KR950004792B1 - Transmission - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치를 개략적으로 나타내는 구성설명도.1 is a schematic configuration diagram showing a power transmission device having a starting function of an engine according to an embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치를 나타내는 제1도와 같은 구성설명도.2 is a configuration explanatory diagram like FIG. 1 showing a power transmission device having a starting function for an engine according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치 11 : 차동치차장치10: power transmission unit with engine starting function 11: differential gear
11a : 입력축 11b : 출력축11a:
11c : 제3축 12 : 유성치차차동장치11c: 3rd axis 12: planetary differential gear
12a : 유성치차 12b : 캐리어12a:
12c : 태양치차 12d : 인터널기어12c: Sun gear 12d: Internal gear
13 : 제1의 회전전기(電機) 14 : 제2의 회전전기13: first rotating
18 : 제어장치 E : 엔진18: controller E: engine
본 발명은 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치에 관한 것으로, 좀 더 상세히 말하면 엔진의 시동기능 및 엔진의 구동축의 회전을 무단변속시키는 기능을 갖춘 동력전달장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power transmission device having a starting function of an engine, and more particularly, to a power transmission device having a function of continuously changing the rotation of a drive shaft of an engine and a starting function of an engine.
종래, 엔진의 시동기능과 동시에 무단변속기능을 갖춘 동력전달장치는 존재치 않는다. 종래에는 엔진의 시동장치와 엔진의 구동축의 회전을 무단변속시키는 장치와는 전혀 별개의 구성으로 되고, 전자는 예로써, 일본국 특공소 61-54949호 공보 등에 또는 후자는, 예로써, 일본국 특개소 63-266251호 공보 등에 개시되어 있는 것 등이 알려져 있다.Conventionally, there is no power transmission device having a continuously variable transmission function at the same time as an engine starting function. Conventionally, the engine has a completely different configuration from the starter of the engine and the apparatus for continuously variable rotation of the drive shaft of the engine. The former is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-54949 or the latter, for example. What is disclosed in Unexamined-Japanese-Patent No. 63-266251 etc. is known.
그러나 엔진의 시동장치 및 무단변속장치는 상술한 바와 같이 각각 별개의 장치이기 때문에, 이들의 각각을 따로 제조, 장착하지 않으면 안되고, 또 장착공간 즉, 예로써, 자동차의 엔진실에 있어서의 장착공간도 상당히 필요할 뿐만 아니라 전체중량도 상당히 커지는 문제가 있었다.However, since the starting device and the continuously variable transmission of the engine are separate devices as described above, each of them must be manufactured and mounted separately, and a mounting space, i.e., a mounting space in the engine compartment of a vehicle, for example. There is also a need to considerably increase the overall weight is also quite large.
본 발명의 목적은, 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 하나의 유닛으로 구성되는 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power transmission device having a starting function of an engine composed of one unit, which has been made to solve such a conventional problem.
본 발명의 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치는, 엔진의 구동축에 접속된 입력축, 출력축 및 이들 각 입력축과 출력축의 회전수에 의해 회전속도가 결정되는 제3축을 갖는 차동치차장치와, 상기 제3축에 회전축이 접속된 제1의 회전전기와, 상기 출력축에 회전축이 접속된 제2의 회전전기와, 상기 제1 및 제2의 회전전기를 제어하는 제어장치를 포함해서 구성되어 있다.A power transmission device having a starting function of an engine of the present invention includes a differential gear device having an input shaft connected to a drive shaft of an engine, an output shaft, and a third shaft whose rotation speed is determined by the rotation speed of each of the input shafts and output shafts, And a first rotating electric machine connected to three axes of rotation, a second rotating electric machine connected to the output shaft, and a controller for controlling the first and second rotary electric machines.
본 발명의 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치에 의하면, 엔진을 시동시킬 경우, 차동치차장치의 소정회전부분(치차)을 고정시키고, 제1의 회전전기를 전동기로서 사용하여 제3축을 구동회전시킨다. 이와같이 하여 제1의 회전전기의 구동회전력이 차동치차장치를 거쳐서 그 입력축 즉, 엔진의 구동축에 전달되고, 엔진이 시동된다.According to the power transmission device having a starting function of the engine of the present invention, when starting the engine, the predetermined rotation part (gear) of the differential gear is fixed, and the third shaft is driven and rotated using the first rotating electric machine as the electric motor. Let's do it. In this way, the drive rotational force of the first rotary electric machine is transmitted to the input shaft, that is, the drive shaft of the engine, via the differential gear, and the engine is started.
