JPH0455129A - 制動エネルギ回生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、制動時に発生する制動エネルギを回収し加速
性の向上に生かす制動エネルギ回生装置に関する。

（従来の技術） 従来、制動エネルギ回生装置としては、例えば、実開昭
６３−７２４０号公報に記載されている装置が知られて
いる。

この従来出典には、制動時に変速機によりオイルポンプ
を作動させ、アキュムレータに高圧のオイルとして蓄圧
して制動エネルギを回収し、加速時にアキュムレータの
高圧オイルを放出してオイルタービンを作動させ、制動
エネルギをターボチャージャの過渡応答性の向上に回生
ずる装置か示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来装置にあっては、下記に列挙す
る問題がある。

■　変速機から制動エネルギを回収する構成である為、
適用車両が接輪駆動車である場合、後輪側の制動エネル
ギのみが回収されることになり、制動エネルギの回収時
に前後輪のフレーキ配分のアンバランスが出やすい。

■　制動エネルギをターボチャージャの過渡応答性の向
上に回生ずる装置であり、車両の加速性能の点からみる
と間接的な使い方となっている為、所望の加速性能を確
保するにはエンジンパワー及びフレーキ容量が人である
ことが必要である。

■　エネルキ回１１ソとエネルギ放出とにそれぞれ別個
のオイルポンプとオイルタービンとを用い、しかも、オ
イルポンプ断接用のクラッチと該クラッチの作動制御装
置を必要とするものである為、装置が大がかりで部品点
数が多大となりコスト的に不利であると共に、変速機口
りに多大なスペースを要する。

即ち、上記■と■との問題を総合勘案した場合に明らか
なように、バス等の大型車には適用可能であっても、乗
用車等の小排気量でスペース余裕の小さいものには適用
でない。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、制動エネルギの回収時に前後輪のフレキ配分のアンバ
ランスを小さく抑え、制動エネルギの放出時に効果的な
加速性能の向上を図りながらコスト的にもスペース的に
も有利な制動エネルギ回生装置を提供することを課題と
する。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の制動エネルギ回生装
置では、電子制御四輪駆動車のトルク配分が少ないクラ
ッチ締結駆動軸に制動エネルギの回収と放出を兼ねる油
圧ポンプモータを取り付け、この油圧ポンプモータにア
キュムレータ、リザーバ、３位置切換弁を接続する手段
とした。

即ち、加減速に応じて前後輪のトルク配分を可変にする
電子制御四輪駆動車のトルク配分が少ないクラッチ締結
駆動軸に取り付けられる油圧ポンプモータと、前記油圧
ポンプモータからの加圧油を蓄圧するアキュムレータと
、作動油を貯留するリザーバと、前記油圧ポンプモータ
の吸入口、吐出口とアキュムレータとリザーバとにそれ
ぞれ油路を介して接続される４つのポートを持ち、制動
エネルギ回収位置と制動エネルギ放出位置と中立位置と
の３位置を有する３位置切換弁と、制動時に制動エネル
ギ回収位置を選択し、加速時に制動エネルギ放出位置を
選択し、通常走行時に中立位置を選択する弁作動制御手
段とを備えていることを特徴とする。

（作　用） 通常走行時には、弁作動制御手段からの指令により３位
置切換弁の３位置のうち中立位置が選択される。

この選択により、油圧ポンプモータの吸入口と吐出口と
がリザーバに連通し、クラッチ締結駆動軸に取り付けら
れた油圧ポンプモータは空回りをする。

制動時には、弁作動制御手段からの指令により３位置切
換弁の３位置のうち制動エネルギ回収位置が選択される
。

この選択により、クラ・ンチ締結駆動軸に取り付けられ
た油圧ポンプモータが油圧ポンプとして作動し、作動油
がリザーバから油圧ポンプモータを経過してアキュムレ
ータに供給され、クラッチ締結駆動軸の制動エネルギが
アキュムレータの加圧作動油に変換されて回収される。

加速時には、弁作動制御手段からの指令により３位置切
換弁の３位置のうち制動エネルギ放出位置か選択される
。

この選択により、クラッチ締結駆動軸に取り付けられた
油圧ポンプモータが油圧モータとして作動し、アキュム
レータに貯留されている加圧作動油が油圧ポンプモータ
に供給され、この油圧ポンプモータの駆動によりクラッ
チ締結駆動軸にトルクを与える。つまり、アキュムレー
タの加圧作動油に変換されて回収されていた制動エネル
ギがクラッチ締結駆動軸にトルクを与えることで放出さ
れる。

