KR20060027309A - 하이브리드 구동장치 및 이를 탑재한 자동차 - Google Patents

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Abstract

제2 전기모터(23)를 제1 전기모터(20)보다도 앞쪽(내연엔진(5)에 가까운 측)에 배치한다. 케이스부재(14)에 있어서의, 제2 전기모터(23)의 스테이터(28)가 고정되는 부분의 내경을, 제1 전기모터(20)의 스테이터(24)가 고정되는 부분의 내경보다도 크게 형성한다. 제2 전기모터(23)를, 직경방향의 치수가 커지도록 구성할 수 있어서, 그만큼, 전후방향의 길이를 억제하여, 하이브리드 구동장치(7A) 전체적으로, 전후방향으로 길이를 짧게 할 수 있다.

Description

하이브리드 구동장치 및 이를 탑재한 자동차{Hybrid drive device and automobile with device mounted thereon}
본 발명은, 자동차에 탑재되는 하이브리드 구동장치 및 이를 탑재한 자동차에 관한 것으로서, 상세하게는 케이스부재 내에 설치된 2개의 전기모터와 동력분배용 플래니터리 기어와 변속장치의 배치에 관한 것이다.
종래, 하이브리드 구동장치로서, 엔진, 제너레이터, 구동(어시스트)용 전기모터를, 플래니터리 기어의 3개의 요소에 각각 접속함과 함께, 구동용 전기모터를 출력축에 접속하고, 제너레이터를 제어하여 상술한 플래니터리 기어의 출력토크를 무단(無段)으로 제어하고, 더욱이 필요에 따라서 다른 구동용 전기모터의 토크가, 플래니터리 기어의 출력토크와 합성하여 출력축에 출력하는, 이른바 기계분배방식(스플릿 타입(split type) 또는 2모터 타입(two-motor type))의 하이브리드 구동장치를 자동차에 탑재하는 것이 알려져 있다.
상술한 바와 같은 하이브리드 구동장치는, 예컨대 FF(프론트 엔진ㆍ프론트 드라이브)용의 것으로서, 일본국 특허공개 평08-183347호 공보에 개시되고, 더욱이 전기모터와 출력축 사이에 변속기를 설치한 것으로서, 일본국 특허공개 2002-225578호 공보에 개시되어 있다.
그런데, 하이브리드 구동장치를, FR(프론트 엔진ㆍ리어 드라이브) 타입의 자동차에 탑재하는 경우, 그 탑재위치나 탑재방향이나 케이스부재의 형상은, FF용의 것과는 다른 것이 된다.
FR타입의 자동차에 있어서는, 차체의 전후방향으로 앞쪽에서부터 차례로 내연엔진, 하이브리드 구동장치, 및 프로펠러 샤프트가 거의 동일 축선 상에 배치된다. 그리고, 하이브리드 구동장치는, 통 형상의 케이스부재 내에, 2개의 전기모터(발전용의 제1 전기모터, 구동용의 제2 전기모터), 동력분배기구, 및 변속장치 등이 동일 축 상의 다른 위치에 배치되도록 수납되어 있다.
이 하이브리드 구동장치는, 차체에 대한 탑재성의 관점에서는, 내연엔진에 연결되는 전단 측이 굵고, 또한 프로펠러 샤프트 측이 되는 후단 측이 가늘게 형성되는 것이 적합하다. 더욱이, 상술한 2개의 전기모터를 비교하면, 구동용 전기모터는, 자동차의 발진시에 큰 토크를 발생할 필요가 있으므로, 발전용 전기모터보다도 직경방향의 치수가 커지는 경향에 있다. 그리고, 이 직경방향의 치수를 억제하려고 하면, 발진시의 고(高)토크를 확보하기 위해서, 그만큼, 구동용 전기모터의 전후방향의 길이가 길어지고, 따라서, 하이브리드 구동장치 전체의 전후방향의 길이도 길어져, 차체에 대한 탑재성이 나빠진다.
그래서, 본 발명은, 제2 전기모터를, 제1 전기모터보다도 앞쪽(내연엔진에 가까운 측)에 배치함으로써, 고(高)토크를 확보함과 동시에 탑재성을 향상시키고, 이로써 상기 과제를 해결한 하이브리드 구동장치 및 이를 탑재한 자동차에 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
청구범위 제1항에 관련된 발명은, 내연(內燃)엔진(5)으로부터의 동력을 입력하는 입력축(10)과, 상기 입력축(10)과 1축(13) 상에 정렬하여 배치되며 또한 구동차륜(3, 3)에 연동하는 출력축(12)과, 상기 1축(13) 상에 배치되고, 스테이터(24)와 로터(25)를 가지는 제1 전기모터(20)와, 상기 1축(13) 상에 배치되고, 상기 입력축(10)에 연결하는 제1 회전요소(R0)와, 상기 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 연결하는 제2 회전요소(S0)와, 상기 출력축(12)에 연결하는 제3 회전요소(CR0)를 가지는 동력분배용 플래니터리 기어(21)와, 상기 1축(13) 상에 배치되고, 스테이터(28)와 로터(29)를 가지는 제2 전기모터(23)와, 상기 1축(13) 상에 배치되고, 상기 제2 전기모터(23)의 로터(29)의 회전을 변속하여 상기 출력축(12)에 전달하는 변속장치(22)를 구비하고, 상기 제1 전기모터(20), 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21), 상기 제2 전기모터(23), 및 상기 변속장치(22)를, 케이스부재(14)에 수납함과 동시에, 상기 1축(13) 상에 정렬하여 배치하며, 또한 상기 케이스부재(14)에 상기 제1 전기모터(20) 및 상기 제2 전기모터(23)의 상기 스테이터(24, 28)를 고정하고, 상기 제2 전기모터(23)가 상기 제1 전기모터(20)보다도 상기 내연엔진(5)에 가까운 측에 위치하도록, 상기 제1 전기모터(20), 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21), 상기 제2 전기모터(23), 및 상기 변속장치(22)를 상기 1축(13)을 따라서 배치하여 이루어지는, 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제2항에 관련된 발명은, 상기 제2 전기모터(23)는, 상기 케이스부재(14)의 상기 1축(13) 상에 설치된 상기 제1 전기모터(20), 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21), 상기 제2 전기모터(23), 및 상기 변속장치(22) 중 최전단부(最前端部)에 배치한, 청구범위 제1항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제3항에 관련된 발명은, 상기 변속장치(22)는, 상기 제2 전기모터(23)에 인접하여 설치한, 청구범위 제2항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제4항에 관련된 발명은, 상기 제2 전기모터(23)의 로터(29)는 양측을 상기 케이스부재(14)로부터 뻗은 지지부재(A, B)에 베어링부재(a, b)를 개재하여 지지되고, 상기 지지부재(A, B) 중 상기 제2 전기모터(23)와 상기 변속장치(22) 사이의 지지부재(B)에 상기 변속장치(22)의 유압 액츄에이터(43)의 유압실(45)이 형성되는, 청구범위 제2항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제5항에 관련된 발명은, 상기 유압실(45)의 적어도 일부는 상기 제2 전기모터(23)의 스테이터(코일엔드)(28)의 내경 측에 설치된, 청구범위 제4항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제6항에 관련된 발명은, 상기 내연엔진(5)에 가까운 측부터 차례로, 상기 제2 전기모터(23), 상기 변속장치(22), 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21), 상기 제1 전기모터(20)를 설치하여 이루어지는, 청구범위 제1항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A)에 있다.
청구범위 제7항에 관련된 발명은, 상기 입력축(10)을, 상기 제2 전기모터(23), 상기 변속장치(22)의 내주 측을 통하여 상기 제1 회전요소(R0)에 연결하고, 상기 출력축(12)을 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21), 상기 제1 전기모터(20)의 내주 측을 통하게 함과 동시에, 상기 변속장치(22)의 출력요소(CR1)를 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 외주 측을 통하여 상기 출력축(12)에 연결한, 청구범위 제6항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A)에 있다.
청구범위 제8항에 관련된 발명은, 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 더블 피니언 플래니터리 기어로 구성되고, 상기 입력축(10)을 상기 변속장치(22)와 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21) 사이를 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 링기어(R0)에 연결하고, 상기 출력축(12)을 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 내주 측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어(CR0)의 상기 변속장치(22) 측에 연결하고, 상기 제1 전기모터(20)의 로터(25)를 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 선기어(S0)에 연결하고, 상기 변속장치(22)의 출력요소(CR1)를 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 외주 측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어(CR0)의 상기 제1 전기모터(20) 측에 연결한, 청구범위 제7항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A)에 있다.
청구범위 제9항에 관련된 발명은, 상기 제1 전기모터(20)의 로터(25)는 양측을 상기 케이스부재(14)로부터 뻗은 지지부재(D, E)에 베어링부재(t, u)를 개재하여 지지되고, 상기 출력축(12)은 외주면에 베어링부재(s, v)가 설치되고, 상기 제1 전기모터(20)의 로터(25)의 내주면에 지지된, 청구범위 제7항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A)에 있다.
청구범위 제10항에 관련된 발명은, 상기 제2 전기모터(23)의 로터(29)는 양측을 상기 케이스부재(14)로부터 뻗은 지지부재(A,B)에 베어링부재(a, b)를 개재하여 지지되고, 상기 입력축(10)은 외주면에 베어링부재(c)가 설치되고, 상기 제2 전기모터(23)의 로터(29)의 내주면에 지지된, 청구범위 제9항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A)에 있다.
청구범위 제11항에 관련된 발명은, 상기 내연엔진(5)에 가까운 측부터 차례로, 상기 제2 전기모터(23), 상기 변속장치(22), 상기 제1 전기모터(20), 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)를 설치하여 이루어지는, 청구범위 제1항에 기재된 하이브리드 구동장치(7B)에 있다.
청구범위 제12항에 관련된 발명은, 상기 입력축(10)을 상기 제2 전기모터(23), 상기 변속장치(22), 상기 제1 전기모터(20), 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 내주 측을 통하여 상기 제1 회전요소(R0)에 연결하고, 상기 출력축(12)을 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 외주 측을 통하게 함과 함께, 상기 변속장치(22)의 출력요소(CR1)를 상기 제1 전기모터(20), 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 내주측을 통하여 상기 출력축(12)에 연결한, 청구범위 제11항에 기재된 하이브리드 구동장치(7B)에 있다.
청구범위 제13항에 관련된 발명은, 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 더블 피니언 플래니터리 기어로 구성되고, 상기 입력축(10)을, 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 뒷쪽을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 링기어(R0)에 연결하고, 상기 출력축(12)을 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 외주측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어(CR0)의 상기 제1 전기모터(20) 측에 연결하고, 상기 제1 전기모터(20)의 로터(25)를 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 선기어(S0)에 연결하고, 상기 변속장치(22)의 출력요소(CR1)를 상기 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 내주 측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어(CR0)의 뒷쪽에 연결한, 청구범위 제12항에 기재된 하이브리드 구동장치(7B)에 있다.
청구범위 제14항에 관련된 발명은, 상기 제1 전기모터(20)의 로터(25)는 양측을 상기 케이스부재(14)로부터 뻗은 지지부재(C, D)에 베어링부재(o, p)를 개재하여 지지되고, 상기 변속장치(22)의 출력요소(CR1)는 외주면에 베어링부재(q, r)가 설치되고, 상기 제1 전기모터(20)의 로터(25)의 내주면에 지지된, 청구범위 제11항에 기재된 하이브리드 구동장치(7B)에 있다.
청구범위 제15항에 관련된 발명은, 상기 제2 전기모터(23)의 로터(29)는 양측을 상기 케이스부재(14)로부터 뻗은 지지부재(A, B)에 베어링부재(a, b)를 개재하여 지지되고, 상기 입력축(10)은 외주면에 베어링부재(c, d, l)가 설치되고, 상기 제2 전기모터(23)의 로터(29)의 내주면 및 상기 변속장치(22)의 출력요소(CR1)의 내주면에 지지된, 청구범위 제11항에 기재된 하이브리드 구동장치(7B)에 있다.
청구범위 제16항에 관련된 발명은, 상기 지지부재(A, B) 중 상기 제2 전기모터(23)와 상기 변속장치(22) 사이의 지지부재(B)에 상기 변속장치(22)의 유압 액츄에이터(43)의 유압실(45)이 형성되는, 청구범위 제11항에 기재된 하이브리드 구동장치(7B)에 있다.
