JP2004058921A - ハイブリッド車両用動力伝達装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃費が良好で体格が比較的コンパクトであり、産業車両に適した変速段数のハイブリッド車両用動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】駆動源としてエンジン１４と電動モータ１６とを有し、出力軸２６を介して車軸に駆動力を伝達可能なハイブリッド車両用動力伝達装置であって、エンジン１４の回転に伴って回転するサンギア２４、電動モータ１６の出力に連結するキャリア２８、及びリングギア３２を備える遊星歯車機構１８と、キャリア２８の回転を選択的に出力軸２６に伝達可能な第１クラッチＣ１と、リングギア３２の回転を選択的に出力軸２６に伝達可能な第２クラッチＣ２と、リングギア３２の回転を選択的に固定可能な第１ブレーキＢ１と、キャリア２８の回転を選択的に固定可能な第２ブレーキＢ２と、を備えるハイブリッド車両用動力伝達装置。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと電動モータとを組み合わせたハイブリッド車両に用いられる駆動装置に関するものであり、特に、フォークリフト等の産業車両用の比較的変速段数が少ない車両の動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、特許１８２５９７３号公報に開示されるものがある。この公報には、フォークリフト等の産業車両に利用される前進２段後進１段の変速機構が開示されている。上述の変速機構を産業車両の動力伝達装置に適用したときの概略図を図３に示す。図３に示すように、エンジンからの出力はトルクコンバータを介して変速機構の入力軸に伝達され、３つのクラッチの係合・解放の組合せに応じて前進２段後進１段のいずれかが達成され、差動装置を介して車軸を駆動するものである。図３の動力伝達装置は、トルクコンバータを用いていることで停止状態から滑らかに車両を発進させることが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
産業車両は、その用途からして発進、停止の繰り返しや低速での前後進走行が比較的多いため、図３の如くトルクコンバータを用いた場合には車両の燃費が悪化する、という問題がある。
【０００４】
ここで、車両の燃費を向上させるための技術として、変速装置とエンジンとの間のトルクコンバータを廃止するとともに、駆動源として電動モータを付加し、走行状況に応じてエンジン駆動とモータ駆動とを切り替える、いわゆるハイブリッド車両が特開２００１−１０５９０８号公報に開示されている。しかしながら該公報に開示されるハイブリッド車両は、変速機構として無段変速機を用いているため、産業車両として用いるには必要以上に変速領域が広く、無段変速機を用いることで装置の体格も大きくなってしまい、好ましくない。
【０００５】
また、図３に示す構成の動力伝達装置からトルクコンバータを廃止するとともに入力軸上に電動モータを取り付けた場合、その構成上、停止状態から滑らかに車両を発進させることが困難であるとともに、動力伝達装置の軸方向寸法が長くなってしまう、という問題が考えられる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題を解決すべく、燃費が良好で体格が比較的コンパクトであり、産業車両に適した変速段数のハイブリッド車両用動力伝達装置を提供することを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、駆動源としてエンジンと電動モータとを有し、出力軸を介して車軸に駆動力を伝達可能なハイブリッド車両用動力伝達装置であって、エンジンの回転に伴って回転する第１回転要素、電動モータの出力軸に連結する第２回転要素、及び第３回転要素を備える遊星歯車機構と、前記第２回転要素の回転を選択的に出力軸に伝達可能な第１クラッチと、前記第３回転要素の回転を選択的に出力軸に伝達可能な第２クラッチと、前記第３回転要素の回転を選択的に固定可能な第１ブレーキと、前記第２回転要素の回転を選択的に固定可能な第２ブレーキと、を備えることを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置とした。
【０００８】
