상태(발전 상태)로 한다. 이로써, 캐리어(24)가 선 기어(21)와 역방향으로 회전하고, 캐리어(24)의 회전은중간축(26)을 통하여 회전 방향 전환 기구(12)의 선 기어(12a)로 전달된다. 포워드 클러치(56)가 접속되고 리버스 브레이크(57)가 개방되어 있기 때문에, 선 기어(12a)와 캐리어(12c)는 같은 방향(따라서 엔진(3)과 역방향)으로 일체 회전한다. 이 캐리어(12c)의 회전에 의해, CVT(6)의 입력축(61)이 엔진(3)과 역방향으로 회전 구동되고, 엔진(3) 및 모터(발전 상태)(4)로부터 CVT(6)에 후진 방향의 회전력이 입력되는 것으로 되고 차량은 후진한다.
또한, 엔진(3)의 출력과 모터(4)의 출력에 의해 차량을 후진시키는 경우에는, 리버스 브레이크(57)를 접속 상태로 하고, 포워드 클러치(56) 및 모터 브레이크(54)는 개방 상태로 한다[표 4의 (j) 참조]. 여기서, 도 6의 (j)에 도시한 바와 같이, 엔진(3)을 회전시킴과 함께 모터(4)를 엔진(3)과 같은 방향으로 회전시킨다. 이로써, 캐리어(24)가, 엔진(3)과 일체 회전하는 선 기어(21)와 모터(4)와 일체 회전하는 링 기어(25)와 같은 방향으로 회전하고, 캐리어(24)의 회전은 중간축(26)을 통하여 회전 방향 전환 기구(12)의 선 기어(12a)로 전달된다. 포워드 클러치(56)가 개방되고 리버스 브레이크(57)가 접속되어 있기 때문에, 선 기어(12a)와 캐리어(12c)는 역방향(따라서 엔진(3)과 역방향)으로 일체 회전한다. 이 캐리어(12c)의 회전에 의해, CVT(6)의 입력축(61)이 엔진(3)과 역방향으로 회전 구동되고, 엔진(3) 및 모터(발전 상태)(4)로부터 CVT(6)에 후진 방향의 회전력이 입력되는 것으로 되고 차량은 후진한다.
본 발명의 제 3 실시 형태로서의 하이브리드 차는, 상술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 차량의 주행용 구동원으로서 모터(4)를 이용하지 않고 엔진(3)만을 이용하는 경우[표 4의 (d), 도 6의 (d) 참조]에는, 모터(4)의 롤러(41)를 정지시키기 때문에, 불필요한 모터의 회전을 방지하고, 에너지 손실을 억제할 수 있고, 모터의 발열을 억제할 수 있다. 이로써, 모터 주위에의 열 영향을 억제할 수 있다.
또한, 모터(4)의 회전 속도(Nm)와 엔진(3)의 회전 속도(Ne)의 비는, 이하와 같이, 플래니터리 기어 기구(2A)의 링 기어(25)와 선 기어(21)와의 각 톱니 수의 역수비로 된다.
Nm : Ne = (1/ZR) : (1/ZS) = ZS : ZR
ZS<ZR이기 때문에, 모터(4)의 회전 속도(Nm)는 엔진(3)의 회전 속도(Ne)보다도 낮아지고, 모터 작동시에도 모터(4)의 회전 속도(Nm)가 억제되는 것으로 된다.
이 결과, 모터의 회전을 제어하기 위한 배터리의 필요 전압을 억제할 수 있다. 따라서 모터의 회전을 제어하기 위한 배터리 전압은 낮아질 수 있고, 배터리에 드는 비용이나, 배터리의 중량을 삭감하는 것이 가능해지고, 나아가서는 차량의 중량이나 비용을 억제할 수 있고, 하이브리드 차의 실용성을 높일 수 있다.
특히, 회전 방향 전환 기구(12)에 플래니터리 기어 기구(12A)를 이용하고 있기 때문에, 회전 방향의 전환을, 플래니터리 기어 기구(플래니터리 기어 동력 전달 기구)(2A)와는 독립하여 구성할 수 있고, 모터(4)의 회전 속도(Nm)를 보다 저속으로 억제하기 쉽게 된다.
또한, 변속기로서 CVT를 이용함에 의해, 엔진과 모터를 효율 좋게 운전하고, 연비의 향상과 주행 성능의 향상과의 양립을 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형하여 실시할 수 있다.