청구범위 제17항에 관련된 발명은, 상기 변속장치(22)는, 플래니터리 기어 유닛(27)을 가지고 이루어지는, 청구범위 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제18항에 관련된 발명은, 상기 변속장치(22)는, 적어도 4개의 변속요소(S1, CR1, R1, S2)를 가짐과 함께, 제1 변속요소(S1)를 상기 제2 전기모터(23)의 로터(29)에 연결하고, 제2 변속요소(CR1)를 상기 출력축(12)에 연결하고, 제3, 제4 변속요소(R1, S1)를 각각 케이스부재(14)에 고정가능한 브레이크요소(B1, B2)를 가지는, 청구범위 제17항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제19항에 관련된 발명은, 상기 변속장치(22)의 플래니터리 기어 유닛(27)은, 라비뇨식 플래니터리 기어로 구성되고, 상기 라비뇨식 플래니터리 기어의 캐리어(CR1)를 상기 출력축(12)에 연결한, 청구범위 제17항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)에 있다.
청구범위 제20항에 관련된 발명은, 내연엔진(5)과, 하이브리드 구동수단과, 상기 하이브리드 구동수단으로부터의 구동력이 전달되는 구동차륜으로서의 후륜(後輪)(3, 3)을 구비한 자동차(1)에 있어서, 상기 하이브리드 구동수단이, 청구범위 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 하이브리드 구동장치(7A, 7B)이고, 상기 하이브리드 구동장치(7A, 7B)는, 상기 내연엔진(5)의 출력축(12)에 상기 입력축(10)을 연결함과 함께, 상기 출력축(12)에 프로펠러 샤프트(propeller shaft)(16)를 연결하여, 상기 내연엔진의 출력축(6), 상기 입력축(10), 상기 출력축(12), 및 상기 프로펠러 샤프트(16)를 거의 동일 축선 상에 배치하여 이루어지는, 것을 특징으로 하는 자동차(1)에 있다.
그리고, 상기 괄호 안의 부호는, 도면과 대조하기 위한 것이지만, 이것에 의해서 청구범위의 구성에 하등 영향을 미치는 것은 아니다.
청구범위 제1항의 발명에 의하면, 제2 전기모터를 제1 전기모터보다도 앞쪽(내연엔진에 가까운 측)에 배치함으로써, 제1 전기모터보다 큰 출력이 필요하게 되는 제2 전기모터를, 직경방향의 치수가 커지도록(제1 전기모터와 비교하여) 구성할 수 있고, 그만큼, 전후방향의 길이를 억제할 수 있으므로, 하이브리드 구동장치 전체적으로, 전후방향으로 길이를 짧게 구성하여 차체에 대한 탑재성을 향상시킬 수 있다.
청구범위 제2항의 발명에 의하면, 제2 전기모터를, 케이스부재의 1축 상에 배치된 제1 전기모터, 동력분배용 플래니터리 기어, 제2 전기모터, 및 변속장치 중 최전단부(最前端部)에 배치함으로써, 제2 전기모터의 직경을 가장 크게 설정할 수 있으므로, 보다 한층 전후방향의 길이를 억제할 수 있다.
청구범위 제3항의 발명에 의하면, 변속장치를 제2 전기모터에 인접하여 설치함으로써, 제2 전기모터와 변속장치를 용이하게 연결할 수 있다.
청구범위 제4항의 발명에 의하면, 제2 전기모터의 로터의 양측을 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지하고, 지지부재 중 제2 전기모터와 변속장치 사이의 지지부재에 변속장치의 유압 액츄에이터의 유압실을 형성함으로써, 유압 액츄에이터의 유압실을 형성하기 위한 케이스부재와 지지부재를 공통화할 수 있으므로, 하이브리드 구동장치 전체적으로, 전후방향의 길이를 짧게 할 수 있다.
청구범위 제5항의 발명에 의하면, 유압실의 적어도 일부를 제2 전기모터의 스테이터, 특히 코일엔드의 내경 측에 설치하므로, 전후방향 길이를 한층 짧게 할 수 있다.
청구범위 제6항 내지 제8항의 발명에 의하면, 내연엔진에 가까운 측으로부터 차례로, 제2 전기모터, 변속장치, 동력분배용 플래니터리 기어, 제1 전기모터의 순으로 설치함으로써, 복잡하게 배치할 필요없이, 제2 전기모터를 제1 전기모터보다 앞쪽에 설치할 수 있다.
청구범위 제9항의 발명에 의하면, 제1 전기모터의 로터의 양측을 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지함으로써, 제1 전기모터의 로터를 확실하게 지지할 수 있으므로, 스테이터와 로터 사이의 갭을 작게 설정할 수 있어서, 제1 전기모터의 출력을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 출력축을 외주면에 설치한 베어링에 의해서, 제1 전기모터의 로터의 내주면에 지지하므로, 출력축의 지지 강성(剛性)이 향상하여, 출력축을 불필요하게 대경화할 필요가 없다. 따라서, 하이브리드 구동장치 전체적으로, 직경을 작게 할 수 있다.
청구범위 제10항의 발명에 의하면, 제2 전기모터의 로터의 양측을 상기 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지함으로써, 제2 전기모터의 로터를 확실하게 지지할 수 있으므로, 스테이터와 로터 사이의 갭을 작게 설정할 수 있어서, 제2 전기모터의 출력을 향상시킬 수 있다. 이로써, 보다 한층 제2 전기모터의 전후방향으로 길이를 짧게 할 수 있다. 더욱이, 입력축을 외주면에 설치한 베어링부재에 의해서 제2 전기모터의 로터의 내주면에 지지할 수 있으므로, 입력축을 불필요하게 대경화할 필요가 없다. 따라서, 하이브리드 구동장치 전체적으로, 직경을 작게 할 수 있다.
청구범위 제11항 내지 제13항의 발명에 의하면, 내연엔진에 가까운 측으로부터 차례로, 제2 전기모터, 변속장치, 동력분배용 플래니터리 기어, 제1 전기모터의 순으로 배치함으로써, 복잡하게 배치하지 않고, 제2 전기모터를 제1 전기모터보다 앞쪽에 배치할 수 있다.
청구범위 제14항의 발명에 의하면, 제1 전기모터의 로터의 양측을 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지함으로써, 제1 전기모터의 로터를 확실하게 지지할 수 있으므로, 스테이터와 로터 사이의 갭을 작게 설정할 수 있어서, 제1 전기모터의 출력을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 변속장치의 출력요소를 그 외주면에 설치된 베어링에 의해서, 제1 전기모터의 로터의 내주면에 지지하므로, 출력축의 지지 강성이 향상하여, 출력축을 불필요하게 대경화할 필요가 없다. 따라서, 하이브리드 구동장치 전체적으로, 직경을 작게 할 수 있다.
청구범위 제15항의 발명에 의하면, 제2 전기모터의 로터의 양측을 상기 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지함으로써, 제2 전기모터의 로터를 확실하게 지지할 수 있으므로, 스테이터와 로터 사이의 갭을 작게 설정할 수 있어서, 제2 전기모터의 출력을 향상시킬 수 있다. 이로써, 보다 한층 제2 전기모터의 전후방향으로 길이를 짧게 할 수 있다. 더욱이, 입력축을 후단에 설치된 동력분배용 플래니터리 기어까지 뻗게 하여도, 입력축을 외주면에 설치한 베어링부재에 의해서 제2 전기모터의 로터의 내주면 및 변속장치의 출력요소의 내주면에 지지할 수 있으므로, 입력축을 불필요하게 대경화할 필요가 없다. 따라서, 하이브리드 구동장치 전체적으로, 직경을 작게 할 수 있다.
청구범위 제16항의 발명에 의하면, 지지부재 중 제1 전기모터와 변속장치 사이의 지지부재에 상기 변속장치의 유압 액츄에이터의 유압실을 형성함으로써, 유압 액츄에이터의 유압실을 형성하기 위한 케이스부재와 지지부재를 공통화할 수 있으므로, 하이브리드 구동장치 전체적으로, 전후방향으로 길이를 짧게 할 수 있다.
청구범위 제17항의 발명에 의하면, 변속장치를 플래니터리 기어 유닛으로 구성하고 있기 때문에, 1축 상에 변속장치를 설치할 수 있으므로, 하이브리드 구동장치를 소경화할 수 있다.
청구범위 제18항의 발명에 의하면, 변속장치는 적어도 4개의 변속요소를 가지고, 제1 변속요소를 제2 전기모터의 로터에 연결하고, 제2 변속요소를 출력축에 연결하고, 제3, 제4변속요소를 각각 케이스에 고정가능한 브레이크요소를 가지므로, 브레이크만 설치하기만 하면 적어도 제2 전기모터의 로터의 회전속도를 2단계로 감속할 수 있다. 여기서, 클러치를 이용하여 변속하는 경우, 클러치의 유압서보에 기름을 공급하기 위해서, 일반적으로 클러치의 유압서보는 중심축 상에 설치되고, 더욱이 회전부재 사이의 기름누출방지를 위해서 복수의 실 링(seal ring)이 이용된다. 이에 반하여, 브레이크의 유압서보는 케이스에 설치할 수 있기 때문에, 클러치와 같이 실 링은 불필요함과 함께, 중심축 상에 설치할 필요도 없다. 따라서, 브레이크만으로 2단의 변속단을 구성함으로써, 하이브리드 구동장치의 축길이를 단축할 수 있으므로, 케이스 강성이 향상됨과 동시에, 실 링의 감소에 의해서 효율도 향상시킬 수 있다.
청구범위 제19항의 발명에 의하면, 변속장치의 플래니터리 기어 유닛은, 라비뇨식 플래니터리 기어로 구성된다. 라비뇨식 플래니터리 기어는 2개의 플래니터리 기어의 캐리어를 공통화할 수 있기 때문에, 변속장치의 축길이를 단축할 수 있다. 더욱이, 2개의 플래니터리 기어의 캐리어를 공통화함으로써 캐리어가 대형화되지만, 캐리어를 출력축에 연결함으로써, 캐리어의 지지를 확실하게 할 수 있으므로, 변속장치의 회전에 따른 진동을 억제할 수 있다.
청구범위 제20항의 발명에 의하면, 본 발명에 관련된 하이브리드 구동장치를 탑재한 FR 타입의 자동차에 대한 것이고, 본 자동차에 의하면, 하이브리드 구동장치의 탑재성이 향상된다.
도 1은, 본 발명에 관련된 하이브리드 구동장치가 탑재된, 본 발명에 관련된 자동차를 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는, 실시형태 1의 하이브리드 구동장치를 나타낸 구조선도이다.
도 3은, 실시형태 1의 하이브리드 구동장치의 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 4는, 실시형태 2의 하이브리드 구동장치를 나타낸 구조선도이다.
도 5는, 실시형태 2의 하이브리드 구동장치의 구성을 나타낸 종단면도이다.
이하, 도면을 따라서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 그리고, 각 도면에 있어서 동일 부호를 부여한 것은, 동일 구성 또는 작용을 이루는 것이며, 이들에 대한 중복설명은 적절하게 생략하는 것으로 한다.
<실시형태 1>
도 1에, 본 발명에 관련된 자동차, 즉 본 발명에 관련된 하이브리드 구동장치를 탑재한 자동차(1)의 일례를 나타낸다. 동 도면에 나타낸 자동차(1)는, FR(프론트 엔진ㆍ리어 드라이브) 타입의 자동차이고, 동 도면은 그 개략 구성을 모식적으로 나타낸 평면도이다. 그리고, 실제 자동차에 있어서는, 동 도면 중 화살표 F방향이 앞쪽(前側), 화살표 R방향이 뒷쪽(後側)이 된다.
동 도면에 나타낸 자동차(1)는, 좌우 전륜(前輪)(2, 2) 및 구동차륜이 되는 좌우 후륜(3, 3)에 의해서 지지된 차체(4)를 구비하고 있다. 차체(4)에 있어서의 전방부에는, 내연엔진(5)이, 그 출력축인 크랭크축(6)을 전후방향을 향한 상태로 러버 마운트(rubber mount)(미도시)를 개재하여 탑재되어 있다. 그리고, 동 도면에서는, 크랭크축의 후방돌출부로 이루어지는 출력축을 크랭크축(6)으로서 도시하고 있다. 내연엔진(5)의 후단에는, 하이브리드 구동장치(7)가 연결되어 있다.
하이브리드 구동장치(7)는, 내연엔진(5)의 크랭크축(6)에 댐퍼장치(8)를 개재하여 접속된 입력축(10)과, 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 변속장치(22), 제2 전기모터(23)(도 2 참조)와, 구동력을 출력하는 출력축(12)을 가지고 있다. 여기서, 입력축(10)과 출력축(12)은, 입력축(10)이 앞쪽, 출력축(12)이 뒷쪽에 배치됨과 함께, 1축(13) 상에 설치되어 있다. 이들 입력축(10) 및 출력축(12)은, 차체(4)에 대하여 전후방향을 향하여 배치되어 있고, 상술한 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 변속장치(22), 제2 전기모터(23)와 함 께, 전후방향으로 긴 케이스부재(14) 내에 수납되어 있다. 그리고, 하이브리드 구동장치(7)에 대해서는 나중에 상술한다.