請求項１の発明によると、ハイブリッド車両用動力伝達装置に遊星歯車機構を採用したことにより、エンジン走行に加え、インチング時等のモータ走行や、電動モータの負荷を制御することにより遊星歯車装置の変速特性を利用した円滑な発進加速性能を得ることができるとともに、燃費の向上が可能な小型の動力伝達装置を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本実施の形態におけるハイブリッド車両用動力伝達装置の概略図である。このハイブリッド車両用動力伝達装置はフォークリフトの動力伝達装置として用いられ、駆動源としてエンジン１４と電動モータ１６とを有しており、出力軸２６を介して車軸に駆動力を伝達するものである。尚、電動モータ１６は図示しないバッテリから電力を供給し、選択的に発電機としても機能するモータジェネレータである。
【００１０】
動力伝達装置は、入力軸２１と、出力軸２６と、ダンパ機構２２と、ダブルピニオン式の遊星歯車機構１８と、４つの摩擦係合要素（第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２）とをハウジング３０内で同一軸心上に有している。
【００１１】
ダンパ機構２２はエンジン１４と入力軸２１との間に配設され、周方向に弾縮するコイルスプリング２２Ａによって両軸間での回転トルクの変動を緩衝するものである。出力軸２６はカウンタ軸２５と係合しており、カウンタ軸２５から図示しない差動装置を介して車軸と連結している。
【００１２】
遊星歯車機構１８は、入力軸２１と一体に形成されてエンジン１４の回転に伴って回転するサンギア２４と、モータジェネレータ１６の出力軸と連結するキャリア２８と、リングギア３２を有している。キャリア２８は、第１ピニオンギア３４と第２ピニオンギア３６のそれぞれの回転軸心を回転可能に支持している。
【００１３】
４つの摩擦係合要素は、図示しない油圧回路から供給される油圧に応じて係合・解放される湿式多板クラッチから成るものであり、第１クラッチＣ１は、供給される油圧に応じてキャリア２８と出力軸２６との間の動力を伝達・解放し、第２クラッチＣ２は、供給される油圧に応じてリングギア３２と出力軸２６との間の動力を伝達・解放するものである。また、第１ブレーキＢ１は、供給される油圧に応じてリングギア３２をハウジング３０と固定・解放し、第２ブレーキＢ２は、供給される油圧に応じてキャリア２８をハウジング３０と固定・解放するものである。
【００１４】
次に、作動について説明する。モータジェネレータ１６は、エンジン１４の駆動状態（サンギア２４の回転時）には、モータジェネレータ１６の発電量が増大するように、すなわちモータジェネレータ１６の回転駆動トルクである反力がキャリア２８に発生することによって、リングギア３２の回転速度を滑らかに増大させている。これによって、車両の滑らかな発進加速を得ることが可能な電気トルクコンバータ装置（ＥＴＣ）を構成している。
【００１５】
ここで、遊星歯車機構１８のギア比ρ（サンギア２４の歯数／リングギア３２の歯数）が０．５であるとすると、リングギア３２の回転トルク：キャリア２８の回転トルク：サンギア２４の回転トルクは、１／ρ：（１−ρ）／ρ：１という関係であるので、エンジン１４の駆動トルクが１／ρ倍、つまり２倍に増幅されて車軸側に伝達される。本実施形態では、このような状態をトルク増幅モードと称する。
【００１６】
図２はハイブリッド車両用動力伝達装置の走行モードおよび各摩擦係合要素の係合状態を示す図である。
【００１７】
先ず、図示しないシフトレバーがドライブ（Ｄ）レンジに位置するときについて説明する。車両の走行負荷が比較的低い発進或いは定速走行では、モータジェネレータ１６の駆動により車両を走行させるモータ走行モードが選択され、第１クラッチＣ１が係合される。これによって、モータジェネレータ１６の駆動による車両の走行が行われる。この場合、モータジェネレータ１６への通電方向を切り替えることで車両の前進と後進を切り替えができるので、エンジン走行に比べて前後進の切り替えショックが少なくなる。そのため、車両の前後進を微妙に調節するインチング走行を行うことができる。
【００１８】
次に、先の状態に比べて車両の走行負荷が比較的高い状態における低速走行では、１速エンジン走行モードが選択され、第２クラッチＣ２および第２ブレーキＢ２が係合される。これによりギア比１／ρ（＝２）でエンジン１４の回転数に対して減速され、エンジン１４の駆動力によって車両が低速走行される。
【００１９】
車両の走行負荷が比較的高い状態における中高速走行では、２速走行モードが選択され、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合される。これにより遊星歯車機構１８が一体となって回転し、エンジン１４の駆動力のみ或いはエンジン１４とモータジェネレータ１６の駆動力により車両が中高速走行されたり、エンジン１４のみの駆動力で走行しながらモータジェネレータ１６の発電を行う。２速走行モードにおけるモータジェネレータ１６の駆動状態は、車両の走行状態によって任意に切り替えられる。
【００２０】
