KR20080014031A - 구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치 - Google Patents

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KR20080014031A
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도모카즈 야마우치
쇼이치 사사키
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
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Abstract

본 발명은 모터(30)의 출력축인 회전축(24)과 구동축(22)을 접속하기도 하고, 접속의 해제를 행하는 클러치(40)와, 회전축(24)에 입력축을 접속함과 동시에 구동축(22)에 기어기구(52)를 거쳐 출력축을 접속한 무단변속기(50)를 설치하고, 모터(30)의 로터(31)에 모터(30)로부터의 토오크가 작을 때에 클러치(40)에 의하여 회전축(24)과 구동축(22)이 접속되도록 스프링(36)을 설치한다. 모터(30)로부터의 토오크를 크게 하면, 그 스러스트력에 의하여 스프링(36)의 가세력에 저항하여 회전축(24)을 이동시켜 클러치(40)에 의한 회전축(24)과 구동축(22)의 접속을 해제하고, 모터(30)로부터의 토오크를 무단변속기(50)에 의하여 변속하여 구동축(22)에 출력한다.

Description

구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치{DRIVE DEVICE AND POWER OUTPUT DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치에 관한 것으로, 상세하게는 구동축에 구동력을 출력하는 구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치에 관한 것이다.
종래, 이 종류의 구동장치로서는 전동기와, 변속기와, 전동기의 회전축과 변속기의 입력축을 체결/개방하는 제 1 체결수단과, 전동기의 회전축과 구동축을 체결/개방하는 제 2 체결수단과, 변속기의 출력축과 구동축을 체결/개방하는 제 3 체결수단을 구비하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 장치에서는 제 1 체결수단 및 제 3 체결수단을 체결함과 동시에 제 2 체결수단을 개방함에 의한 변속기를 개재시켜 전동기로부터의 동력의 구동축에의 전달과, 제 1 체결수단 및 제 3 체결수단을 개방함과 동시에 제 2 체결수단을 체결함에 의한 변속기없이 전동기로부터의 동력의 구동축에의 전달을 변환하고 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2005-145145호 공보
그러나 상기한 구동장치에서는 3개의 체결수단을 필요로 함과 동시에 이 3개의 체결수단의 체결/개방을 원활하게 행할 필요가 있어, 장치가 복잡화함과 동시에 정밀도가 높은 제어도 필요하게 된다.
본 발명의 구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치는, 간이한 구성으로 전동기로부터 구동축에의 동력의 전달을 변환하는 것을 목적의 하나로 한다. 또 본 발명의 구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치는, 복잡한 제어를 행하지 않고 전동기로부터 구동축에의 동력의 변환을 원활하게 행하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치는, 상기한 목적의 적어도 일부를 달성하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 구동장치는,
구동축에 구동력을 출력하는 구동장치로서,
코일이 권회된 고정자와, 축방향으로의 이동이 가능하게 축 지지된 회전축에 설치되어 상기 고정자의 코일에 전류를 인가함으로써 생기는 자계의 작용에 의하여 그 회전축의 일 방향으로의 이동력을 따라 회전하는 회전자를 가지는 전동기와,
상기 회전축으로부터 상기 구동축에 동력을 전달하는 제 1 동력 전달수단과,
상기 회전축으로부터 상기 구동축에 동력을 전달하는 상기 제 1 동력 전달수단과는 다른 제 2 동력 전달수단과,
상기 회전축의 축방향으로의 이동을 따라 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환하는 동력 전달 변환수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이 본 발명의 구동장치에서는 전동기의 회전자를 축방향으로의 이동이 가능하게 축 지지된 회전축에 설치하고, 고정자의 코일에 전류를 인가함으로써 생기는 자계의 작용에 의해 회전축의 일 방향으로의 이동력을 따라 전동기로부터 회전축에 동력을 출력한다. 이때, 동력 전달 변환수단은 회전축의 축방향의 이동을 따라 제 1 동력 전달수단에 의한 회전축으로부터 구동축에 동력의 전달과 제 2 동력 전달수단에 의한 회전축으로부터 구동축에의 동력의 전달을 변환하기 때문에 전동기로부터 출력하는 구동력에 따라 발생하는 축방향의 이동력에 의하여 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환할 수 있다. 이 결과, 다수의 체결수단을 사용할 필요가 없고 간이한 구성으로 할 수 있어, 다수의 체결수단의 체결/개방을 원활하게 제어할 필요도 없다. 즉, 복잡한 제어없이 원활하게 동력의 전달을 변환할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 구동장치에서 상기 동력 전달 변환수단은, 상기 전동기로부터 출력하는 토오크가 제 1 소정 토오크 미만이 되는 저토오크영역에서는 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하고, 상기 전동기로부터 출력하는 토오크가 상기 제 1 소정 토오크 이상의 제 2 소정 토오크 이상이 되는 고토오크영역에서는 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 제 1 동력 전달수단을 저토오크영역에 적합한 전달이 되도록 함과 동시에 제 2 동력 전달수단을 고토오크영역에 적합한 전달이 되도록 구성함으로써, 전동기를 더욱 적정한 운전범위에서 운전할 수 있다.