하이브리드 구동장치(7)의 출력축(12)은, 상술한 케이스부재(14)의 후단으로부터 돌출되어 더욱 후방으로 뻗고, 플랙시블 커플링(flexible coupling; 15) 및 공지(公知)의 프로펠러 샤프트(propeller shaft; 16)(실제로는 유니버설 조인트, 센터 베어링 등을 가지지만, 도시는 생략하고 있다)를 개재하여 차동장치(17)에 연결되어 있다. 더욱이, 이 차동장치(17)는 왼쪽의 구동축(18L), 오른쪽의 구동축(18R)을 개재하여 상술한 좌우 후륜(3, 3)에 연결되어 있다.
상술한 구성의 자동차(1)에 있어서는, 내연엔진(5)에서 발생된 동력은, 하이브리드 구동장치(7)의 입력축(10)에 입력되고, 후술하는 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 변속장치(22), 제2 전기모터(23)에 의해서 조정되어서 출력축(12)으로부터 출력된다. 그리고, 제어된 동력이 프로펠러 샤프트(16) 등을 개재하여 구동차륜인 좌우의 후륜(3, 3)에 전달되도록 되어 있다.
다음으로, 도 1에 나타낸 자동차(1)에 탑재되는 본 발명에 관련된 하이브리드 구동장치(7)의 일례로서, 본 실시형태에 관련된 하이브리드 구동장치(7A)에 대하여 설명한다. 우선, 도 2의 구조선도를 참조하여 하이브리드 구동장치(7A) 전체의 개략에 대하여 설명하고, 계속해서, 도 3을 참조하여 구체적인 구성에 대하여 상술한다. 그리고, 이들의 도면에 있어서는, 화살표 F방향이 차체의 앞쪽(내연엔진 측), 또한 화살표 R방향이 차체의 뒷쪽(차동장치 측)으로 되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 하이브리드 구동장치(7A)는, 도 1에 있어서의 내 연엔진(5)에 가까운 측에서부터 차례로, 즉 앞쪽에서부터 뒷쪽에 걸쳐서 차례로 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20)를 구비하고 있다. 이들은, 모두 케이스부재(14)(도 1 참조)의 내측에 수납됨과 함께, 1축(13) 상(1축(13)의 주위)에, 이 1축(13)을 따라서 앞에서부터 차례로 정렬되어서 설치되어 있다. 이하, 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20)의 순으로 설명한다.
제2 전기모터(23)는, 케이스부재(14)(도 1 참조)에 고정된 스테이터(28)와, 이 스테이터(28)의 내경 측(그리고, 이하의 설명에서는, 케이스부재(14)의 직경방향의 위치에 대하여, 중심(1축(13))에 가까운 측을 내경 측, 먼 측을 외경 측이라고 한다.)에 있어서 회전 가능하게 지지된 로터(29)를 가지고 있다. 이 제2 전기모터(23)는, 그 로터(29)가, 후술하는 변속장치(22)의 선기어(S1)에 연결되어 있다. 이 제2 전기모터(23)는, 후술하는 제1 전기모터(20)와 마찬가지로, 인버터(미도시)를 개재하여 HV 배터리(하이브리드 구동용 배터리: 미도시)에 접속되어 있다. 그러나, 그 주된 기능은 다르다. 즉, 제2 전기모터(23)는, 제1 전기모터(20)가 주로 발전용으로 사용되는 것과는 달리, 주로 자동차(1)의 동력(구동력)을 어시스트하도록 구동모터로서 기능한다. 단, 브레이크시(時) 등에는 제너레이터로서 기능하여, 차량 관성력을 전기에너지로서 회생하도록 되어 있다.
변속장치(22)는, 1개의 더블 피니언 플래니터리 기어와, 그 하나의 피니언 기어를 공통으로 하는 싱글 플래니터리 기어로 이루어지는, 이른바 라비뇨 타입의 플래니터리 기어 유닛(27)을 가지고 있고, 더욱이 제1 브레이크(B1)와, 제2 브레이 크(B2)를 가지고 있다.
이 중 플래니터리 기어 유닛(27)은, 2개의 선기어(S1, S2)와, 피니언(P1) 및 피니언(공통의 롱 피니언)(P2)을 지지하는 캐리어(CR1)와, 링기어(R1)에 의해서 구성되어 있고, 2개의 피니언(P1, P2) 중, 피니언(P1)은 선기어(S1)와 링기어(R1)에 맞물리고, 또한 공통의 롱 피니언인 피니언(P2)은 선기어(S2)와 피니언(P1)에 맞물려 있다. 이 플래니터리 기어 유닛(27)은, 그 링기어(R1)가 제1 브레이크(B1)에 연결되고, 또한 선기어(S2)가 제2 브레이크(B2)에 연결되어 있다. 변속장치(22) 전체로서는, 입력부재가 되는 선기어(S1)가, 상술한 제2 전기모터(23)의 로터(29)에 연결되고, 또한 출력부재가 되는 캐리어(CR1)가, 후술하는 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12)에 연결되어 있다. 이 변속장치(22)는, 후술하는 바와 같이, 제1, 제2 브레이크(B1, B2) 중 한쪽을 맞물리고 또한 다른 쪽을 개방하고, 또한 이와 반대로 한쪽을 개방하고 또한 다른 쪽을 맞물림으로써, 감속비가 다른 2단의 감속단으로 절환할 수 있도록 되어 있다. 즉, 변속장치(22)는, 상술한 제2 전기모터(23)로부터 선기어(S1)를 개재하여 입력된 동력의 크기를 변경하여, 캐리어(CR1)를 개재하여 출력축(12)에 전달하도록 되어 있다.
동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 출력축(12)에 대하여 동축 형상으로 배치된 더블 피니언 플래니터리 기어에 의해서 구성되어 있다. 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 복수의 피니언(P0)(P01 및 P02)을 지지하는 캐리어(제3 회전요소)(CR0)와, 이 피니언(P01)에 맞물리는 선기어(제2 회전요소)(S0)와, 피니언(P02)에 맞물리는 링기어(제1 회전요소)(R0)를 가지고 있다. 이 동력분배용 플래니터리 기 어(21)는, 그 링기어(R0)가 입력축(10)에 연결되고, 또한 선기어(S0)가 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 연결되며, 더욱이 캐리어(CR0)가 출력축(12)에 연결되어 있다. 이와 같은 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 입력축(10)을 개재하여 링기어(R0)에 입력된 동력을, 제1 전기모터(20)의 회전제어에 기하여, 선기어(S0)를 개재하여 제1 전기모터(20) 측과, 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12) 측으로 분배하는 것이다. 그리고, 제1 전기모터(20)에 분배된 동력은 발전용으로, 한편, 출력축(12)에 분배된 동력은 자동차(1)의 구동용으로 제공된다.
제1 전기모터(20)는, 케이스부재(14)(도 1 참조)에 고정된 스테이터(24)와, 이 스테이터(24)의 내경 측에 있어서 회전 가능하게 지지된 로터(25)를 가지고 있다. 이 제1 전기모터(20)는, 그 로터(25)가, 상술한 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)에 연결되어 있다. 이와 같은 제1 전기모터(20)는, 주로, 선기어(S0)를 개재하여 입력되는 동력에 기하여 발전을 행하고, 인버터를 개재하여 HV 배터리에 대하여 충전을 행하는 것이다.
도 2에 나타낸 하이브리드 구동장치(7A)는, 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20) 중, 앞의 2개가 입력축(10) 상에 배치되고, 나머지 2개가 출력축(12) 상에 배치되어 있다. 이들 연결관계에 대해서는, 입력축(10)은, 제2 전기모터(23) 및 변속장치(22)의 내주 측을 통하여 후방으로 뻗고, 변속장치(22)의 뒷쪽이고 또한 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 앞쪽을 경유하여, 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 링기어(R0)에 연결되어 있다. 또한, 제2 전기모터(23)의 로터(29)는, 입력축(10)의 외주 측과 변속장치(22) 의 선기어(S0)의 내주 측의 사이를 통하여 후방으로 뻗어 변속장치(22)의 선기어(S1)에 연결되어 있고, 변속장치(22)의 캐리어(CR1)는 외경 측으로 뻗어 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 링기어(R0)의 외주 측을 통하고, 뒷쪽(제1 전기모터(20) 측)으로부터 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 캐리어(CR0)에 연결되어 있다. 더욱이 제1 전기모터(20)의 로터(25)는, 출력축(12)의 외주 측을 앞쪽으로 뻗어 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)에 연결되어 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 하여 링기어(R0)가 입력축(10)에 연결되고, 캐리어(CR0)가 변속장치(22)의 캐리어(CR1)에 연결되고, 선기어(S0)가 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 연결된 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 그 캐리어(CR0)의 앞쪽(변속장치(22) 측)이 출력축(12)의 전단에 연결되어 있다. 이 출력축(12)은, 동력분배용 플래니터리 기어(21) 및 제1 전기모터(20)의 내주 측을 통하여 후방으로 뻗어 있다.
여기서, 상술한 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20)의 전후방향의 설치위치, 즉 1축(13)을 따른 설치위치에 대하여, 본 발명에 있어서는, 적어도 제2 전기모터(23)는, 제1 전기모터(20)보다도 앞쪽으로 배치되어 있다. 더욱이 본 실시형태에 있어서는, 제2 전기모터(23)는, 가장 앞쪽(내연엔진(5)에 가까운 측)으로 배치되어 있다. 이로써, 후술하는 바와 같이, 하이브리드 구동장치(7A)는, 차체(4)에 대하여 양호한 탑재성을 실현하고 있다.
그리고, 도 2의 구조선도를 참조하여 설명한 하이브리드 구동장치(7A)의 작용ㆍ효과에 대해서는, 도 3을 참조하여, 하이브리드 구동장치(7A)의 구체적인 구성 을 상술한 후에 설명한다.
도 3은, 하이브리드 구동장치(7A)의 1축(13)을 포함하는 종단면 중, 상반부를 나타내고 있다.
동 도면에 나타낸 하이브리드 구동장치(7A)는, 1축(13) 상에 배치된 입력축(10)과 출력축(12)과, 이 1축(13)의 주위(1축(13) 상)에, 또한 이 1축(13)을 따라 정렬되어 설치된 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20)를 구비하고 있다. 이들은, 모두 케이스부재(14) 내에 수납되어 있다. 단, 출력축(12) 후단 측의 일부는, 케이스부재(14)로부터 후방으로 돌출되어 있다.
케이스부재(14)는, 조립성 등을 고려하여, 1축(13)을 따라서 전후방향으로 복수로 분할된 부분을 각각 접합면에서 접합시켜서 일체로 구성되어 있다. 도 3에 나타낸 본 실시형태에서는, 앞쪽의 분할케이스(14A)와 뒷쪽의 분할 케이스(14B)를, 접합면(H)에서 접속시켜서 일체화하여, 케이스부재(14)를 구성하고 있다. 그리고, 본 실시형태에서는 접합면(H)은, 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 후단 근방, 즉 다음에 설명하는 격벽(D)의 조금 앞에 위치하고 있다. 이 케이스부재(14)에는, 전후방향의 다른 위치에 복수의 격벽(지지부재), 즉 앞쪽부터 차례로, 격벽(A, B, C, D, E)이 형성되어 있다. 이들 격벽(A∼E) 중, 격벽(A, E)은, 각각 케이스부재(14)의 전단 및 후단 근방에 배치된 것이고, 격벽(A, E) 사이의 케이스 내 공간은, 격벽(B, C, D)에 의해서, 1축(13)을 따라서 전후방향으로 4개의 공간으로 분할되어 있다. 이들 격벽(A∼E)은, 케이스부재(14)의 강도(强度) 멤버로서 작용하는 이외 에, 각 베어링(베어링부재)(a∼x)(후술)의 지지나, 유압실(40, 45)(후술)의 형성에 제공된다. 여기서, 격벽(A∼E) 중, 격벽(A, D)은, 별도부재인 거의 원판 형상의 격벽부재를 동 도면에 나타낸 위치에 장착함(예컨대 볼트로 고정한다)으로써, 격벽(A, D)을 구성하고 있다. 또한, 분할 케이스(14A)에 있어서의 격벽(A, B) 사이의 모터 수납부(14A1)의 직경방향의 치수는, 분할 케이스(14B)에 있어서의 모터 수납부(14B1)의 직경방향의 치수보다도 크게 설정되어 있다. 이것으로 인하여, 하이브리드 구동장치(7A)를 FR타입의 자동차(1)에 탑재할 때의 탑재성이 향상되게 된다.