従って、クラッチ締結駆動軸の伝達トルクが高まり駆動
トルク配分が直結４輪駆動状態に近い状態となるし、油
圧ポンプモータの粘性でクラッチ締結駆動軸に振動減衰
を与える。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第１図は実施例の制動エネルギ回生装置が適用された電
子制御四輪駆動車の全体システム概略図である。

電子制御トルクスプリット（略称：　ＥＴＳ）による四
輪駆動システムは、後輪駆動をヘースに走行状況に応じ
て前後輪の駆動トルク配分を、前輪：後輪＝Ｏ：１００
から前輪・後輪＝　５０　：　５０の範囲で最適配分を
行ない、車両旋回時の回頭性とコントロール性を高めた
り、急発進や加速時の発進加速性と安定性を高めたり、
４輪アンチスキッドプレキシステム（略称：４ＷＡＳ）
との総合制御を実現したシステムである。

エンジン駆動トルクの伝達系について述べると、後輪１
へは、エンジン２→トランスミツシヨン３→リアプロペ
ラシヤフト４→リアデイフアレンシヤル５→リアトライ
フシヤフト６→を経過してエンジン駆動トルクが直接伝
達されるが、前輪Ｙへは、リアプロペラシャフト４→湿
式多板クラッチ８→チェーン９→フロントプロペラシャ
フト１０→フロントディファレンシャル１１→フロント
ドライブシャフト１２を経過して湿式多板クラッチ８の
押し付は力に応じたエンジン駆動トルクが伝達される。

即ち、電子制御トルクスプリットによる四輪駆動システ
ムは、４輪の車輪回転速度を検出する車輪回転センサー
１３と、車体の前後及び横方向の加速度を検出するＧセ
ンサー１４等のセンサー類と、これらのセンサー１３．
１４等からの信号を入力し、最適な前輪駆動トルクを演
算するＥＴＳコントロールユニット１５と、該ＥＴＳコ
ントロールユニット１５からの出力信号により湿式多板
クラッチ８の押し付は力となる油圧を発生させる油圧ユ
ニット１６と、湿式多板クラッチ８を内蔵したトランス
ファ１７で構成される。

第２図はＥＴＳユニットと・してのトランスファ１７を
示す断面図で、トランスファケース１８の内部には、湿
式多板クラッチ８と、油圧ユニット１６からの油圧によ
り作動するクラッチアクチュエタ−１９と、該クラッチ
アクチュエーター１９のストロークを湿式多板クラッチ
８の押し付は力に変換するレバー２０とが内蔵され、ト
ランスミッション出力軸部には、油圧ユニット１６の油
圧源となるトロコイドキャポンブ２１が設けられている
。

第３図はＥＴＳコントロール系のフロック図で、前後輪
への駆動トルク配分と４輪アンチスキッドブレーキ制御
を効果的に行なう為、二つのマイクロコンピュータ（Ｉ
ｊＣＵＩ１ＭＣＵ２）を中心として構成され、ＭＣ旧は
、主に４輪アンチスキッドブレーキ制御を行ない、各車
輪回転センサーと前後Ｇセンサーからの信号に基づいて
アンチスキッド制御を行ない、ＶＣ旧と相互通信を行な
っているＭｅＯ２は、各車輪回転センサー１３と横Ｇセ
ンサー＋４ｂ等からの信号に基づいて前後輪駆動トルク
配分制御を行なう。

前後輪駆動トルク配・分制御は、前後輪の回転速度差に
応じて湿式多板クラッチへの油圧（前輪駆動トルク）を
高める前後輪回転速度差制御と、横加速度が大きくなる
に従って前後輪回転速度差に対する前輪駆動トルクの増
加割合を小さくする横Ｇ制御と、前後輪制動カバランス
を高めるために急制動時には前後輪の駆動トルク配分を
０１００にしないで、エンシンフレーキ量に見合った湿
式多板クラッチ８の押し付は油圧を発生させ、前輪へエ
ンジンフレーキの伝達が多く作用するように制御する４
ＷＡＳとの総合制御が行なわれる。