엔진시동 후의 아이들회전상태는 제1의 회전전기를 무부하상태로 놔둠으로써 이루어진다. 즉, 이와같이 함으로써 차동치차장치에 있어서 그 입력축에 연결된 치차가 공회전하므로 출력축으로의 회전력의 전달은 일어나지 않는다.The idle rotation state after engine start is made by leaving a 1st rotating electric machine in a no load state. In other words, in this manner, since the gear connected to the input shaft is idling in the differential gear device, no rotational force is transmitted to the output shaft.
다음에, 예를들면, 자동차의 경우에 이것을 주행상태로 하기 위해서는, 제1의 회전전기를 발전기로서 사용하고 그 부하를 상승시킨다. 이와같이 하여 제3축에 제1의 회전전기에 의한 부하토크가 발생하고, 그 반력에 의한 토크가 생기고 차동치차장치에 있어서의 출력축이 회전한다. 이 출력축의 일단에는 제2의 회전전기가 접속되어 있고, 이 제2의 회전전기에 제1의 회전전기에서 발전한 발전전력을 공급하여 전동기로서 사용함으로써, 제2의 회전전기의 토크와 상술한 반력에 의한 토크의 합이 출력축으로 나타난다. 또, 이 동력전달장치를 자동차에 사용할 경우, 후진동작에 대해서는 제1의 회전전기를 무부하로 하고, 제2의 회전전기를 전동기로 하여 이것을 역전구동시킴으로써 출력축이 역회전되게 된다.Next, for example, in the case of an automobile, in order to make this a running state, a 1st rotating electric machine is used as a generator, and the load is raised. In this way, the load torque by the first rotary electric machine is generated on the third axis, the torque by the reaction force is generated, and the output shaft in the differential gear is rotated. A second rotary electric machine is connected to one end of the output shaft, and the second rotary electric machine is supplied with the generated electric power generated by the first rotary electric motor to be used as an electric motor, whereby the torque of the second rotary electric machine and the reaction force described above. The sum of the torques by is represented by the output shaft. In addition, when the power transmission device is used in an automobile, the output shaft is reversely rotated by reversing and driving the first rotary electric motor without the load and the second rotary electric motor as the electric motor for the reverse operation.
다음에는, 본 발명의 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치를 첨부된 도면의 실시예에 관해 좀 더 상세히 설명한다.Next, the power transmission device with a starting function of the engine of the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments of the accompanying drawings.
제1도에는 본 발명의 한 실시예에 관한 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치(이하 간단히 동력전달장치라 한다)(10)이 도시되어 있다. 이 동력전달장치(10)은, 엔진 E의 구동축에 접속된 입력축(11a)와, 출력축(11b)와, 이들 각 입력축(11a), (11b)의 회전수에 의해 회전속도가 결정되는 제3축(11c)를 갖는 차동치차장치(11)을 갖추고 있다. 이 차동치차장치(11)은 제1도에 도시된 바와 같이 유성치차차동장치(12)를 포함하고, 입력축(11a)은 유성치차(12a)를 연결하는 캐리어(12b)에 접속되고 또, 제3축(11c)는 태양치차(12c)에 접속되어 있다.1 shows a power transmission device (hereinafter simply referred to as a power transmission device) 10 having a starting function of an engine according to an embodiment of the present invention. The