상술한 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20)는, 각각 격벽(A∼E)에 의해서 4분할된 공간 내에 수납되어 있다. 즉, 제2 전기모터(23)는 격벽(A, B) 사이에, 또한 변속장치(22)는 격벽(B, C) 사이에, 더욱이 동력분배용 플래니터리 기어(21)는 격벽(C, D) 사이에, 그리고 제1 전기모터(20)는 격벽(D, E) 사이에 각각 수납되어 있다. 이하, 제2 전기모터(23)에서부터 차례로 상술한다.
제2 전기모터(23)는, 예컨대 교류 영구자석 동기형(브러시리스 DC 모터)에 의해서 구성되어 있고, 입력축(10)의 외경 측에 이와 동축 형상으로 배치되어 있다. 제2 전기모터(23)는, 케이스부재(14)의 내주면에 고정된 스테이터(28)와, 이 스테이터(28)의 내경 측에 소정 에어 갭(G2)을 두고 회전 가능하게 설치된 로터(29)를 가지고 있다. 로터(29)는, 그 내경 측이 원통 형상으로 형성되어 있어서, 이 원통 형상 부분에 있어서의 전방부의 외주면과 후방부의 외주면에는 각각 단부(段部)(48, 50)가 형성되어 있다. 로터(29)는, 이들 단부(48, 50)와 격벽(A, B) 사 이에 전후방향으로 위치결정된 상태로 끼워진 베어링(a, b)을 개재하여, 케이스부재(14)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한 원통 형상 부분의 후단은, 입력축(10)의 외주면에 끼워진 슬리브(63)를 개재하여 후술하는 변속장치(22)의 선기어(S1)에 연결되어 있다. 상호 일체로 형성된 로터(29)와 선기어(S1)는, 입력축(10)의 외주면에 고정된 베어링(d, e)을 개재하여, 입력축(10)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 이와 같이, 제2 전기모터(23)는, 로터(29)가 격벽(A, B)에 고정된 베어링(a, b)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있으므로, 로터(29)의 전후방향 및 직경방향의 위치가 정밀도 좋게 확보되고, 따라서 예컨대, 케이스부재(14)에 대하여 이것을 상하방향 혹은 좌우방향으로 만곡(彎曲)시키도록 하는 힘이 작용한 경우이더라도, 스테이터(28)와 로터(29) 사이에 소정의 에어 갭(G2)을 정밀도 좋게 유지할 수 있다. 그리고, 제2 전기모터(23)는, 후술하는 제1 전기모터(20)와 마찬가지로, 인버터를 개재하여 HV 배터리에 접속되어 있다.
또한, 입력축(10)은, 베어링(a)에 축방향으로 겹치는 위치에 설치된 베어링(c), 및 입력축(10) 후단부의 외주면과, 출력축(12) 전단의 통 형상부(筒狀部) 내주면의 사이에 설치된 베어링(q), 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)와 출력축(12) 사이에 설치된 베어링(r, s), 및 제1 전기모터(20)의 로터(25)와 격벽(D) 사이의 베어링(t)을 개재하여, 회전 가능하게 케이스부재(14)에 지지되어 있다.
변속장치(22)는, 케이스부재(14)의 격벽(C, D) 사이, 즉 케이스부재(14)의 길이방향(1축(13)을 따른 방향)의 거의 중간에 설치되어 있다. 변속장치(22)는, 내 경 측에 설치된 라비뇨 타입의 플래니터리 기어 유닛(27)과, 그 외경 측에 있어서의 뒷쪽과 앞쪽에 각각 설치된 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)를 가지고 있다.
이 중 플래니터리 기어 유닛(27)은, 제1 선기어(S1)(이하 단순히 「선기어(S1)」라고 한다.)와, 이 선기어(S1)의 전방이고 조금 외경 측에 배치된 제2 선기어(S2)(이하 단순히 「선기어(S2)」라고 한다.)와, 선기어(S1)의 외경 측에 배치된 링기어(R1)와, 선기어(S1) 및 링기어(R1)에 맞물리는 피니언(P1)과, 공통의 롱 피니언을 구성하여 선기어(S2) 및 피니언(P1)에 맞물리는 피니언(P2)과, 이들 피니언(P1, P2)을 지지하는 캐리어(CR1)를 가지고 있다. 이하, 선기어(S1)에서부터 차례로 설명한다.
선기어(S1)는, 상술한 슬리브(63)를 개재하여 상술한 제2 전기모터(23)의 로터(29) 후단에 연결되어 있다. 이 선기어(S1)는, 상술한 바와 같이 슬리브(63)와 함께, 입력축(10)의 외주면에 끼워진 베어링(d, e)을 개재하여, 입력축(10)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다.
선기어(S2)는, 그 전단 측으로부터 캐리어(CR1)의 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b)를 따라서 외경 측으로 뻗는 플랜지부(34) 및 이 플랜지부(34)의 외경 측 단부(端部)로부터 후방으로 뻗는 드럼부(35)가 일체로 형성되어 있다. 이 드럼부(35)의 외주면과 케이스부재(14) 내주면의 내주 스플라인(14a) 사이에 후술하는 제2 브레이크(B2)가 개재되어 장착되어 있다. 선기어(S2)는, 상술한 선기어(S1)와 일체인 슬리브(63)의 외주면에 끼워진 베어링(f, g)과, 플랜지부(34) 내경 측(기단(基端) 측)의 전면 및 후면에 각각 끼워진 베어링(h, i)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 베어링(h)은 격벽(B)의 내경측 후면과의 사이에 개재되어 장착된 것이고, 또한, 베어링(i)은 후술하는 캐리어(CR1)의 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b) 내경 측 전면(前面)과의 사이에 개재되어 장착되어, 선기어(S2)의 축방향의 이동을 규제하고 있다.
링기어(R1)는, 그 후단부에, 캐리어(CR1)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)를 따라서 내경 측으로 뻗는 플랜지부(36)가 고정되어 있고, 이 플랜지부(36)의 내경 측의 전면 및 후면에 끼워진 베어링(j, k)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 베어링(j)은, 캐리어(CR1)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)와의 사이에 개재되어 장착된 것이고, 베어링(k)은, 격벽(C)의 내경 측 전면(前面)과의 사이에 개재되어 장착된 것이다. 링기어(R1)의 외주면과 케이스부재(14) 내주면의 내주 스플라인(14a)과의 사이에는, 제1 브레이크(B1)가 개재되어 장착되어 링기어(R1)의 축방향의 이동을 규제하고 있다.
피니언(P1)은, 캐리어(CR1)에 의해서 회전 가능하게 지지됨과 함께, 내경 측에 있어서 상술한 선기어(S1)에, 또한 외경 측에 있어서 상술한 링기어(R1)에 맞물려 있다.
피니언(P2)은, 앞쪽에 형성된 대경(大徑) 기어(P2a)와, 뒷쪽에 형성된 소경(小徑) 기어(P2b)가 일체로 구성된 공통의 롱 피니언이다. 피니언(P2)은, 그 대경 기어(P2a)를 상술한 선기어(S2)에, 또한 그 소경 기어(P2b)를 상술한 피니언(P1)에 맞물리게 하고 있다.
캐리어(CR1)는, 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b)와 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)에 의해서, 피니언(P1, P2)을 회전 가능하게 지지함과 함께, 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)가 연결부재(64)를 개재하여 후술하는 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 캐리어(CR0)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR0a)에 연결되어 있다. 이 연결부재(64)는, 캐리어(CR1)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)의 내경 측 후단에 접속되어 후방으로 뻗는 슬리브부와 이 슬리브부의 후단으로부터 외경 측으로 뻗는 플랜지부와 이 플랜지부의 외경 측 단부로부터 후방으로 뻗는 드럼부에 의해서 형성되어 있고, 슬리브부의 내주면과 입력축(10)의 외주면 사이에 끼워진 베어링(m)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 캐리어(CR1)는, 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b)의 내경 측 전면(前面)에 끼워진 상술한 베어링(i)와, 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)의 내경 측 후면에 각각 끼워진 베어링(j)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 더욱이, 캐리어(CR1)는, 선기어(S2)로부터 뻗는 플랜지부(34)의 내경 측(기단 측)의 전면에 끼워진 베어링(h), 및 링기어(R1)로부터 뻗는 플랜지부(36)의 내경 측 후면에 끼워진 베어링(k)을 개재하여, 격벽(B, C)에 각각 회전 가능하게 축방향 이동을 규제하고 있다.
제1 브레이크(B1)는, 다수의 디스크 및 프릭션 플레이트(friction plate)(브레이크 판)를 가지고 있고, 상술한 링기어(R1)의 외주면에 형성된 외주 스플라인과, 케이스부재(14)의 내주면에 형성된 내주 스플라인(14a)의 사이에 스플라인 결합되어 있다. 제1 브레이크(B1)의 뒷쪽에는, 제1 브레이크용 유압 액츄에이터(37)가 설치되어 있다. 유압 액츄에이터(37)는, 제1 브레이크(B1)의 후방에 있어서 전 후방향 이동 가능하게 배치된 피스톤(38)과, 격벽(C)의 외경 측 전면(前面)에 설치되어 피스톤(38)의 후단 측이 유밀(油密) 상태로 끼워지는 제1 유압실(40)과, 격벽(C)에 고정된 리테이너(41)와 피스톤(38)의 내경 측 전면(前面)과의 사이에 개재되어 장착되어 피스톤(38)을 후방을 향하여 힘을 가하는 리턴 스프링(압축 스프링)(42)을 가지고 있다.
제2 브레이크(B2)는, 상술한 제1 브레이크(B1)의 바로 전방에 배치되어 있다. 제2 브레이크(B2)는, 여러장의 디스크 및 프릭션 플레이트(브레이크 판)을 가지고 있고, 상술한 선기어(S2)와 일체인 드럼부(35)의 외주면에 형성된 외주 스플라인과, 케이스부재(14)의 내주면에 형성된 내주 스플라인(14a)의 사이에 스플라인 결합되어 있다. 제2 브레이크(B2)의 앞쪽에는, 제2 브레이크용 유압 액츄에이터(43)가 설치되어 있다. 유압 액츄에이터(43)는, 제2 브레이크(B2)의 전방에 있어서 전후방향 이동 가능하게 배치된 피스톤(44)과, 격벽(B)의 외경 측 후면에 설치되어 피스톤(44)의 전단 측이 유밀(油密) 상태로 끼워지는 제2 유압실(45)과, 격벽(B)에 고정된 리테이너(46)와 피스톤(44)의 내경 측 후면과의 사이에 개재되어 장착되어 피스톤(44)을 전방을 향하여 힘을 가하는 리턴 스프링(압축 스프링)(47)을 가지고 있다.
상술한 구성의 변속장치(22)는, 제2 전기모터(23)로부터의 출력이 슬리브(63)를 개재하여 선기어(S1)에 전달된다. 로우(low) 상태에 있어서는, 제1 브레이크(B1)가 맞물리고, 또한 제2 브레이크(B2)가 해방된다. 따라서, 링기어(R1)가 고정상태, 선기어(S2)가 자유회전 상태에 있고, 상기 제1 선기어(S1)의 회전은, 피니 언(P1)을 개재하여 크게 감속되어 캐리어(CR1)에 전달되고, 이 캐리어(CR1)의 회전이 출력축(12)에 전달된다.
또한, 변속장치(22)의 하이(high) 상태에서는, 제1 브레이크(B1)가 해방되고, 또한 제2 브레이크(B2)가 걸린다. 따라서, 선기어(S2)가 고정상태, 링기어(R1)가 자유회전 상태에 있다. 이 상태에서는, 선기어(S1)의 회전은, 피니언(P1)에 전달되고, 또한 피니언(P2)이 정지상태의 선기어(S2)에 맞물려서, 캐리어(CR1)가 규제된 소정 회전으로 공전(公轉)하고, 이때 출력축(12)에는 비교적 작게 감속된 캐리어(CR1)의 회전이 전달된다.
이와 같이 변속장치(22)는, 로우 상태에 있어서는, 제1, 제2 브레이크(B1, B2)가 각각 맞물리고, 해방됨으로써, 크게 감속된 회전을 출력축(12)에 전달한다. 한편, 하이 상태에 있어서는, 제1, 제2 브레이크(B1, B2)가 각각 해방되고, 맞물림으로써, 비교적 작게 감속된 회전을 출력축(12)에 전달한다. 이와 같이, 변속장치(22)가 2단계로 변속 가능하기 때문에, 제2 전기모터(23)의 소형화가 가능하게 된다. 즉, 소형의 전기모터를 사용하여, 예컨대 고(高) 토크가 필요한 자동차(1)의 발진시에는, 로우 상태에서 충분한 구동 토크를 출력축(12)에 전달하고, 또한 출력축(12)의 고(高) 회전시에는 하이 상태로 하여, 로터(29)가 고(高) 회전이 되는 것을 방지할 수 있다.