또, 본 발명의 구동장치에서, 상기 동력 전달 변환수단은, 상기 회전축을 상기 일 방향과는 반대의 다른 방향으로 이동력을 부여하는 이동력 부여수단과, 상기 회전축을 상기 일 방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축과 접속함과 동시에 상기 회전축을 상기 다른 방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속을 해제하는 접속 해제수단을 구비하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면 전동기로부터 비교적 작은 토오크를 출력할 때에는, 이동력 부여수단에 의한 다른 방향의 이동력을 이용하여 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축을 접속하고, 제 1 동력 전달수단에 의해 전동기로부터의 동력을 구동축에 전달할 수 있으며, 전동기로부터 비교적 큰 토오크를 출력할 때에는, 전동기의 자계의 작용에 의한 일 방향의 이동력을 이용하여 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축의 접속을 해제하고, 제 2 동력 전달수단에 의해 전동기로부터의 동력을 구동축에 전달할 수 있다. 따라서 전동기의 토오크를 변화하는 것만으로 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환할 수 있다. 이 경우, 상기 이동력 부여수단은, 상기 회전축에 상기 다른 방향으로 작용하는 가세력을 부여하는 스프링인 것으로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 구동장치에서 상기 제 1 동력 전달수단은 소정의 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달하는 수단이고, 상기 제 2 동력 전달수단은 변경 가능한 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달 가능한 수단인 것으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달은 소정의 변속비를 가지고 행할 수 있고, 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달은 변경 가능한 변속비를 가지고 행할 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 동력 전달수단은 무단변속기를 가지는 수단인 것으로 하거나, 유단변속기를 가지는 수단인 것으로 할 수도 있고, 토오크 컨버터를 가지는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이 토오크 컨버터를 가지는 경우, 상기 제 2 동력 전달수단은 상기 토오크 컨버터와 상기 구동축에 개재하는 변속기를 가지는 수단인 것으로 할 수도 있다.
이와 같은 제 2 동력 전달수단이 변경 가능한 변속비를 가지고 회전축의 동력을 구동축에 전달 가능한 수단인 형태의 본 발명의 구동장치에 있어서, 상기 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되어 있을 때에는, 상기 제 2 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전축의 회전에 대한 상기 구동축의 회전이 상기 제 1 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전수의 회전에 대한 상기 구동축의 회전에 동기하도록 상기 제 2 동력 전달수단을 제어하는 제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달시에 제 2 동력 전달수단을 분리하지 않아도 되고, 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달로부터 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달로의 변환을 원활하게 행할 수 있다.
본 발명의 동력 출력장치는,
구동축에 동력을 출력하는 동력 출력장치로서,
코일이 권회된 고정자와, 축방향으로의 이동이 가능하게 축 지지된 회전축에 설치되어 상기 고정자의 코일에 전류를 인가함으로써 생기는 자계의 작용에 의해 상기 회전축의 일 방향으로의 이동력을 따라 회전하는 회전자를 가지는 전동기와,
상기 회전축으로부터 상기 구동축에 동력을 전달하는 제 1 동력 전달수단과,
상기 회전축으로부터 상기 구동축에 동력을 전달하는 상기 제 1 동력 전달수단과는 다른 제 2 동력 전달수단과,
상기 회전축의 축방향으로의 이동을 따라 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환하는 동력 전달 변환수단과,
내연기관과,
상기 내연기관의 출력축과 상기 구동축과 접속되고, 전력과 동력의 입출력을 따라 상기 내연기관으로부터의 동력의 적어도 일부를 상기 구동축에 출력 가능한 전력 동력 입출력수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이 본 발명의 동력 출력장치에서는 전동기의 회전자를 축방향으로의 이동이 가능하게 축 지지된 회전축에 설치하고, 고정자의 코일에 전류를 인가함으로써 생기는 자계의 작용에 의하여 회전축의 일 방향으로의 이동력을 따라 전동기로부터 회전축에 동력을 출력한다. 이 때, 동력 전달 변환수단은, 회전축의 축방향의 이동을 따라 제 1 동력 전달수단에 의한 회전축으로부터 구동축에 동력의 전달과 제 2 동력 전달수단에 의한 회전축으로부터 구동축에의 동력의 전달을 변환하기 때문에, 전동기로부터 출력하는 구동력에 따라 발생하는 축방향의 이동력에 의하여 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환할 수 있다. 이 결과, 다수의 체결수단을 사용할 필요가 없고 간이한 구성으로 할 수 있어, 다수의 체결수단의 체결/개방을 원활하게 제어할 필요도 없다. 즉, 복잡한 제어없이 원활하게 동력의 전달을 변환할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 동력 출력장치에서, 상기 동력 전달 변환수단은 상기 전동기로부터 출력하는 토오크가 제 1 소정 토오크 미만이 되는 저토오크영역에서는 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하고, 상기 전동기로부터 출력하는 토오크가 상기 제 1 소정 토오크 이상의 제 2 소정 토오크 이상이 되는 고토오크영역에서는 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 제 1 동력 전달수단을 저토오크영역에 적합한 전달로 함과 동시에 제 2 동력 전달수단을 고토오크영역에 적합한 전달이 되도록 구성함으로써, 전동기를 더욱 적정한 운전범위에서 운전할 수 있다.