즉, 본 발명은, 어느 것이나 차량의 주행을 위해 이용할 수 있는 전동 모터와 엔진을 구비함과 함께, 플래니터리 기어 기구를 통하여 엔진 또는 전동 모터로부터의 동력을 구동륜에 출력하는 하이브리드 차에 있어서, 전동 모터의 로터의 회전을 적절히 규제하는 회전 규제 장치를 구비하고 있으면 좋고, 다른 구성은, 상술한 실시 형태의 것으로 한정되지 않는다.
예를 들면, 변속기로서, 벨트식 무단 변속기 외에 토로이달식(toroidal type) 무단 변속기를 이용하거나, 또는, 유단(有段) 변속기를 이용하는 것도 생각된다.
또한, 입력측 요소(엔진 회전축, 전동 모터)를 플래니터리 기어 기구의 각 요소(선 기어, 링 기어 및 플래니터리 캐리어)의 어느 것과 접속하는지, 또한, 플래니터리 기어 기구의 각 요소(선 기어, 링 기어 및 플래니터리 캐리어)의 어느 것을 변속기측에 접속하든지는, 구동륜에 이르는 동력 전달형의 구성에 응하여 적절히 설정할 수 있는 것이다.

Claims (9)

  1. 내연 기관과;
    상기 내연 기관의 회전축과 동축상에 마련된 전동기와;
    상기 내연 기관 및 상기 전동기의 회전축과 동축상에 마련되고, 선 기어, 링 기어 및 플래니터리 피니온을 피보팅하는 캐리어를 갖는 플래니터리 기어 기구와;
    상기 플래니터리 기어 기구를 통하여 상기 내연 기관 또는 상기 전동기로부터의 동력이 전달되는 입력축과 구동륜에 접속된 출력축을 갖는 변속기; 및
    상기 전동기의 로터의 회전을 적절히 규제하는 회전 규제 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변속기는 무단 변속기인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  3. 내연 기관과;
    상기 내연 기관의 회전축과 동축상에 마련된 전동기와;
    선 기어, 플래니터리 피니언, 링 기어, 및 상기 플래니터리 피니언을 피보팅하는 캐리어를 가지며, 상기 선 기어에는 상기 내연 기관의 회전축이 접속되고 상기 캐리어 및 그 링 기어 중의 한쪽에는 상기 전동기의 로터가 접속되는 플래니터리 기어 기구와;
    상기 플래니터리 기어 기구를 통하여 상기 내연 기관 또는 상기 전동기로부터의 동력이 전달되는 입력축과 구동륜에 접속된 출력축을 갖는 변속기와;
    상기 캐리어와 상기 변속기의 입력축과의 사이에서 동력 전달을 단접하는 제 1의 단접 장치와;
    상기 링 기어와 상기 변속기의 입력축과의 사이에서 동력 전달을 단접(斷接)하는 제 2의 단접 장치와;
    상기 캐리어 및 상기 링 기어 중의 다른쪽의 회전을 적절히 규제하는 제 1의 회전 규제 장치; 및
    상기 로터의 회전을 적절히 규제하는 제 2의 회전 규제 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 플래니터리 기어 기구는, 상기 플래니터리 피니언으로서, 상기 선 기어와 맞물리는 이너 피니언과 상기 링 기어와 맞물리는 아우터 피니언을 구비한 더블 피니언식으로 구성되고, 상기 캐리어에 상기 전동기의 로터가 접속됨과 함께, 상기 제 1의 회전 규제 장치가 상기 링 기어의 회전을 적절히 규제하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 플래니터리 기어 기구는, 상기 플래니터리 피니언이 상기 선 기어 및상기 링 기어에 함께 맞물리는 싱글 피니언식으로 구성되고, 상기 링 기어에 상기 전동기의 로터가 접속됨과 함께, 상기 제 1의 회전 규제 장치가 상기 캐리어의 회전을 적절히 규제하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 변속기는 무단 변속기인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기한 제 1 및 제 2의 단접 장치 및 상기한 제 1 및 제 2의 회전 규제 장치의 상태를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 내연 기관의 출력에 의해서만 상기 구동륜을 구동시키는 때에는, 상기 전동기의 로터를 정지시키도록 상기 제 2의 회전 규제 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  8. 제 7항에 있어서,
    차량의 중고속 주행시에는, 상기 내연 기관의 출력에 의해서만 상기 구동륜을 구동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 내연 기관의 출력에 의해서만 상기 구동륜을 구동시키는 상태에서 회생 제동 조건이 성립하면, 상기 전동기가 발전기로서 작동시키기 위해 상기 전동기의 로터의 회전 규제를 해제시키도록 상기 제 2의 회전 규제 정지 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차.
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