동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 케이스부재(14)의 격벽(C, D) 사이에 설치되어 있다. 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 상술한 바와 같이, 출력축(12)에 대하여 동축 형상으로 배치된 더블 피니언 플래니터리 기어에 의해서 구성되어 있 고, 링기어(제1 회전요소)(R0)와, 선기어(제2 회전요소)(S0)와, 피니언(P01, P02)(그리고, 도 3에서는 이들을 한꺼번에 피니언(P0)으로서 도시하고 있다.)을 지지하는 캐리어(제3 회전요소)(CR0)를 가지고 있다. 이 중 링기어(R0)는 전방으로 연장되어서, 입력축(10)의 후단 근방의 외주면으로부터 캐리어(CR0)를 따라서 외경 측으로 뻗는 플랜지부(61)의 외경 측 단부에 고정되어 있다. 또한, 캐리어(CR0)는, 그 앞쪽 캐리어 플레이트(CR0b)가 출력축(12)의 전단에 연결되어 있다. 더욱이 선기어(S0)는, 후방으로 연장되어, 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 연결되어 있다.
이 동력분배용 플래니터리 기어(21)에 대해서는 이하의 위치에 베어링(n∼s)이 끼워져 있다. 베어링(n)은 상술한 연결부재(64)의 플랜지부 내경 측 후면과 플랜지부(61)의 내경 측 전면(前面) 사이에, 또한 베어링(o)은 플랜지부(61)의 내경 측 후면과 앞쪽 캐리어 플레이트(CR0b)의 내경 측 전면(前面) 사이에, 더욱이 베어링(p)은 앞쪽 캐리어 플레이트(CR0b)의 내경 측 후면과 선기어(S0)의 전단면 사이에 각각 맞물려 있다. 또한 베어링(q)은 입력축(10) 후단부의 외주면과, 출력축(12) 전단의 통 형상부의 내주면 사이에, 그리고 베어링(r, s)은 이 통 형상부의 외주면과 선기어(S0)의 내주면 사이에 각각 끼워져 있다. 이들 베어링(n∼s)에 의해서, 링기어(R0)는 입력축(10)과 일체가 되어서 케이스부재(14)에 대하여 회전 가능하게, 또한 캐리어(CR0) 및 선기어(S0)는, 출력축(12)에 대하여 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 이와 같이 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 입력부가 되는 링기어(R0)가 입력축(10)에 고정되고, 또한 출력부(동력의 분배처)가 되는 선기어(S0) 및 캐리어(CR0)가 각각 제1 전기모터(20)의 로터(25)의 전단, 출력축(12)의 전단에 연결되어 있다. 이 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 입력축(10)을 개재하여 링기어(R0)에 입력된 내연엔진(5)(도 1 참조)의 동력을, 선기어(S0)를 개재하여 제1 전기모터(20) 측과, 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12) 측으로 분배하도록 되어 있다. 이때의 동력의 분배 비율은, 다음에 설명하는 제1 전기모터(20)의 회전상태에 기하여 결정된다. 즉 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 의해서 큰 파워를 발생시킨 경우에는, 제1 전기모터(20)에 의한 발전량이 증가하고, 그만큼, 출력축(12)에 출력되는 동력이 적어진다. 이에 반하여, 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 작은 파워를 발생시킨 경우에는, 제1 전기모터(20)에 의한 발전량이 감소하고, 그만큼, 출력축(12)에 출력되는 동력이 많아진다.
제1 전기모터(20)는, 예컨대 교류 영구자석 동기형(브러시리스 DC 모터)에 의해서 구성되어 있고, 격벽(D, E) 사이에 수납됨과 함께, 출력축(12)의 외경 측에 이와 동축 형상으로 배치되어 있다. 제1 전기모터(20)는, 케이스부재(14)의 내주면에 고정된 스테이터(24)와, 이 스테이터(24)의 내경 측에 소정 에어 갭(G1)을 두고 회전 가능하게 설치된 로터(25)를 가지고 있다. 로터(25)는, 그 내경 측이 원통 형상으로 형성되어 있고, 이 원통 형상 부분에 있어서의 전방부의 외주면과 후방부의 외주면에는 각각 단부(段部)(30, 31)가 형성되어 있다. 로터(25)는, 이들 단부(30, 31)와 격벽(D, E) 사이에 전후방향으로 위치결정된 상태로 끼워진 베어링(t, u)을 개재하여, 케이스부재(14)에 의해서, 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한 원통 형상 부분의 전단에는, 상술한 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)가 고정되어 있다. 상호 일체로 형성된 로터(25)와 선기어(S0)는, 출력축(12) 전단 측의 외주면에 고정된 베어링(r, s, v)을 개재하여, 출력축(12)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 전후방향의 설치위치에 대해서, 베어링(s, v)은 각각 베어링(t, u)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 이와 같이, 제1 전기모터(20)는, 로터(25)가 격벽(D, E)에 고정된 베어링(t, u)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있으므로, 로터(25)의 전후방향 및 직경방향의 위치가 정밀도 좋게 확보되고, 따라서 예컨대, 케이스부재(14)를 상하방향 혹은 좌우방향으로 만곡(彎曲)시키도록 하는 힘이 작용한 경우이더라도, 스테이터(24)와 로터(25) 사이에 소정 에어 갭(G1)을 정밀도 좋게 유지할 수 있다. 그리고, 상술한 바와 같이, 제1 전기모터(20)는, 인버터를 개재하여 HV 배터리에 접속되어 있다. 이와 같은 구성의 제1 전기모터(20)의 주된 기능은, 상술한 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)에 분배된 동력에 기하여 발전을 행하고, 인버터를 개재하여 제2 전기모터(23)를 구동하거나, HV 배터리에 충전하는 것에 있다.
또한, 입력축(10)은, 베어링(a)에 축방향으로 겹치는 위치에 설치된 베어링(c), 및 입력축(10) 후단부의 외주면과, 출력축(12) 전단의 통 형상부의 내주면 사이에 설치된 베어링(q), 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)와 출력축(12) 사이에 설치된 베어링(r, s), 및 제1 전기모터(20)의 로터(25)와 격벽(D) 사이의 베어링(t)을 개재하여, 회전 가능하게 케이스부재(14)에 지지되어 있다.
상술한 바와 같이 하여 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20)가 수납되어 있는 케이스부재(14)는, 최후부(最後部)인 격벽(E)의 내경 측에 있어서 후방으로 뻗는 보스부(boss section)(14b)를 가 지고 있어서, 이 보스부(14b)에 의해서, 베어링(w, x)을 개재하여 출력축(12)을 회전 가능하게 지지하고 있다.
또한 케이스부재(14)에 있어서는, 격벽(E)의 외경 측이 두께가 두껍게 형성되어 장착부(마운트부)(14c)를 구성하고 있다. 케이스부재(14)는, 그 전단 측의 연결부(14d)가, 차체(4)(도 1 참조)에 러버 마운트된 내연엔진(5)에 접속되어 있고, 후단 측이 장착부(14c)를 이용하여 차체의 일부(4a)에 러버 마운트되어 있다. 즉, 차체의 일부(4a)에는 러버 받침대(rubber pedestal)(51)가 설치되어 있고, 이 러버 받침대(51)에는, 볼트(52), 와셔(53), 너트(54)에 의해서, 스테이(55)가 고정되어 있다. 그리고, 케이스부재(14)는, 그 후단부 근방의 장착부(14c)에 나사결합된 볼트(56)에 의해서 상술한 스테이(55)에 장착되어 있다. 그리고, 장착 후에 있어서는, 차체 일부(4a) 측의 볼트(52)와 케이스부재(14) 측의 볼트(56)와의 갭(G3)이, 이 볼트(56)의 조여넣는 길이(나사결합 길이)보다도 짧게 되도록 구성되어 있기 때문에, 만일, 볼트(56)가 느슨해진 경우이더라도, 볼트(56)가 장착부(14c)로부터 빠지지 않고, 따라서 케이스부재(14)의 후단 측이 차체 일부(4a)로부터 빠질 우려가 없다.
상술한 구성의 하이브리드 구동장치(7A)는, 도 2의 구조선도에 나타낸 바와 같이, 입력축(10)에 입력된 동력은, 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 링기어(R0)에 입력되어, 선기어(S0)와 캐리어(CR0)로 분배(분할)된다. 이 중 선기어(S0)에 분배된 동력은, 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 입력되어, 발전에 제공된다. 이렇게 하여 발전된 전기는, 인버터를 개재하여 제2 전기모터(23)를 구동하거나, HV 배터 리에 충전된다. 또한, 제2 전기모터(23)는, HV 배터리로부터 인버터를 개재하여 전력이 제공되어, 변속장치(22), 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12)을 구동한다. 즉, 출력축(12)에는, 내연엔진(5)으로부터의 동력과, 제2 전기모터(23)로부터의 동력이 합성되어 출력된다. 그리고, 변속장치(22)는, 상술한 바와 같이 하이 상태와 로우 상태로 절환될 수 있도록 되어 있기 때문에, 출력축(12)에는, 하이 상태 또는 로우 상태에 따른 동력이 출력된다.
본 실시형태에 있어서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 전기모터(23)는, 제1 전기모터(20)보다도 앞쪽(내연엔진(5)에 가까운 측)에 배치되어 있다. 그리고, 케이스부재(14)는, 제2 전기모터(23)의 스테이터(28)가 고정되는 부분의 내경 쪽이, 제1 전기모터(20)의 스테이터(24)가 고정되는 부분의 내경보다도 크게 형성되어 있다. 이로써, 예컨대 자동차(1)의 발진시 등의 가속시에 큰 토크를 발생시킬 필요가 있는 제2 전기모터(23)를, 직경방향의 치수가 커지도록(제1 전기모터(20)와 비교하여) 구성할 수 있고, 그만큼, 전후방향의 길이를 억제할 수 있으므로, 하이브리드 구동장치(7A) 전체적으로, 전후방향으로 길이를 짧게 구성하여 차체(4)에 대한 탑재성을 향상시킬 수 있다.
<실시형태 2>
다음으로, 도 1에 나타낸 자동차(1)에 탑재되는 본 발명에 관련된 하이브리드 구동장치(7)의 다른 예로서, 본 실시형태에 관련된 하이브리드 구동장치(7B)에 대하여 설명한다. 우선, 도 4의 구조선도를 참조하여 하이브리드 구동장치(7B) 전 체의 개략에 대하여 설명하고, 계속해서, 도 5를 참조하여 구체적인 구성에 대하여 상술한다. 그리고, 이들 도면에 있어서는, 화살표 F방향이 차체의 앞쪽(내연엔진 측), 또한 화살표 R방향이 차체의 뒷쪽(차동장치 측)으로 되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 하이브리드 구동장치(7B)는, 도 1에 있어서의 내연엔진(5)에 가까운 측부터 차례로, 즉 앞쪽부터 뒷쪽에 걸쳐서 차례로 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21)를 구비하고 있다. 이들은, 모두 케이스부재(14)(도 1 참조)의 내측에 수납됨과 함께, 1축(13) 상(1축(13)의 주위)에, 이 1축(13)을 따라서 앞에서부터 차례로 정렬되어 설치되어 있다. 이하, 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 순으로 설명한다.
제2 전기모터(23)는, 케이스부재(도 1 참조)(14)에 고정된 스테이터(28)와, 이 스테이터(28)의 내경 측(그리고, 이하의 설명에서는, 케이스부재(14)의 직경방향의 위치에 대하여, 중심(1축(13))에 가까운 측을 내경 측, 먼 측을 외경 측이라고 한다.)에 있어서 회전 가능하게 지지된 로터(29)를 가지고 있다. 이 제2 전기모터(23)는, 그 로터(29)가, 후술하는 변속장치(22)의 선기어(S1)에 연결되어 있다. 이 제2 전기모터(23)는, 후술하는 제1 전기모터(20)와 마찬가지로, 인버터(미도시)를 개재하여 HV 배터리(하이브리드 구동용 배터리: 미도시)에 접속되어 있다. 그러나, 그 주된 기능은 다르다. 즉, 제2 전기모터(23)는, 제1 전기모터(20)가 주로 발전용으로서 기능하는 것과는 달리, 주로 자동차(1)의 동력(구동력)을 어시스트하는 구동용으로서 기능한다. 단, 브레이크시(時) 등에는 제너레이터로서 기능하여, 차 량관성력을 전기에너지로서 회생하도록 되어 있다.