또, 본 발명의 동력 출력장치에서 상기 동력 전달 변환수단은, 상기 회전축을 상기 일 방향과는 반대의 다른 방향으로 이동력을 부여하는 이동력 부여수단과, 상기 회전축을 상기 일 방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축과 접속함과 동시에 상기 회전축을 상기 다른 방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축의 접속을 해제하는 접속 해제수단을 구비하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면 전동기로부터 비교적 작은 토오크를 출력할 때에는, 이동력 부여수단에 의한 다른 방향의 이동력을 이용하여 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축을 접속하고, 제 1 동력 전달수단에 의해 전동기로부터의 동력을 구동축에 전달할 수 있으며, 전동기로부터 비교적 큰 토오크를 출력할 때에는 전동기의 자계의 작용에 의한 일 방향의 이동력을 이용하여 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축의 접속을 해제하고, 제 2 동력 전달수단에 의해 전동기로부터의 동력을 구동축에 전달할 수 있다. 따라서 전동기의 토오크를 변화하는 것만으로 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환할 수 있다. 이 경우, 상기 이동력 부여수단은, 상기 회전축에 상기 다른 방향으로 작용하는 가세력을 부여하는 스프링인 것으로 할 수도 있다.
또한 본 발명의 동력 출력장치에서, 상기 제 1 동력 전달수단은 소정의 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달하는 수단이고, 상기 제 2 동력 전달수단은 변경 가능한 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달 가능한 수단인 것으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달은 소정의 변속비를 가지고 행할 수 있고, 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달은 변경 가능한 변속비를 가지고 행할 수 있다. 이 경우, 상기 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되어 있을 때에는, 상기 제 2 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전축의 회전에 대한 상기 구동축의 회전이 상기 제 1 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전수의 회전에 대한 상기 구동축의 회전에 동기하도록 상기 제 2 동력 전달수단을 제어하는 제어수단을 구비하는 것으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달시에 제 2 동력 전달수단을 분리하지 않아도 되고, 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달로부터 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달로의 변환을 원활하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 구동장치(20)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 2는 모터(30)의 토오크 특성과 무단변속기(50)에 의하여 변속되어 구동축(22)에 출력된 토오크와 클러치(40)의 변환 토오크와의 관계의 일례를 나타내는 설명도,
도 3은 실시예의 동력 출력장치(70)의 구성의 일례를 나타내는 구성도,
도 4는 변형예의 구동장치(20B)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 5는 변형예의 구동장치(20C)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 6은 변형예의 구동장치(20D)의 구성의 개략을 나타내는 구성도,
도 7은 변형예의 구동장치(20E)의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다.
다음에 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 실시예를 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 구동장치(20)의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다. 실시예의 구동장치(20)는 도시하는 바와 같이 배터리(38)로부터의 전력에 의해 구동하는 모터(30)와, 모터(30)의 출력축인 회전축(24)과 구동축(22)을 접속하기도 하고, 접속의 해제를 행하는 클러치(40)와, 회전축(24)에 입력축이 접속된 무단변속기(50)와, 무단변속기(50)의 출력축에 접속됨과 동시에 구동축(22)에 접속된 기어기구(52)와, 장치 전체를 컨트롤하는 전자제어유닛(60)을 구비한다.