유성치차(12a)와 물려 있는 인터널기어(12d)의 보스부에는 피니언기어(11d)가 부착되어 있고, 이 피니언기어(11d)는 아이들기어(11e)를 거쳐서 출력축(11b)에 부착된 피니언(11f)와 물려 있다. 제3축(11c)는 제1의 회전전기(13)에 접속되고 또, 출력축(11b)의 일단은 제2의 회전전기(14)에 접속되어 있다. 이들의 각 회전전기(13)에 접속되고 또, 출력축(11b)의 일단은 제2의 회전전기(14)에 접속되어 있다. 이들의 각 회전전기(13), (14)는 제1의 전력변환기(15) 및 제2의 전력변환기(16)을 거쳐서 배터리(17)로 전기적으로 접속됨과 동시에, 상호간에 전기적으로 접속되어 있다. 이 전력변환기(15), (16)은 회전전기(13), (14)가 교류형인 것일 경우에는 직류-교류를 변환시키는 것이고, 또, 직류형인 것일 경우에는 승압용의 것을 사용한다. 그리하여, 각 회전전기(13), (14)는 각각 제1 및 제2의 전격변환기(15), (16)을 거쳐서 전기적으로 접속된 제어장치(18)에 의해 제어된다.The
또, 제1도에 있어서, 부호 19는 출력축(11b)의 회전을 변속시켜 최종적인 출력회전을 얻기 위한 변속기, 20은 인터널기어(12d)의 회전을 정지시키는 브레이크장치를 각각 표시하고 있다.In Fig. 1,
다음에, 본 실시예의 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치(10)의 동작을 자동차에 설치한 경우를 예로써 설명한다.Next, the case where the operation | movement of the
먼저, 엔진 E를 시동시킬 경우는, 차동치차장치(11)에 있어서의 유성치차차동장치(12)의 인터널기어(12d)를 주위에 배치된 브레이크장치(20)에 의해 고정시키고, 제어장치(18)에 의해 제1의 회전전기(13)이 전동기로서 배터리(17)로부터 제1의 전력변환기(15)를 거치는 전력에 의해 구동되도록 제어된다. 이렇게 하여 차동치차장치(11)의 제3축(11c)가 회전되고, 이 회전은 태양치차(12c) 및 유성치차(12a)를 통함으로써 감속되어 캐리어(12b)를 회전시키고, 이렇게 함으로써 입력축(11a)를 회전시키고 엔진 E를 시동시킨다.First, when starting the engine E, the internal gear 12d of the
엔진 E가 시동되면, 즉시, 유성치차차동장치(12)의 인터널기어(12d)를 고정시키고 있는 브레이크장치(20)이 해제됨과 동시에 제어장치(18)에 의해 제1의 회전전기(13)이 전동기로서 역할하는 동작도 해제되어 무부하(계자전류 0)상태가 된다. 이렇게 되면 입력축(11a)의 회전은 유성치차차동장치(12)내에 있어서의 태양치차(12c)의 공회전에 따라 인터널기어(12d)로 전달되지 않고, 따라서 출력축(11b)의 회전도 일어나지 않는다. 이 상태로 아이들회전 즉, 난기운전이 되는 것이다.When the engine E is started immediately, the
다음에, 자동차를 발진시킬 경우에는, 제어장치(18)에 의해 제1의 회전전기(13)을 발전기로서 사용하고, 이에 의해 제3축(11c)에 부하토크가 생긴다. 이 결과, 그 반력으로서 유성치차차동장치(12)의 인터널기어(12d)가 회전하고, 이 회전토크는 피니언기어(11d), 아이들기어(11e) 및 피니언기어(11f)를 거쳐서 출력축(11b)에 전달된다. 이때, 발전기로서 사용된 제1의 회전전기(13)에서 나오는 발전전력은 제1 및 제2의 전력변환기(15), (16)을 거쳐서 제2의 회전전기(14)으로 공급되고, 제2의 회전전기(14)가 전동기로서 상술한 전력으로 구동된다. 그렇기 때문에, 출력축(11b)에는 상술한 유성치차차동장치(12)에서 오는 회전토크와 제2의 회전전기(14)의 회전토크와의 총화의 토크가 발생한다. 이에 의한 출력축(11b)의 회전은 변속기(19)를 거치면서 변속되고, 최종적으로 출력된다.Next, when starting a car, the
그런데, 유성치차차동장치(12)에 있어서, 제3축(11c)의 회전속도를 N1, 인터널기어(12d)의 회전속도를 N2, 캐리어(12b)의 회전속도를 N3라 하였을 때, 각 회전속도의 관계는,By the way, in the planetary gear
[수학식 1][Equation 1]
의 식으로 나타낼 수 있다. 단, k=태양치차의 치수/인터널기어의 치수이다.It can be expressed as Where k is the dimension of the sun gear / internal gear.