변속장치(22)는, 1개의 더블 피니언 플래니터리 기어와, 그 하나의 피니언을 공통으로 하는 싱글 피니언 플래니터리 기어로 이루어지는, 이른바 라비뇨 타입의 플래니터리 기어 유닛(27)을 가지고 있고, 더욱이 제1 브레이크(B1)와, 제2 브레이크(B2)를 가지고 있다.
이 중 플래니터리 기어 유닛(27)은, 2개의 선기어(S1, S2)와, 피니언(P1) 및 피니언(공통의 롱 피니언)(P2)을 지지하는 캐리어(CR1)와, 링기어(R1)에 의해서 구성되어 있고, 2개의 피니언(P1, P2) 중, 피니언(P1)은 선기어(S1)와 링기어(R1)에 맞물리고, 또한 공통의 롱 피니언인 피니언(P2)은 선기어(S2)와 피니언(P1)에 맞물리고 있다. 이 플래니터리 기어 유닛(27)은, 그 링기어(R1)가 제1 브레이크(B1)에 연결되고, 또한 선기어(S2)가 제2 브레이크(B2)에 연결되어 있다. 변속장치(22) 전체로서는, 입력부재가 되는 선기어(S1)가, 상술한 제2 전기모터(23)의 로터(29)에 연결되고, 또한 출력부재가 되는 캐리어(CR1)가, 후술하는 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12)에 연결되어 있다. 이 변속장치(22)는, 후술하는 바와 같이, 제1, 제2 브레이크(B1, B2) 중 일방을 맞물리고 또한 타방을 개방하며, 또한 이와는 역으로 일방을 개방하고 또한 타방을 맞물림으로써, 감속비가 다른 2단의 감속단으로 절환할 수 있도록 되어 있다. 즉, 변속장치(22)는, 상술한 제2 전기모터(23)로부터 선기어(S1)를 개재하여 입력된 동력의 크기를 변경하여, 캐리어(CR1)를 개재하여 출력축(12)에 전달하도록 되어 있다.
제1 전기모터(20)는, 케이스부재(도 1 참조)(14)에 고정된 스테이터(24)와, 이 스테이터(24)의 내경 측에 있어서 회전 가능하게 지지된 로터(25)를 가지고 있다. 이 제1 전기모터(20)는, 그 로터(25)가, 후술하는 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)에 연결되어 있다. 이와 같은 제1 전기모터(20)는, 주로, 선기어(S0)를 개재하여 입력되는 동력에 기하여 발전을 행하고, 인버터를 개재하여 HV 배터리에 대하여 충전을 행하는 것이다.
동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 입력축(10)에 대하여 동축 형상으로 배치된 더블 피니언 플래니터리 기어에 의해서 구성되어 있다. 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 복수의 피니언(P0)(P01 및 P02)을 지지하는 캐리어(제3 회전요소)(CR0)와, 이 피니언(P01)에 맞물리는 선기어(제2 회전요소)(S0)와, 피니언(P02)에 맞물리는 링기어(제1 회전요소)(R0)를 가지고 있다. 이 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 그 링기어(R0)가 입력축(10)에 연결되고, 또한 선기어(S0)가 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 연결되고, 더욱이 캐리어(CR0)가 출력축(12)에 연결되어 있다. 이와 같은 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 입력축(10)을 개재하여 링기어(R0)에 입력된 동력을, 제1 전기모터(20)의 회전제어에 기하여, 선기어(S0)를 개재하여 제1 전기모터(20) 측과, 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12) 측으로 분배하는 것이다. 그리고, 제1 전기모터(20)에 분배된 동력은 발전용으로, 한편, 출력축(12)에 분배된 동력은 자동차(1)의 구동용으로 제공된다.
도 4에 나타낸 하이브리드 구동장치(7B)는, 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21) 중, 4개 모두가 입력축(10) 상에 배치되어 있다. 이들의 연결관계에 대해서는, 입력축(10)은, 제2 전기모 터(23), 변속장치(22), 제1 전기모터(20), 및 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 내주 측을 통하여 후방으로 뻗고, 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 뒷쪽부터 그 링기어(R0)에 연결되어 있다. 또한, 제2 전기모터(23)의 로터(29)는, 입력축(10)의 외주 측과 변속장치(22)의 선기어(S2)의 내주 측 사이를 통하여 후방으로 뻗어 변속장치(22)의 선기어(S1)에 연결되어 있고, 변속장치(22)의 캐리어(CR1)는, 입력축(10)의 외주면과, 제1 전기모터(20) 및 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 내주 측 사이를 통하여 후방으로 뻗고, 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 뒷쪽부터 그 캐리어(CR0)에 연결되어 있다. 더욱이 제1 전기모터(20)의 로터(25)는, 후방으로 뻗어 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)에 연결되어 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 하여 링기어(R0)가 입력축(10)에 연결되고, 캐리어(CR0)가 변속장치(22)의 캐리어(CR1)에 연결되고, 선기어(S0)가 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 연결된 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 그 캐리어(CR0)의 앞쪽(제1 전기모터(20) 측)이 링기어(R0)의 외주 측 및 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 뒷쪽을 통하여 출력축(12)의 전단에 연결되어 있다. 이 출력축(12)은 후방으로 뻗어 있다.
여기서, 상술한 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 동력분배용 플래니터리 기어(21), 제1 전기모터(20)의 전후방향의 설치위치, 즉 1축(13)을 따른 설치위치에 대하여, 본 발명에 있어서는, 적어도 제2 전기모터(23)는, 제1 전기모터(20)보다도 앞쪽에 배치되어 있다. 더욱이 본 실시형태에 있어서는, 제2 전기모터(23)는, 가장 앞쪽(내연엔진(5)에 가까운 측)에 배치되어 있다. 이로써, 후술하는 바와 같이, 하이브리드 구동장치(7B)는, 차체(4)에 대하여 양호한 탑재성을 실현하고 있다.
그리고, 도 4의 구조선도를 참조하여 설명한 하이브리드 구동장치(7B)의 작용ㆍ효과에 대해서는, 도 5를 참조하여, 하이브리드 구동장치(7B)의 구체적인 구성을 상술한 후에 설명한다.
도 5는, 하이브리드 구동장치(7B)의 1축(13)을 포함하는 종단면 중, 상반부를 나타내고 있다.
동 도면에 나타낸 하이브리드 구동장치(7B)는, 1축(13) 상에 배치된 입력축(10)과 출력축(12)과, 이 1축(13)의 주위(1축(13) 상)에, 또한 이 1축(13)을 따라서 정렬되어 설치된 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21)를 구비하고 있다. 이들은, 모두 케이스부재(14) 내에 수납되어 있다. 단, 출력축(12)의 후단 측의 일부는, 케이스부재(14)로부터 후방으로 돌출되어 있다.
케이스부재(14)는, 조립성 등을 고려하여, 1축(13)을 따라서 전후방향으로 복수로 분할된 부분을 각각 접합면에서 접합시켜서 일체로 구성되어 있다. 도 5에 나타낸 본 실시형태에서는, 앞쪽의 분할 케이스(14A)와 뒷쪽의 분할 케이스(14B)를, 접합면(H)에서 접속시켜서 일체화하여, 케이스부재(14)를 구성하고 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 접합면(H)은, 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 전단 근방, 즉 다음에 설명하는 격벽(D)의 조금 뒤에 위치하고 있다. 이 케이스부재(14)에는, 전후방향의 다른 위치에 복수의 격벽(지지부재), 즉 앞쪽부터 차례로, 격벽(A, B, C, D, E)이 형성되어 있다. 이들 격벽(A∼E) 중, 격벽(A, E)은, 각각 케이스부재(14)의 전단 및 후단 근방에 배치된 것이고, 격벽(A, E) 사이의 케이스 내 공간 은, 격벽(B, C, D)에 의해서, 1축(13)을 따라서 전후방향으로 4개의 공간으로 분할되어 있다. 이들 격벽(A∼E)은, 케이스부재(14)의 강도(强度) 멤버로서 작용하는 이외에, 각 베어링(베어링부재)(a∼x)(후술)의 지지나, 유압실(40, 45)(후술)의 형성에 제공된다. 여기서, 격벽(A∼E) 중, 격벽(A, D)은, 별도 부재인 거의 원판 형상의 격벽부재를 동 도면에 나타낸 위치에 장착함(예컨대 볼트로 고정한다)으로써, 격벽(A, D)을 구성하고 있다. 또한, 분할 케이스(14A)에 있어서의 격벽(A, B) 사이의 모터 수납부(14A1)의 직경방향의 치수는, 격벽(C, D) 사이의 모터 수납부(14A2)의 직경방향의 치수보다도 크게 설정되어 있다. 이것으로 인하여, 하이브리드 구동장치(7B)를 FR타입의 자동차(1)에 탑재할 때의 탑재성이 향상되게 된다.
상술한 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 각각 격벽(A∼E)에 의해서 4분할된 공간 내에 수납되어 있다. 즉, 제2 전기모터(23)는 격벽(A, B) 사이에, 또한 변속장치(22)는 격벽(B, C) 사이에, 더욱이 제1 전기모터(20)는 격벽(C, D) 사이에, 그리고 동력분배용 플래니터리 기어(21)는 격벽(D, E) 사이에 각각 수납되어 있다. 이하, 제2 전기모터(23)로부터 차례로 상술한다.
제2 전기모터(23)는, 예컨대 교류 영구자석 동기형(브러시리스 DC 모터)에 의해서 구성되어 있고, 입력축(10)의 외경 측에 이것과 동축 형상으로 배치되어 있다. 제2 전기모터(23)는, 케이스부재(14)의 내주면에 고정된 스테이터(28)와, 이 스테이터(28)의 내경 측에 소정 에어 갭(G2)을 두고 회전 가능하게 설치된 로터(29)를 가지고 있다. 로터(29)는, 그 내경 측이 원통 형상으로 형성되어 있고, 이 원통 형상 부분에 있어서의 전방부의 외주면과 후방부의 외주면에는 각각 단부(段部)(48, 50)가 형성되어 있다. 로터(29)는, 이들 단부(48, 50)와 격벽(A, B) 사이에 전후방향으로 위치결정된 상태로 끼워진 베어링(a, b)을 개재하여, 케이스부재(14)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한 원통 형상 부분의 후단은, 입력축(10)의 외주면에 끼워진 슬리브(63)를 개재하여 후술하는 변속장치(22)의 선기어(S1)에 연결되어 있다. 상호 일체로 형성된 로터(29)와 선기어(S1)는, 입력축(10)의 외주면에 고정된 베어링(c, d, e)을 개재하여, 입력축(10)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고 베어링(c, d)은, 전후방향의 설치위치에 대하여 각각 베어링(a, b)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 이와 같이, 제2 전기모터(23)는, 로터(29)가 격벽(A, B)에 고정된 베어링(a, b)에 의해서 회전가능하게 지지되어 있으므로, 로터(29)의 전후방향 및 직경방향의 위치가 정밀도 좋게 확보되고, 따라서 예컨대, 케이스부재(14)에 대하여 이것을 상하방향 혹은 좌우방향으로 만곡(彎曲)시키려 하는 힘이 작용한 경우이더라도, 스테이터(28)와 로터(29) 사이에 소정의 에어 갭(G2)을 정밀도 좋게 유지할 수 있다. 그리고, 제2 전기모터(23)는, 후술하는 제1 전기모터(20)와 마찬가지로, 인버터를 개재하여 HV 배터리에 접속되어 있다.
또한, 입력축(10)은, 베어링(a)에 축방향으로 겹치는 위치에 설치된 베어링(c), 및 입력축(10) 후단부의 외주면과, 출력축(12) 전단의 통 형상부 내주면의 사이에 설치된 베어링(y), 및 출력축(12)과 케이스부재(14)의 최후부(最後部)의 격벽(E)의 내경 측으로부터 후방으로 뻗는 보스부(14b)의 내주면 사이의 베어링(w)을 개재하여 케이스부재(14)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
변속장치(22)는, 케이스부재(14)의 격벽(C, D) 사이, 즉 케이스부재(14)의 길이방향(1축(13)을 따른 방향)의 거의 중간에 설치되어 있다. 변속장치(22)는, 내경 측에 설치된 라비뇨 타입의 플래니터리 기어 유닛(27)과, 그 외경 측에 있어서의 뒷쪽과 앞쪽에 각각 설치된 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2)를 가지고 있다.
이 중 플래니터리 기어 유닛(27)은, 제1 선기어(S1)(이하 단순히 「선기어(S1)」라고 한다.)와, 이 선기어(S1)의 전방이고 조금 외경 측에 배치된 제2 선기어(S2)(이하 단순히 「선기어(S2)」라고 한다.)와, 선기어(S1)의 외경 측에 배치된 링기어(R1)와, 선기어(S1) 및 링기어(R1)에 맞물리는 피니언(P1)과, 공통의 롱 피니언을 구성하여 선기어(S2) 및 피니언(P1)에 맞물리는 피니언(P2)과, 이들 피니언(P1, P2)을 지지하는 캐리어(CR1)를 가지고 있다. 이하, 선기어(S1)부터 차례로 설명한다.