모터(30)는 회전축(24)에 접속되어 바깥 둘레면에 영구자석이 설치된 로 터(31)와, 로터(31)의 바깥 둘레와 약간의 갭을 가지고 로터(31)를 둘러싸도록 배치되어 3상 코일(33)이 권회된 스테이터(32)를 구비하는 주지의 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 인버터(37)를 거쳐 배터리(38)에 접속되어 있다. 실시예의 회전축(24)은 도면에서 좌우방향으로의 약간의 축 이동이 가능하게 지지되어 있고, 모터(30)의 로터(31)에는 도면에서 우방향의 가세력을 부여하는 스프링(36)이 설치되어 있다. 따라서 회전축(24)은 로터(31)를 거쳐 작용하는 스프링(36)의 가세력에 의하여 도면에서 우방향으로 눌러진다. 모터(30)의 로터(31)는 스테이터(32)의 3상 코일(33)에 3상 교류를 인가함으로써 회전자계를 일으키게 하면, 통상의 모터로서의 회전 토오크를 일으킴과 동시에 솔레노이드로서도 기능하기 때문에 회전축(24)의 축방향에 스러스트력을 일으킨다. 이 스러스트력은 스테이터(32)에 일으키게 하는 자계의 강도에 따라 커진다. 상기한 바와 같이 실시예의 회전축(24)은 축방향으로 약간의 이동이 가능하게 지지되어 있기 때문에, 스러스트력이 스프링(36)의 가세력에 저항하는 방향으로 작용하게 하면, 스테이터(32)에 일으키게 하는 자계의 강도에 따라 회전축(24)을 그 축방향으로 이동시킬 수 있다. 또한 스테이터(32)의 자계의 강도는 모터(30)로부터 출력하는 토오크의 크기에 비례하기 때문에, 모터(30)로부터 출력하는 토오크의 크기에 따라 회전축(24)을 그 축방향으로 이동시킬 수 있다.
클러치(40)는 회전축(24)에 연결된 입력측의 복수의 디스크와 구동축(22)에 연결된 출력측의 복수의 디스크에 의하여 구성되어 있고, 스프링(36)의 가세력에 의하여 회전축(24)이 도면에서 우방향으로 이동하여 입력측의 복수의 디스크와 출 력측의 복수의 디스크에 마찰력을 부여하고 있을 때에 회전축(24)과 구동축(22)을 접속하고, 회전축(24)이 스프링(36)의 가세력에 저항하여 도면에서 좌측으로 이동하여 입력측의 복수의 디스크와 출력측의 복수의 디스크의 마찰력을 해제하였을 때에 회전축(24)과 구동축(22)의 접속을 해제한다.
무단변속기(50)는, 예를 들면 토로이달식의 무단변속기나 벨트식의 무단변속기로서 구성되어 있고, 그 입력축은 회전축(24)에 접속되어 있고, 그 출력축은 기어기구(52)를 거쳐 구동축(22)에 접속되어 있다.
기어기구(52)는 예를 들면 유성기어에 의해 구성되어 있고, 무단변속기(50)가 최대 증속의 변속비일 때에 무단변속기(50)와 기어기구(52)의 전체의 기어비가 값 1이 되도록, 즉 회전축(24)의 회전수와 구동축(22)의 회전수가 일치하도록 그 기어비가 설정되어 있다. 따라서 클러치(40)에 의해 회전축(24)과 구동축(22)을 접속하고 있을 때에는 무단변속기(50)를 최대 증속의 변속비가 되도록 함으로써 모터(30)로부터의 토오크를 클러치(40)를 거쳐 구동축(22)에 출력할 수 있게 된다.
전자제어유닛(60)은, 중앙연산처리회로인 CPU(62)를 중심으로 하는 마이크로컴퓨터로서 구성되어 있고, CPU(62) 외에 처리프로그램 등을 기억하는 ROM(64)이나 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(66), 도시 생략한 입출력 포트 등을 구비한다. 전자제어유닛(60)에는 모터(30)의 로터(31)의 회전위치를 검출하는 회전위치 검출센서(34)로부터의 회전위치나 인버터(37)의 내부에 설치된 도시 생략한 전류센서로부터의 모터(30)에 인가되는 상전류, 모터(30)로부터 출력해야 할 요구 토오크로서의 토오크지령 등이 입력 포트를 거쳐 입력되어 있다. 또 전자제어유닛(60)으로부 터는 인버터(37)의 복수의 스위칭소자에의 스위칭제어신호나 무단변속기(50)의 변속비를 변경하기 위한 도시 생략한 엑츄에이터에의 구동신호 등이 출력 포트를 거쳐 출력되고 있다.