車両の停止状態から徐々に加速する発進加速走行では、ＥＴＣ走行モード、すなわち先述したトルク増幅モードが選択され、第２クラッチＣ２のみが係合される。この状態ではモータジェネレータ１６の発電量（回生量）、すなわちモータジェネレータ１６の駆動反力が徐々に増大させられることにより、エンジン１４の回転数が所定の回転数に維持された状態で車両を滑らかに発進させることが可能になる。
【００２１】
また、車両が停止している状態で、運転者によって図示しないシフトレバーがニュートラル（Ｎ）レンジ或いはパーキング（Ｐ）レンジにシフトされているときには、ニュートラルモードが選択される。ニュートラルモードには、モータジェネレータ１６を充電しない非充電モードと、エンジン１４を駆動させてモータジェネレータ１６を充電する充電モードとの２種類のモードがある。非充電モードでは全ての摩擦係合要素が解放されることで、遊星歯車機構１８からの動力伝達がなされない。また、充電モードでは第１ブレーキＢ１のみが係合される。充電モードは、バッテリの充電量が所定量以下となったときや、車両停止時に他の電動部品を駆動させるときに選択される。
【００２２】
シフトレバーがリバース（Ｒ）レンジのときには、後進エンジン走行モードと先述したモータ走行モードのうちのいずれかが選択される。インチング走行時にはモータ走行モードが選択されるようになっており、それ以外のときには後進エンジン走行モードが選択される。後進エンジン走行モードでは、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合されて、遊星歯車機構１８の出力は、エンジン１４の回転方向と逆方向となって車軸に伝達される。
【００２３】
上述した各走行モードは、車速、アクセルペダルの踏込み量、シフトレバー位置等の車両状態に基づいて図示しない制御装置によって選択される。
【００２４】
このように、本実施形態によると、エンジン走行に加え、インチング時等のモータ走行や、電動モータの負荷を制御することにより遊星歯車装置の変速特性を利用した円滑な発進加速性能を得ることができる。
【００２５】
以上、実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨に沿った形態の駆動装置であればよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によると、ハイブリッド車両用動力伝達装置に遊星歯車機構を採用したことにより、エンジン走行に加え、インチング時等のモータ走行や、電動モータの負荷を制御することにより遊星歯車装置の変速特性を利用した円滑な発進加速性能を得ることができるとともに、燃費の向上が可能な小型の動力伝達装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における変速機構を産業車両の動力伝達装置に適用したときの概略図である。
【図２】本実施形態における変速段及び摩擦係合要素の状態を示す図である。
【図３】従来の変速機構を産業車両の動力伝達装置に適用したときの概略図である。
【符号の説明】
１４・・・エンジン
１６・・・モータジェネレータ（電動モータ）
１８・・・遊星歯車機構
２１・・・入力軸
２２・・・ダンパ機構
２４・・・サンギア
２６・・・出力軸
２８・・・キャリア
３０・・・ハウジング
３２・・・リングギア
Ｃ１・・・第１クラッチ
Ｃ２・・・第２クラッチ
Ｂ１・・・第１ブレーキ
Ｂ２・・・第２ブレーキ

Claims (2)

  1. 駆動源としてエンジンと電動モータとを有し、出力軸を介して車軸に駆動力を伝達可能なハイブリッド車両用動力伝達装置であって、
    エンジンの回転に伴って回転する第１回転要素、電動モータの出力軸に連結する第２回転要素、及び第３回転要素を備える遊星歯車機構と、
    前記第２回転要素の回転を選択的に出力軸に伝達可能な第１クラッチと、
    前記第３回転要素の回転を選択的に出力軸に伝達可能な第２クラッチと、
    前記第３回転要素の回転を選択的に固定可能な第１ブレーキと、
    前記第２回転要素の回転を選択的に固定可能な第２ブレーキと、
    を備えることを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置。
  2. 前記遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、前記第１回転要素はサンギア、第２回転要素はキャリア、第３回転要素はリングギアであることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
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