선기어(S1)는, 상술한 슬리브(63)를 개재하여 상술한 제2 전기모터(23)의 로터(29) 후단에 연결되어 있다. 이 선기어(S1)는, 상술한 바와 같이 슬리브(63)와 함께, 입력축(10)의 외주면에 끼워진 베어링(c, d, e)을 개재하여, 입력축(10)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다.
선기어(S2)는, 그 전단 측부터 캐리어(CR1)의 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b)를 따라서 외경 측으로 뻗는 플랜지부(34) 및 이 플랜지부(34)의 외경 측 단부로부터 후방으로 뻗는 드럼부(35)가 일체로 형성되어 있다. 이 드럼부(35)의 외주면과 케 이스부재(14) 내주면의 내주 스플라인(14a) 사이에 후술하는 제2 브레이크(B2)가 개재되어 장착되어 있다. 선기어(S2)는, 상술한 선기어(S1)와 일체인 슬리브(63)의 외주면에 끼워진 베어링(f, g)과, 플랜지부(34) 내경 측(기단(基端) 측)의 전면 및 후면에 각각 끼워진 베어링(h, i)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 베어링(h)은 격벽(B)의 내경측 후면과의 사이에 개재되어 장착된 것이고, 또한 베어링(i)은 후술하는 캐리어(CR1)의 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b) 내경 측 전면(前面)과의 사이에 개재되어 장착된 것이다.
링기어(R1)는, 그 후단부에, 캐리어(CR1)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)를 따라서 내경 측으로 뻗는 플랜지부(36)가 고정되어 있고, 이 플랜지부(36)의 내경 측의 전면 및 후면에 끼워진 베어링(j, k)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 베어링(j)은, 캐리어(CR1)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)와의 사이에 개재되어 장착된 것이고, 베어링(k)은, 격벽(C)의 내경 측 전면(前面)과의 사이에 개재되어 장착된 것이다. 링기어(R1)의 외주면과 케이스부재(14) 내주면의 내주 스플라인(14a)과의 사이에는, 제1 브레이크(B1)가 개재되어 장착되어 있다.
피니언(P1)은, 캐리어(CR1)에 의해서 회전 가능하게 지지됨과 함께, 내경 측에 있어서 상술한 선기어(S1)에, 또한 외경 측에 있어서 상술한 링기어(R1)에 맞물려 있다.
피니언(P2)은, 앞쪽에 형성된 대경(大徑) 기어(P2a)와, 뒷쪽에 형성된 소경(小徑) 기어(P2b)가 일체로 구성된 공통의 롱 피니언이다. 피니언(P2)은, 그 대경 기어(P2a)를 상술한 선기어(S2)에, 또한 그 소경 기어(P2b)를 상술한 피니언(P1)에 맞물리게 하고 있다.
캐리어(CR1)는, 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b)와 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)에 의해서, 피니언(P1, P2)을 회전 가능하게 지지함과 함께, 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)가 후방으로 뻗는 슬리브(65)를 개재하여 후술하는 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 캐리어(CR0)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR0a)에 연결되어 있다. 이 슬리브(65)는, 그 전단이 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)에 연결되고, 중간부가 후술하는 제1 전기모터(20)의 로터(25)의 내측을 통하고, 후단부가 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR0a)에 연결되어 있는 것이다. 이 슬리브(65)는, 입력축(10)의 외주면과의 사이에 끼워진 베어링(l, m)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 캐리어(CR1)는, 앞쪽 캐리어 플레이트(CR1b)의 내경 측의 전면(前面)에 끼워진 상술한 베어링(i)과, 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR1a)의 내경 측 전면과 후면에 각각 끼워진 베어링(n, j)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 베어링(n)은, 상술한 선기어(S1)의 후단면과의 사이에 개재되어 장착되어 있다.
제1 브레이크(B1)는, 여러장의 디스크 및 프릭션 플레이트(friction plate)(브레이크 판)를 가지고 있고, 상술한 링기어(R1)의 외주면에 형성된 외주 스플라인과, 케이스부재(14)의 내주면에 형성된 내주 스플라인(14a)의 사이에 스플라인 결합되어 있다. 제1 브레이크(B1)의 뒷쪽에는, 제1 브레이크용 유압 액츄에이터(37)가 설치되어 있다. 유압 액츄에이터(37)는, 제1 브레이크(B1)의 후방에 있어서 전후방향 이동 가능하게 배치된 피스톤(38)과, 격벽(C)의 외경 측 전면(前面)에 설치 되어 피스톤(38)의 후단 측이 유밀(油密) 상태로 끼워지는 제1 유압실(40)과, 격벽(C)에 고정된 리테이너(41)와 피스톤(38)의 내경 측 전면(前面)과의 사이에 개재되어 장착되어 피스톤(38)을 후방을 향하여 힘을 가하는 리턴 스프링(압축 스프링)(42)을 가지고 있다.
제2 브레이크(B2)는, 상술한 제1 브레이크(B1)의 바로 전방에 배치되어 있다. 제2 브레이크(B2)는, 여러장의 디스크 및 프릭션 플레이트(브레이크 판)을 가지고 있고, 상술한 선기어(S2)와 일체인 드럼부(35)의 외주면에 형성된 외주 스플라인과, 케이스부재(14)의 내주면에 형성된 내주 스플라인(14a)의 사이에 스플라인 결합되어 있다. 제2 브레이크(B2)의 앞쪽에는, 제2 브레이크용 유압 액츄에이터(43)가 설치되어 있다. 유압 액츄에이터(43)는, 제2 브레이크(B2)의 전방에 있어서 전후방향 이동 가능하게 배치된 피스톤(44)과, 격벽(B)의 외경 측 후면에 설치되어 피스톤(44)의 전단 측이 유밀 상태로 끼워지는 제2 유압실(45)과, 격벽(B)에 고정된 리테이너(46)와 피스톤(44)의 내경 측 후면과의 사이에 개재되어 장착되어 피스톤(44)을 전방을 향하여 힘을 가하는 리턴 스프링(압축 스프링)(47)을 가지고 있다.
상술한 구성의 변속장치(22)는, 제2 전기모터(23)로부터의 출력이 슬리브(63)를 개재하여 선기어(S1)에 전달된다. 로우(low) 상태에 있어서는, 제1 브레이크(B1)가 맞물리고, 또한 제2 브레이크(B2)가 해방된다. 따라서, 링기어(R1)가 고정상태, 선기어(S2)가 자유회전 상태에 있어서, 상기 제1 선기어(S1)의 회전은, 피니언(P1)을 개재하여 크게 감속되어 캐리어(CR1)에 전달되고, 이 캐리어(CR1)의 회 전이 출력축(12)에 전달된다.
또한, 변속장치(22)의 하이(high) 상태에서는, 제1 브레이크(B1)가 해방되고, 또한 제2 브레이크(B2)가 걸린다. 따라서, 선기어(S2)가 고정상태, 링기어(R1)가 자유회전 상태에 있다. 이 상태에서는, 선기어(S1)의 회전은, 피니언(P1)에 전달되고, 또한 피니언(P2)이 정지상태인 선기어(S2)에 맞물려서, 캐리어(CR1)가 규제된 소정 회전으로 공전(公轉)하고, 이때 출력축(12)에는 비교적 작게 감속된 캐리어(CR1)의 회전이 전달된다.
이와 같이 변속장치(22)는, 로우 상태에 있어서는, 제1, 제2 브레이크(B1, B2)가 각각 맞물리고, 해방됨으로써, 크게 감속된 회전을 출력축(12)에 전달한다. 한편, 하이 상태에 있어서는, 제1, 제2 브레이크(B1, B2)가 각각 해방되고, 맞물림으로써, 비교적 작게 감속된 회전을 출력축(12)에 전달한다. 이와 같이, 변속장치(22)를 2단계로 변속할 수 있기 때문에, 제2 전기모터(23)의 소형화가 가능하게 된다. 즉, 소형의 전기모터를 사용하여, 예컨대 고(高) 토크가 필요한 자동차(1)의 발진시에는, 로우 상태에서 충분한 구동 토크를 출력축(12)에 전달하고, 또한 출력축(12)의 고(高)회전시에는 하이 상태로 하여, 로터(29)가 고회전이 되는 것을 방지할 수 있다.
제1 전기모터(20)는, 예컨대 교류 영구자석 동기형(브러시리스 DC 모터)에 의해서 구성되어 있고, 격벽(C, D) 사이에 수납됨과 함께, 입력축(10)의 외경 측에 이것과 동축 형상으로 배치되어 있다. 제1 전기모터(20)는, 케이스부재(14)의 내주면에 고정된 스테이터(24)와, 이 스테이터(24)의 내경 측에 소정 에어 갭(G1)을 두 고 회전 가능하게 설치된 로터(25)를 가지고 있다. 로터(25)는, 그 내경 측이 원통 형상으로 형성되어 있어서, 이 원통 형상 부분에 있어서의 전방부의 외주면과 후방부의 외주면에는 각각 단부(段部)(30, 31)가 형성되어 있다. 로터(25)는, 이들 단부(30, 31)와 격벽(B, C) 사이에 전후방향으로 위치결정된 상태로 끼워진 베어링(o, p)을 개재하여, 케이스부재(14)에 의해서, 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한 원통 형상 부분의 후단에는, 후술하는 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)가 고정되어 있다. 상호 일체로 형성된 로터(25)와 선기어(S0)는, 입력축(10)의 외주면에 끼워진 상술한 슬리브(65)의 외주면에 고정된 베어링(q, r, s)을 개재하여, 슬리브(65)에 의해서 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 전후방향의 설치위치에 대하여, 베어링(q, r)은 각각 베어링(o, p)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 이와 같이, 제1 전기모터(20)는, 로터(25)가 격벽(C, D)에 고정된 베어링(o, p)과, 슬리브(65)의 외주면에 고정된 베어링(q, r)에 의해서 끼워넣어지도록 하여 케이스부재(14) 및 슬리브(65)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에, 로터(25)의 전후방향 및 직경방향의 위치가 정밀도 좋게 확보되고, 따라서 예컨대, 케이스부재(14)를 상하방향 혹은 좌우방향으로 만곡(彎曲)시키려 하는 힘이 작용한 경우이더라도, 스테이터(24)와 로터(25) 사이에 소정의 에어 갭(G1)을 정밀도 좋게 유지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 제1 전기모터(20)는, 인버터를 개재하여 HV 배터리에 접속되어 있다. 이와 같은 구성의 제1 전기모터(20)의 주된 기능은, 후술하는 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 선기어(S0)에 분배된 동력에 기하여 발전을 행하고, 인버터를 개재하여 제2 전기모터(23)를 구동하거나, HV 배 터리에 충전하는 것에 있다.
동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 케이스부재(14)의 격벽(D, E) 사이에 설치되어 있다. 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 상술한 바와 같이, 입력축(10)에 대하여 동축 형상으로 배치된 더블 피니언 플래니터리 기어에 의해서 구성되어 있고, 링기어(제1 회전요소)(R0)와, 선기어(제2 회전요소)(S0)와, 피니언(P01, P02)(그리고, 도 5에서는 이들을 합쳐서 피니언(P0)으로서 도시하고 있다.)을 지지하는 캐리어(제3 회전요소)(CR0)를 가지고 있다. 이 중 링기어(R0)는 후방으로 연장되어, 입력축(10)의 후단 근방의 외주면으로부터 캐리어(CR0)를 따라서 외경 측으로 뻗는 플랜지부(61)의 외경 측 단부에 고정되어 있다. 또한, 캐리어(CR0)는, 그 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR0a)가 그 내경 측에 있어서 상술한, 슬리브(65)의 후단에 연결되어 있다. 캐리어(CR0)의 앞쪽 캐리어 플레이트(CR0b)는, 연결부재(66)를 개재하여 출력축(12)의 전단에 연결되어 있다. 이 연결부재(66)는, 상술한 앞쪽 캐리어 플레이트(CR0b)의 외경 측 단부에 연결되어 후방으로 뻗는 드럼부와, 이 드럼부의 후단에 연결되어 상술한 플랜지부(61)의 뒷쪽을 따라서 내경 측으로 뻗는 플랜지부를 가지고 있고, 이 플랜지부의 내경 측이 출력축(12)의 전단에 연결되어 있다.