다음에 이와 같이 하여 구성된 구동장치(20)의 동작에 대하여 설명한다. 모터(30)의 토오크지령이 작을 때에는 스테이터(32)에 생기는 자계의 강도도 작은 것이 되기 때문에, 로터(31)에 생기는 스러스트력도 작다. 이 때문에 클러치(40)는 스프링(36)의 가세력에 의하여 회전축(24)과 구동축(22)을 접속하는 상태가 된다. 따라서 전자제어유닛(60)에 의해 토오크지령에 의거하여 모터(30)를 구동 제어하면, 모터(30)로부터 출력된 토오크는 클러치(40)를 거쳐 구동축(22)에 출력된다. 한편, 모터(30)의 토오크지령이 클 때에는 스테이터(32)에 생기는 자계의 강도도 큰 것이 되기 때문에, 로터(31)에 생기는 스러스트력도 크다. 이 때문에 이 스러스트력에 의해 회전축(24)은 스프링(36)의 가세력에 저항하여 도면에서 좌측으로 이동하고, 클러치(40)에 의한 회전축(24)과 구동축(22)의 접속을 해제한다. 따라서 전자제어유닛(60)에 의해 토오크지령에 의거하여 모터(30)를 구동 제어하면, 모터(30)로부터 출력된 토오크는 무단변속기(50)와 기어기구(52)를 거쳐 구동축(22)에 출력되게 된다. 이때 무단변속기(50)의 변속비를 감속측으로 변경하면 모터(30)로부터 출력된 토오크는 증폭되어 구동축(22)에 출력된다.
도 2는 모터(30)의 토오크특성과 무단변속기(50)에 의해 변속되어 구동축(22)에 출력된 토오크와 클러치(40)의 변환 토오크와의 관계의 일례를 나타내는 설명도이다. 지금, 로터(31)에 작용하는 스러스트력에 의하여 클러치(40)의 접속 이 해제되는 토오크가 모터(30)로부터 출력 가능한 최대 토오크보다 작은 토오크(예를 들면 최대 토오크의 절반, 이하 「전달 변환 토오크」라 한다.)가 되도록 가세력을 부여하는 스프링(36)을 설계하면 모터(30)의 토오크지령이 이 전달 변환 토오크 미만일 때에는 클러치(40)에 의해 회전축(24)과 구동축(22)을 접속한 상태에서 모터(30)로부터의 토오크를 구동축(22)에 출력하고, 모터(30)의 토오크지령이 이 전달 변환 토오크 이상일 때에는 클러치(40)에 의한 회전축(24)과 구동축(22)의 접속을 해제한 상태에서 무단변속기(50)에 의한 변속을 가지고 모터(30)로부터의 토오크를 구동축(22)에 출력할 수 있다. 따라서 구동축(22)에 고토오크가 요구되었을 때에는 토오크지령을 전달 변환 토오크 이상의 토오크로 하여 모터(30)를 구동함과 동시에 모터(30)로부터의 토오크가 요구되는 토오크가 되도록 무단변속기(50)의 변속비를 변경하면 된다. 또한 모터(30)의 토오크지령이 전달 변환 토오크 미만일 때에는, 클러치(40)에 의하여 회전축(24)과 구동축(22)이 접속되어 있기 때문에, 무단변속기(50)의 변속비를 최대 증속측으로 변경하여 무단변속기(50)와 기어기구(52)를 거쳤을 때에 회전축(24)의 회전수와 구동축(22)의 회전수가 일치하도록 하면 된다.
이상 설명한 실시예의 구동장치(20)에 의하면, 모터(30)로부터 전달 변환 토오크 미만의 토오크를 출력할 때에는, 클러치(40)에 의해 모터(30)의 출력축인 회전축(24)과 구동축(22)을 접속하여 모터(30)로부터의 토오크를 클러치(40)를 거쳐 구동축(22)에 출력하고, 모터(30)로부터 전달 변환 토오크 이상의 토오크를 출력할 때에는 클러치(40)에 의한 회전축(24)과 구동축(22)의 접속을 해제하여 모터(30)로 부터의 토오크를 무단변속기(50)의 변속을 따라 구동축(22)에 출력할 수 있다. 또한 모터(30)로부터의 출력 토오크의 크기를 변경하는 것만으로 자동적으로 클러치(40)에 의한 회전축(24)과 구동축(22)의 접속과 접속의 해제를 행하여 클러치(40)를 거쳐 구동축(22)에 출력하는 토오크의 전달경로와 무단변속기(50)를 거쳐 구동축(22)에 출력하는 토오크 전달경로를 변환할 수 있다. 이 결과, 간이한 구성으로 모터(30)로부터 구동축(22)에의 토오크의 출력경로를 변환할 수 있음과 동시에 복잡한 제어를 행하지 않고 모터(30)로부터 구동축(22)에의 토오크의 출력경로를 변환할 수 있다.