実施例の制動エネルギ回生装置は、第１図に示ずように
、電子制御トルクスプリット四輪駆動車においてトルク
配分が少ないスプロケットシャフト２２（クラ・ンチ締
結駆動軸）に取り付けられる油圧ポンプモータ２３と、
該油圧ポンプモータ２３からの加圧油を蓄圧するアキュ
ムレータ２４と、作動油を貯留するリザーバ２５と、前
記油圧ポンプモータ２３の吸入口、吐出口とアキコムレ
タ２４とリザーバ２５とにそれぞれ吸入油路２６、吐出
油路２７．アキュムレータ油路２８．トレーン油路２９
を介して接続される４つのボートを持ち、制動エネルギ
回収位置３０ａと制動エネルギ放出位置３０ｂと中立位
置３０ｃとの３位置を有するソ１ツノイトパルフタイブ
の３位置切換弁３０と、ブレーキスイッチ３１からのブ
レーキスイッチ信号１３５ｗ　、前後Ｇセンサー１４ａ
からの前後加速度信号×６．内部演算により得られる前
輪駆動トルク信号■ｒ７　アキュムレータ圧セン１ナー
３２からのアキコム１ノータ圧償冒’　Ｐ　Ａ　Ｃを入
力し、各条件を判断して３位置切換弁３０の制動エネル
キ回収位置３０ａ、制動エネルギ放出位置３０ｂ、中立
位置３０ｃのいずれかを還択する弁作動制御部３３（弁
作動制御手段）とを備えている。

前記油圧ポンプモータ２３は、第２図に示すように、チ
ェーン９のスプロケットが設けられるスプロケットシャ
フト２２上に、スプロケットとは隣接して設けられる。

前記弁作動制御部３３は、第３図に示すように、条件判
断を行なうマイクロコンピユータＭＣＵ２と、ＭＣＵ２
からの指令を３位置切換弁３０のソレノイド３０ｄへの
駆動信号に変換する制動エネルギ回生ソレノイド駆動回
路により構成される。

次に、作用を説明する。

第４図は弁作動制御部３３で行なわれる弁作動制御作動
の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップにつ
いて説明する。

ステップ４０では、ブレーキスイッチ３１からのブレー
キスイッチ信号ｅｓｗ　、前後Ｇセンサー１４ａからの
前後加速度信号×６．内部演算により得られる前輪駆動
トルク信号Ｔ１．アキュムレータ圧センサー３２からの
アキュムレータ圧信号へ。が読み込まれる。

ステップ４１では、ブレーキスイッチ３１からのブレー
キスイッチ信号Ｂｓｗ　ｊ！］（ＯＮ信号（ブレーキ操
作信号）かどうかが判断される。そして、１３５ｗがＯ
Ｎ信号である場合には、ステップ４２以降の流れに進み
、ＳＳＷがＯＦＦ信号である場合には、ステップ４５以
降の流れに進む。

ステップ４２ては、アキュムレータ圧信号ＰＡＣが最大
アキュムレータ圧Ｐい。未満の圧力を示す信号であるか
どうかが判断される。

ステップ４３では、前輪駆動トルク信号Ｔ、が設定前輪
側トルク配分■、。を超えているかどうかが判断される
。

尚、設定前輪側トルク配分子ＰＯは、後輪側トルク配分
に対して２０〜５０％に決められる。

そして、ステップ４１〜ステツプ４３の条件を全て満足
する場合には、ステップ４４へ進み、ステップ４４では
、３位置切換弁３０を制動エネルギ回収位置３０ａとす
る指令が出力される。

ステップ４５では、前後加速度信号×６が車両加速状態
を判断するしきい値として設定された設定加速度Ｘ００
以上かどうかが判断され、×６≧ＸＯＯの時にはステッ
プ４６以降へ進む。

ステップ４６では、アキュムレータ圧信号ＰＡＣが最低
アキュムレータ圧Ｐ。から最大アキュムレータ圧Ｐｌｊ
ＡＸまでの範囲内に含まれる圧力を示す信号であるかど
うかが判断される。

ステップ４了では、前輪駆動トルク信号Ｔ「が設定前輪
側トルク配分子Ｆ＋を超えているかどうかが判］　４ 断される。

尚、設定前輪側トルク配分子Ｆ＋は、後輪側トルク配分
に対して４５〜５０％に決められる。

そして、ステップ４５〜ステツプ４７の条件を全て満足
する場合には、ステップ４８へ進み、ステップ４８では
、３位置切換弁３０を制動エネルギ放出位置３０ｂとす
る指令が出力される。

方、判断ステップであるステップ４２．ステップ４３．
ステップ４５．ステップ４６．ステップ４７の各ステッ
プにおいてＮＯと判断された場合には、ステップ４９へ
進み、ステップ４９では、３位置切換弁３０を中立位置
３０ｃとする指令が出力される。

以上により、各走行時には下記の様な作用となり制動エ
ネルギの回生が行なわれる。

制動エネルギ回収条件も制動エネルギ放出条件も満足し
ない通常走行やＥＴＳの故障を検出してフェイルセーフ
作動（０：　＋００の配分）の時には、弁作動制御部３
３からの指令により３位置切換弁３０の３位置のうち中
立位置３０ｃが選択される。