이 동력분배용 플래니터리 기어(21)에 대하여는 이하의 위치에 베어링 끼워져 있다. 상술한 베어링(r, s)이 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR0a)와 일체인 슬리브(65)의 후단 측 외주면과 선기어(S0)의 내주면 사이에, 또한 이 슬리브(65)의 후단 측 내주면과 입력축(10)의 후단 측 외주면 사이에 베어링(m)이 끼워져 있다. 또한, 뒷쪽 캐리어 플레이트(CR0a)의 내경 측 전면 및 후면에는, 각각 선기어(S0)의 후단면 과의 사이, 플랜지부(61)의 내경 측 전면(前面)과의 사이에 각각 베어링(t, u)이 끼워져 있다. 또한, 플랜지부(61)의 내경 측 후면과 연결부재(66)의 플랜지부의 내경 측 전면(前面)과의 사이에는 베어링(v)이 끼워져 있다. 이들 베어링에 의해서, 링기어(R0)는 플랜지부(61)를 개재하여 입력축(10)과 일체가 되어 케이스부재(14)에 대하여 회전 가능하게, 또한 캐리어(CR0) 및 선기어(S0)는, 입력축(10) 및 슬리브(65)에 대하여 상대회전 가능하게 지지되어 있다. 이와 같이 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 입력축이 되는 링기어(R0)가 입력축(10)에 플랜지부(61)를 개재하여 고정되고, 또한 출력부(동력의 분배처)가 되는 선기어(S0) 및 캐리어(CR0)가 각각 제1 전기모터(20)의 로터(25)의 후단, 출력축(12)의 전단에 연결되어 있다. 이 동력분배용 플래니터리 기어(21)는, 입력축(10)을 개재하여 링기어(R0)에 입력된 내연엔진(5)(도 1 참조)의 동력을, 선기어(S0)를 개재하여 제1 전기모터(20) 측과, 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12) 측으로 분배하도록 되어 있다. 이때의 동력 분배의 비율은, 상술한 제1 전기모터(20)의 회전상태에 기하여 결정된다. 즉 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 의해서 큰 파워를 발생시켰을 경우에는, 제1 전기모터(20)에 의한 발전량이 증가하고, 그만큼, 출력축(12)에 출력되는 동력이 적어진다. 이에 반하여, 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 작은 파워를 발생시켰을 경우에는, 제1 전기모터(20)에 의한 발전량이 감소하여, 그만큼 출력축(12)에 출력되는 동력이 많아진다.
상술한 바와 같이 하여 제2 전기모터(23), 변속장치(22), 제1 전기모터(20), 동력분배용 플래니터리 기어(21)가 수납되어 있는 케이스부재(14)는, 최후부(最後 部)의 격벽(E)의 내경 측에 있어서 후방으로 뻗는 보스부(14b)를 가지고 있어, 이 보스부(14b)에 의해서, 베어링(w, x)을 개재하여 출력축(12)을 회전 가능하게 지지하고 있다.
또한, 케이스부재(14)는, 그 전단 측의 연결부(14d)가, 차체(4)(도 1 참조)에 러버 마운트된 내연엔진(5)에 접속되어 있고, 뒷쪽이 격벽(D)의 외경부에 설치한 장착부(미도시)를 이용하여 차체의 일부에 러버 마운트되어 있다.
상술한 구성의 하이브리드 구동장치(7B)는, 도 4의 구조선도에 나타낸 바와 같이, 입력축(10)에 입력된 동력은, 동력분배용 플래니터리 기어(21)의 링기어(R0)에 입력되어, 선기어(S0)와 캐리어(CR0)로 분배(분할)된다. 이 중 선기어(S0)에 분배된 동력은, 제1 전기모터(20)의 로터(25)에 입력되어, 발전에 제공된다. 이렇게 하여 발전된 전기는, 인버터를 개재하여 제2 전기모터(23)를 구동하거나, HV 배터리에 충전된다. 또한, 제2 전기모터(23)는, HV 배터리로부터 인버터를 개재하여 전력이 공급되어, 변속장치(22), 캐리어(CR0)를 개재하여 출력축(12)을 구동한다. 즉, 출력축(12)에는, 내연엔진(5)으로부터의 동력과, 제2 전기모터(23)로부터의 동력이 합성되어 출력된다. 그리고, 변속장치(22)는, 상술한 바와 같이 하이 상태와 로우 상태로 절환될 수 있도록 되어 있기 때문에, 출력축(12)에는, 하이 상태 또는 로우 상태에 따른 동력이 출력된다.
본 실시형태에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 전기모터(23)는, 제1 전기모터(20)보다도 앞쪽(내연엔진(5)에 가까운 측)에 배치되어 있다. 그리고, 케이스부재(14)는, 제2 전기모터(23)의 스테이터(28)가 고정되는 부분의 내경 쪽 이, 제1 전기모터(20)의 스테이터(24)가 고정되는 부분의 내경보다도 크게 형성되어 있다. 이로써, 예컨대 자동차(1)의 발진시 등의 가속시에 큰 토크를 발생시킬 필요가 있는 제2 전기모터(23)를, 직경방향의 치수가 커지도록(제1 전기모터(20)와 비교하여) 구성할 수 있고, 그만큼, 전후방향의 길이를 억제할 수 있으므로, 하이브리드 구동장치(7B) 전체적으로, 전후방향으로 길이를 짧게 구성하여 차체(4)에 대한 탑재성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상술한 실시형태 1 내지 2에서 설명한 제1, 제2 브레이크(B1, B2)는, 유압 액츄에이터에 한정되지 않고, 볼 나사 기구 및 전기모터를 이용한 전동 액츄에이터, 또는 그밖의 액츄에이터를 이용하여도 좋다. 더욱이, 마찰맞물림요소에 한정되지 않고, 예컨대 이빨 맞물림식의 것이어도 좋다.
그리고, 상술한 변속장치(22)는, 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 다른 2단, 3단 또는 그 이상의 단수의 자동변속장치나 증속단(O/D)을 가지는 자동변속장치를 이용하여도 좋다는 것은 물론이고, 더욱이 무단변속장치(CVT)를 이용하여도 좋다. 더욱이, 변속장치(22)의 출력은, 출력축(12)에 한정되지 않고, 이 출력축(12)으로부터 구동차륜으로의 동력 전달 시스템의 어디에 연결하여도 좋다.
상술한 본 발명의 하이브리드 구동장치는, 자동차에 적용할 수 있고, 특히 FR용 자동차에 적합하게 사용된다.

Claims (20)

  1. 내연(內燃)엔진으로부터의 동력을 입력하는 입력축과,
    상기 입력축과 1축 상에 정렬하여 배치되며 또한 구동차륜에 연동하는 출력축과,
    상기 1축 상에 배치되고, 스테이터와 로터를 가지는 제1 전기모터와,
    상기 1축 상에 배치되고, 상기 입력축에 연결하는 제1 회전요소와, 상기 제1 전기모터의 로터에 연결하는 제2 회전요소와, 상기 출력축에 연결하는 제3 회전요소를 가지는 동력분배용 플래니터리 기어와,
    상기 1축 상에 배치되고, 스테이터와 로터를 가지는 제2 전기모터와,
    상기 1축 상에 배치되고, 상기 제2 전기모터의 로터의 회전을 변속하여 상기 출력축에 전달하는 변속장치,를 구비하고,
    상기 제1 전기모터, 상기 동력분배용 플래니터리 기어, 상기 제2 전기모터, 및 상기 변속장치를, 케이스부재에 수납함과 함께, 상기 1축 상에 정렬하여 배치하며, 또한 상기 케이스부재에 상기 제1 전기모터 및 상기 제2 전기모터의 상기 스테이터를 고정하고,
    상기 제2 전기모터가 상기 제1 전기모터보다도 상기 내연엔진에 가까운 측에 위치하도록, 상기 제1 전기모터, 상기 동력분배용 플래니터리 기어, 상기 제2 전기모터, 및 상기 변속장치를 상기 1축을 따라서 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전기모터는, 상기 케이스부재의 상기 1축 상에 설치된 상기 제1 전기모터, 상기 동력분배용 플래니터리 기어, 상기 제2 전기모터, 및 상기 변속장치 중 가장 전단부(前端部)에 배치한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 변속장치는, 상기 제2 전기모터에 인접하여 설치한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 전기모터의 로터는 양측을 상기 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지되고,
    상기 지지부재 중 상기 제2 전기모터와 상기 변속장치 사이의 지지부재에 상기 변속장치의 유압 액츄에이터의 유압실이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유압실의 적어도 일부는 상기 제2 전기모터의 스테이터(코일엔드)의 내경 측에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 내연엔진에 가까운 측으로부터 차례로, 상기 제2 전기모터, 상기 변속장치, 상기 동력분배용 플래니터리 기어, 상기 제1 전기모터를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 입력축을, 상기 제2 전기모터, 상기 변속장치의 내주 측을 통하여 상기 제1 회전요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 동력분배용 플래니터리 기어, 상기 제1 전기모터의 내주 측을 통하게 함과 함께, 상기 변속장치의 출력요소를 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 외주 측을 통하여 상기 출력축에 연결한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 동력분배용 플래니터리 기어는, 더블 피니언 플래니터리 기어로 구성되고,
    상기 입력축을 상기 변속장치와 상기 동력분배용 플래니터리 기어 사이를 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 링기어에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 내주 측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어의 상기 변속장치 측에 연결하고,
    상기 제1 전기모터의 로터를 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 선기어에 연결하고,
    상기 변속장치의 출력요소를 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 외주 측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어의 상기 제1 전기모터 측에 연결한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 전기모터의 로터는 양측을 상기 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지받고,
    상기 출력축은 외주면에 베어링부재가 설치되어, 상기 제1 전기모터의 로터의 내주면에 지지된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 전기모터의 로터는 양측을 상기 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지받고,
    상기 입력축은 외주면에 베어링부재가 설치되어, 상기 제2 전기모터의 로터의 내주면에 지지된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 내연엔진에 가까운 측에서부터 차례로, 상기 제2 전기모터, 상기 변속 장치, 상기 제1 전기모터, 상기 동력분배용 플래니터리 기어를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 입력축을 상기 제2 전기모터, 상기 변속장치, 상기 제1 전기모터, 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 내주 측을 통하여 상기 제1 회전요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 외주 측을 통하게 함과 함께, 상기 변속장치의 출력요소를 상기 제1 전기모터, 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 내주측을 통하여 상기 출력축에 연결한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 동력분배용 플래니터리 기어는, 더블 피니언 플래니터리 기어로 구성되고,
    상기 입력축을, 상기 동력분배용 플래니터리 기어 유닛의 뒷쪽을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 링기어에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 외주측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어의 상기 제1 전기모터 측에 연결하고,
    상기 제1 전기모터의 로터를 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 선기어에 연결하고,
    상기 변속장치의 출력요소를 상기 동력분배용 플래니터리 기어의 내주 측을 통하여 상기 더블 피니언 플래니터리 기어의 캐리어의 뒷쪽에 연결한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 전기모터의 로터는 양측을 상기 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지받고,
    상기 변속장치의 출력요소는 외주면에 베어링부재가 설치되어, 상기 제1 전기모터의 로터의 내주면에 지지된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 전기모터의 로터는 양측을 상기 케이스부재로부터 뻗은 지지부재에 베어링부재를 개재하여 지지받고,
    상기 입력축은 외주면에 베어링부재가 설치되어, 상기 제2 전기모터의 로터의 내주면 및 상기 변속장치의 출력요소의 내주면에 지지된 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 지지부재 중 상기 제2 전기모터와 상기 변속장치 사이의 지지부재에 상기 변속장치의 유압 액츄에이터의 유압실이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리 드 구동장치.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변속장치는, 플래니터리 기어 유닛을 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 변속장치는, 적어도 4개의 변속요소를 가짐과 함께, 제1 변속요소를 상기 제2 전기모터의 로터에 연결하고, 제2 변속요소를 상기 출력축에 연결하고, 제3, 제4 변속요소를 각각 케이스부재에 고정가능한 브레이크요소를 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 변속장치의 플래니터리 기어 유닛은, 라비뇨식 플래니터리 기어로 구성되고, 상기 라비뇨식 플래니터리 기어의 캐리어를 상기 출력축에 연결한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동장치.
  20. 내연엔진과, 하이브리드 구동수단과, 상기 하이브리드 구동수단으로부터의 구동력이 전달되는 구동차륜으로서의 후륜(後輪),을 구비한 자동차에 있어서,
    상기 하이브리드 구동수단이, 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 기 재된 하이브리드 구동장치이고,
    상기 하이브리드 구동장치는, 상기 내연엔진의 출력축에 상기 입력축을 연결함과 함께, 상기 출력축에 프로펠러 샤프트(propeller shaft)를 연결하여, 상기 내연엔진의 출력축, 상기 입력축, 상기 출력축, 및 상기 프로펠러 샤프트를 거의 동일 축선 상에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차.
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