다음에 본 발명의 일 실시예로서의 동력 출력장치(70)에 대하여 설명한다. 도 3은 실시예의 동력 출력장치(70)의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다. 실시예의 동력 출력장치(70)는 도시하는 바와 같이 상기한 실시예의 구동장치(20)와, 구동장치(20)의 회전축(24)에 출력축(74)을 거쳐 접속된 동력장치(72)를 구비한다. 동력장치(72)는 가솔린이나 경유 등의 탄화수소계 연료를 사용하여 동력을 출력하는 엔진(76)과, 엔진(76)의 크랭크샤프트(77)에 복수의 피니언기어(83)를 묶는 캐리어(84)가 접속됨과 동시에 출력축(74)에 링기어(82)가 접속된 유성기어기구(80)와, 이 유성기어기구(80)의 선기어(81)에 동력을 입출력함과 동시에 배터리(38)에 인버터(79)를 거쳐 접속된 모터(78)를 구비한다.
이 동력 출력장치(70)에서는 엔진(76)으로부터 출력되는 동력과 모터(78)로부터 입출력되는 동력을 통합하여 회전축(24)에 출력하고, 이것을 모터(30)로부터 출력하는 토오크에 의해 구동축(22)으로의 전달경로를 변환하여 구동축(22)에 출력 한다. 따라서 클러치(40)에 의해 회전축(24)과 구동축(22)이 접속되어 있을 때에는 모터(30)로부터 출력된 토오크와 동력 출력장치(70)로부터 출력축(74)에 출력된 토오크와의 합의 토오크를 직접 구동축(22)에 출력하고, 클러치(40)에 의한 회전축(24)과 구동축(22)의 접속이 해제되어 있을 때에는 모터(30)로부터 출력된 토오크와 동력 출력장치(70)로부터 출력축(74)에 출력된 토오크와의 합의 토오크를 무단변속기(50)의 변속비에 의한 변속을 가지고 구동축(22)에 출력할 수 있다.
이상 설명한 실시예의 동력 출력장치(70)에 의하면, 동력장치(72)로부터 출력축(74)에 출력된 토오크를, 모터(30)로부터 전달 변환 토오크 미만의 토오크를 출력할 때에는 모터(30)로부터의 토오크와의 합으로서 직접 구동축(22)에 출력하고, 모터(30)로부터 전달 변환 토오크 이상의 토오크를 출력할 때에는 모터(30)로부터의 토오크와의 합으로서 무단변속기(50)의 변속을 따라 구동축(22)에 출력할 수 있다. 또한 모터(30)로부터의 출력 토오크의 크기를 변경하는 것만으로 자동적으로 클러치(40)에 의한 회전축(24)과 구동축(22)의 접속과 접속의 해제를 행하고, 동력장치(72)로부터 출력축(74)에 출력된 토오크를 모터(30)로부터의 토오크와의 합으로서 직접 구동축(22)에 출력하는 전달경로와 무단변속기(50)를 거쳐 구동축(22)에 출력하는 전달경로를 변환할 수 있다. 이 결과, 간이한 구성으로 동력장치(72)나 모터(30)로부터 구동축(22)에의 토오크의 출력경로를 변환할 수 있음과 동시에 복잡한 제어를 행하지 않고 동력장치(72)나 모터(30)로부터 구동축(22)에의 토오크의 출력경로를 변환할 수 있다.
실시예의 구동장치(20)나 동력 출력장치(70)에서의 구동장치(20)에서는 스테 이터(32)의 자계에 대하여 회전축(24)은 도 1에서 좌방향의 스러스트력을 받아 이동하는 것으로 하였으나, 회전축(24)은 도 1에서 우방향의 스러스트력을 받아 이동하는 것으로 하여도 된다. 이 경우, 스프링(36)은 회전축(24)이 스러스트력을 받아 이동하였을 때에 클러치(40)에 의해 회전축(24)과 구동축(22)의 접속이 해제되도록 로터(31)를 가세하도록 설치하면 된다.