이 식은, 입력축(11a)와 제3축(11c)의 회전속도가 결정되면, 출력축(11b)의 회전속도가 결정된다는 것을 의미한다. 그리하여, 엔진 E를 시동시켜 자동차를 발진시키고 서서히 가속시킬 경우, 엔진 E 즉, 입력축(11a)의 회전수가 일정하다고 가정하더라도 제어장치(18)이 발전기로서 작용되고 있는 제1의 회전전기(13)의 계자전류를 증가시켜, 그 발전량을 증가시키면 제3축(11c)에 생기는 부하토크는 제1의 회전전기(13)의 발전량의 증가에 대응해서 증대하고, 따라서 유성치차차동장치(12)가 받는 반력도 커져, 인터널기어(12d)의 회전이 증속(增速)한다. 이와 동시에 제1의 회전전기(13)으로부터 나오는 발전전력으로 구동되는 제2의 회전전기(14)의 회전토크도 크게 되고, 그 결과, 그 총화의 회전토크를 발생시키는 출력축(11b)의 회전은 무단계로 변속된다. 즉, 본 실시예의 동력전달장치(10)은 자동차가 발진한 다음 엔진 E의 회전에 대해 제3축(11c)의 회전을 제어장치(18)에 의해 자유로이 선택하므로써 출력축(11b)에 대해서 변속하는 무단변속기구로서 기능한다.This equation means that, when the rotational speeds of the
또, 자동차를 후진시킬 경우에는, 변속기(19)에 의해 최종출력을 역회전시키든가, 또는 제1의 회전전기(13)을 무부하로 하고 유성치차차동장치(12)을 상술한 아이들회전상태로 한 상태에서 제1의 회전전기(14)를 전동기로 하여 배터리(17)으로부터 나오는 전력에 의해 역전구동되도록 제어장치(18)로 제어함으로써 출력측(11b)를 반대방향으로 회전시키면 좋다.When the vehicle is reversed, the final output is reversed by the
또, 이 실시예의 동력전달장치(10)에 있어서, 제1의 회전전기(13)를 발전기로서 사용할 경우의 발생전력의 일부 또는 전부를 배터리(17)의 충전용 또는 다른 전기부하에 공급해도 좋고, 발진 또는 주행시 출력축(11b)에 주는 제2의 회전전기(14)에 의한 회전토크를 발생시키기 위한 구동전류를 배터리(17)로부터 공급할 수도 있다. 또, 자동차의 감속에 있어서는 제2의 호전전기(14)가 발전기로서 사용되도록 제어함으로써 회생제동(回生制動)시킬 수 있다.In the
또, 그 외에 고속주행에 있어서 유성치차차동장치(12)를 록업(Lock-up)시키도록 하는 것도 가능하고, 이때 제1 및 제2의 회전전기(13), (14)의 어느쪽이든 한 쪽 또는 양 쪽을 발전기로서 사용하고, 상술한 바와 같이 배터리(17)에 대한 충전 또는 다른 전기부하에 대해 전력공급을 해도 좋다.In addition, it is also possible to lock up the planetary gear
제2도는 제1도에 도시된 실시예의 동력전달장치(10)에 있어서, 입력축(11a), 제3축(11c) 및 출력축(11b)를 동일축 상에 배치한 다른 실시예에 관한 동력전달장치(21)을 나타내고 있다. 그러나, 이 실시예의 동력전달장치(21)의 구성은 기본적으로 제1도의 실시예의 것과 하등 다른 점이 없고, 따라서, 동일부분 또는 상당한 부분에는 동일한 참조부호를 붙여 이에 대한 설명을 생략한다. 또, 제2도에 있어서 부호 22는 자동차의 구동바퀴를 표시하고 있으나, 제1 및 제2의 전력변환기(15), (16), 배터리(17) 및 제어장치(18)은 생략되어 있다. 그리고, 전력변환기(15), (16)과 변속기(19)는 반드시 필요한 것은 아니다. 또, 변속기(19)는 감속기여도 좋다는 것은 두 말할 필요 없다.2 is a power transmission system according to another embodiment in which the
상술한 2가지의 실시예는 어느 것이나 자동차에 설치하는 경우에 대한 설명이었으나, 그 사용에 대해서는 자동차에 한정된 것만은 아니다.The above two embodiments have been described for the case in which any of them are installed in an automobile, but the use thereof is not limited to the automobile.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 엔진의 시동기능을 갖춘 동력전달장치에 따르면, 엔진의 시동장치와 무단변속장치를 한 유닛으로 하여 구성할 수 있기 때문에 제조 조립에 있어서의 용이성, 장착공간의 확보의 용이성과, 작은 공간화, 중량의 경감화 그리고 동력전달손실의 억제 등 많은 점에 있어서 우수한 효과를 발휘한다.As described above, according to the power transmission device having the starting function of the engine of the present invention, since the engine starting device and the continuously variable transmission can be configured as one unit, it is easy to manufacture and secure the mounting space. It has excellent effects in many aspects, such as ease of use, small space, weight reduction, and suppression of power transmission loss.
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