실시예의 구동장치(20)나 동력 출력장치(70)에서의 구동장치(20)에서는 클러치(40)에 의해 회전축(24)과 구동축(22)이 접속되어 있을 때에는, 무단변속기(50)의 변속비를 최대 증속측으로 하여 무단변속기(50)와 기어기구(52)를 거쳤을 때에 회전축(24)의 회전수와 구동축(22)의 회전수가 일치하도록 하였으나, 클러치(40)에 의하여 회전축(24)과 구동축(22)이 접속되어 있을 때에 무단변속기(50)와 기어기구(52)를 거쳐 회전축(24)의 회전수와 구동축(22)의 회전수가 일치하면 되기 때문에, 무단변속기(50)의 변속비가 최대 증속측과는 다른 변속비일 때에 무단변속기(50)와 기어기구(52)를 거쳐 회전축(24)의 회전수와 구동축(22)의 회전수가 일치하도록 하여도 된다.
실시예의 구동장치(20)나 동력 출력장치(70)에서의 구동장치(20)에서는 무단변속기(50)와 구동축(22)의 사이에 기어기구(52)를 개재시키는 것으로 하였으나, 이와 같은 기어기구(52)는 구비하지 않고, 무단변속기(50)와 구동축(22)을 직접 연결하는 것으로 하여도 된다.
실시예의 구동장치(20)나 동력 출력장치(70)에서의 구동장치(20)에서는 모터(30)의 출력축인 회전축(24)에 토로이달식의 무단변속기 또는 벨트식 무단변속기 인 무단변속기(50)를 접속하는 것으로 하였으나, 이 밖의 형식의 무단변속기를 접속하는 것으로 하여도 좋고, 또는 도 4의 변형예의 구동장치(20B)에 예시하는 바와 같이 무단변속기(50) 대신에 유단변속기(50B)를 접속하는 것으로 하여도 된다. 이 경우, 유단변속기(50B)에 접속하는 기어기구(52B)는 클러치(40)에 의해 회전축(24)과 구동축(22)이 접속되어 있을 때에 유단변속기의 최대 증속측의 변속단 또는 다른 변속단일 때에 유단변속기와 기어기구(52B)를 거쳐 회전축(24)의 회전수와 구동축(22)의 회전수가 일치하도록 기어비를 설정하면 된다.
실시예의 구동장치(20)나 동력 출력장치(70)에서의 구동장치(20)에서는 모터(30)의 출력축인 회전축(24)에 무단변속기(50)를 접속하는 것으로 하였으나, 클러치(40)에 의해 회전축(24)과 구동축(22)을 접속하고 있을 때에 회전축(24)의 회전수와 구동축(22)의 회전수가 일치하면 되기 때문에, 도 5의 변형예의 구동장치(20C)에 예시하는 바와 같이 무단변속기(50) 대신에 토오크 컨버터(51)를 접속하는 것으로 하여도 된다. 이 경우, 토오크 컨버터(51)가 미끄러질 수 있기 때문에, 기어기구(52)를 구비하지 않는 것으로 할 수 있다. 이 토오크 컨버터(51)를 구비하는 경우, 도 6의 변형예의 구동장치(20D)에 예시하는 바와 같이 토오크 컨버터(51)와 구동축(22)의 사이에 무단변속기(50D)를 구비하는 것으로 하여도 되고, 도 7의 변형예의 구동장치(20E)에 예시하는 바와 같이 모터(30)와 토오크 컨버터(51) 사이에 무단변속기(50E)를 구비하는 것으로 하여도 된다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은 구동장치나 동력 출력장치의 제조산업 등에 이용 가능하다.

Claims (15)

  1. 구동축에 구동력을 출력하는 구동장치에 있어서,
    코일이 권회된 고정자와, 축방향으로의 이동이 가능하게 축 지지된 회전축에 설치되어 상기 고정자의 코일에 전류를 인가함으로써 생기는 자계의 작용에 의하여 상기 회전축의 일 방향으로의 이동력을 따라 회전하는 회전자를 가지는 전동기와,
    상기 회전축으로부터 상기 구동축으로 동력을 전달하는 제 1 동력 전달수단과,
    상기 회전축으로부터 상기 구동축으로 동력을 전달하는 상기 제 1 동력 전달수단과는 다른 제 2 동력 전달수단과,
    상기 회전축의 축방향으로의 이동을 따라 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환하는 동력 전달 변환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동력 전달 변환수단은, 상기 전동기로부터 출력되는 토오크가 제 1 소정 토오크 미만이 되는 저토오크영역에서는 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하고, 상기 전동기로부터 출력하는 토오크가 상기 제 1 소정 토오크 이상의 제 2 소정 토오크 이상이 되는 고토오크영역에서는 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하는 수단인 것을 특징으로 하는 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 동력 전달 변환수단은, 상기 회전축을 상기 일 방향과는 반대의 다른 방향으로 이동력을 부여하는 이동력 부여수단과, 상기 회전축을 상기 일 방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축과 접속함과 동시에 상기 회전축을 상기 다른방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축과의 접속을 해제하는 접속 해제수단을 구비하는 수단인 것을 특징으로 하는 구동장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이동력 부여수단은, 상기 회전축에 상기 다른 방향으로 작용하는 가세력을 부여하는 스프링인 것을 특징으로 하는 구동장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 동력 전달수단은, 소정의 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달하는 수단이고,
    상기 제 2 동력 전달수단은, 변경 가능한 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달 가능한 수단인 것을 특징으로 하는 구동장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 동력 전달수단은, 무단변속기를 가지는 수단인 것을 특징으로 하 는 구동장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 동력 전달수단은, 유단변속기를 가지는 수단인 것을 특징으로 하는 구동장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 동력 전달수단은, 토오크 컨버터를 가지는 수단인 것을 특징으로 하는 구동장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 동력 전달수단은, 상기 토오크 컨버터와 상기 구동축에 개재하는 변속기를 가지는 수단인 것을 특징으로 하는 구동장치.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되어 있을 때에는 상기 제 2 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전축의 회전에 대한 상기 구동축의 회전이 상기 제 1 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전수의 회전에 대한 상기 구동축의 회전에 동기하도록 상기 제 2 동력 전달수단을 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  11. 구동축에 동력을 출력하는 동력 출력장치에 있어서,
    코일이 권회된 고정자와, 축방향으로의 이동이 가능하게 축 지지된 회전축에 설치되어 상기 고정자의 코일에 전류를 인가함으로써 생기는 자계의 작용에 의하여 상기 회전축의 일 방향으로의 이동력을 따라 회전하는 회전자를 가지는 전동기와,
    상기 회전축으로부터 상기 구동축에 동력을 전달하는 제 1 동력 전달수단과,
    상기 회전축으로부터 상기 구동축에 동력을 전달하는 상기 제 1 동력 전달수단과는 다른 제 2 동력 전달수단과,
    상기 회전축의 축방향으로의 이동을 따라 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달과 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 변환하는 동력 전달 변환수단과,
    내연기관과,
    상기 내연기관의 출력축과 상기 구동축에 접속되고, 전력과 동력의 입출력을 따라 상기 내연기관으로부터의 동력의 적어도 일부를 상기 구동축에 출력 가능한 전력 동력 입출력수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 출력장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 동력 전달 변환수단은, 상기 전동기로부터 출력하는 토오크가 제 1 소정 토오크 미만이 되는 저토오크영역에서는 상기 제 1 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하고, 상기 전동기로부터 출력하는 토오크가 상기 제 1 소정 토오크 이상의 제 2 소정 토오크 이상이 되는 고토오크영역에서는 상기 제 2 동력 전달수단에 의한 동력의 전달을 행하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 동력 전달 변환수단은, 상기 회전축을 상기 일 방향과는 반대의 다른 방향으로 이동력을 부여하는 이동력 부여수단과, 상기 회전축을 상기 일 방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축과 접속함과 동시에 상기 회전축을 상기 다른 방향으로 이동시켰을 때에 상기 회전축과 상기 구동축의 접속을 해제하는 접속 해제수단을 구비하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 동력 전달수단은, 소정의 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달하는 수단이고,
    상기 제 2 동력 전달수단은, 변경 가능한 변속비를 가지고 상기 회전축의 동력을 상기 구동축에 전달 가능한 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 접속 해제수단에 의해 상기 회전축과 상기 구동축이 접속되어 있을 때에는 상기 제 2 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전축의 회전에 대한 상기 구동축의 회전이 상기 제 1 동력 전달수단에서의 동력의 전달에 의한 상기 회전수의 회전에 대한 상기 구동축의 회전에 동기하도록 상기 제 2 동력 전달수단을 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 출력장치.
KR1020077029025A 2005-08-31 2006-08-30 구동장치 및 이것을 구비하는 동력 출력장치 KR100914989B1 (ko)

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JP2005251842A JP4207939B2 (ja) 2005-08-31 2005-08-31 駆動装置およびこれを備える動力出力装置
JPJP-P-2005-00251842 2005-08-31

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