この選択により、油圧ポンプモータ２３の吸入口と吐出
口とがリザーバ２５に連通し、スプロケットシャフト２
２に取り付けられた油圧ポンプモータ２３は空回りをす
る。

従って、油圧ポンプモータ２３は通常走行時等において
回されることになるが、空回りであるためにわすかなエ
ネルギでありトルクロスにはならない。

制動エネルギ回収条件を満足する制動時には、弁作動制
御部３３からの指令により３位置切換弁３０の３位置の
うち制動エネルギ回収位置３０ａが選択される。

尚、制動エネルギ回収条件を満足する制動時とは、例え
ば、通常制動時であって前後輪のブレキアンバランスに
より前後輪回転速度差が生じ、ブレーキ配分を最適にす
るために湿式多板クラッチ８が締結される場合や、アン
チスキッドが作動する急制動時であってエンジン回転数
によりエンジンブレーキ量を推定し、それに対抗する大
きさの油圧により湿式多板クラッチ８を締結して前輪側
へエンジンブレーキを逃がすような総合制御が行なわれ
る場合である。

この選択により、スプロケットシャフト２２に取り付け
られた油圧ポンプモータ２３が油圧ポンプとして作動し
、作動油がリザーバ２５から油圧ポンプモータ２３を経
過してアキュムレータ２４に供給され、スプロケットシ
ャフト２２を伝達する制動エネルギがアキュムレータ２
４の加圧作動油に変換されて回収される。

制動エネルギ回収条件を満足する加速時には、弁作動制
御部３３からの指令により３位置切換弁３０の３位置の
うち制動エネルギ放出位置３０ｂが選択される。

尚、制動エネルギ回収条件を満足する加速時とは、例え
ば、急発進時やアクセルペダルを急踏みしての加速時等
で、駆動輪スリップにより前後輪回転速度差が大きく発
生し、前輪へのトルク伝達を最大域にしての高負荷走行
の場合である。

この選択により、スプロケットシャフト２２に取り付け
られた油圧ポンプモータ２３が油圧モータとして作動し
、アキュムレータ２４に貯留されている加圧作動油が油
圧ポンプモータ２３に供給され、この油圧ポンプモータ
２３の駆動によりスプロケットシャフト２２にトルクを
与える。

つまり、アキュムレータ２４に加圧作動油として回収さ
れていた制動エネルギがスプロケットシャフト２２にト
ルクを与えることで放出される。

従って、スプロケットシャフト２２及びフロントプロペ
ラシャフト１０の伝達トルクが高まり、直結４輪駆動に
近い状態となるし、油圧ポンブモタ２３の粘性でスプロ
ケットシャフト２２に振動減衰を与える。

以上説明してきたように、実施例の制動エネルギ回生装
置にあっては、電子制御四輪駆動車のトルク配分が少な
いスプロケットシャフト２２に制動エネルギの回収と放
出を兼ねる油圧ポンブモタ２３を取り付け、この油圧ポ
ンプモータ２３にアキュムレータ２４．リザーバ２５．
３位置切換弁３０を接続する構成とした為、下記に列挙
する効果が併せて得られる。

■　電子制御四輪駆動車のトルク配分が少ない駆動軸側
から制動エネルギを回収する構成とした為、制動エネル
ギの回収時には駆動連結されている前後輪のそれぞれか
ら制動エネルギが回収されることになり、前後輪一方か
らの制動エネルギの回収に比べ制動エネルギの回収時に
前後輪のフレキ配分のアンバランスが出にくい。

この結束、ＥＴＳと４ＷＡＳとの総合制御に列する影響
も低く抑えられ、制動エネルギの回収を行なっても制動
力配分による車両安定性が確保される。

■　回収した制動エネルギをスプロケットシャフト２２
に放出する装置であり、車両の加速性能の点からみると
直接的な使い方となっている為、エンジンパワー及びフ
レーキ容量が小であっても加速性能の向上が図れる。

この結果、大排気量ではない乗用車にも制動エネルギ回
生装置を適用できる。

■　エネルギ回収とエネルギ放出とを兼ねる油圧ポンプ
モータ２３を用い、しかも、中立位置３０Ｃを有する３
位置切換弁３０によりオイルポンプ断接用のクラッチを
不用とする装置である為、装置がコンパクトで部品、重
数が少なくなりコスト的に有利であると共に、スペース
が小となる。

この結果、第２図に示すように既存のＥ　Ｔ　Ｓユツト
をそのまま流用することができ、コストアップが最小と
なるし、トランスミッション回りのレイアウトがコンパ
クトになる。

■　制動エネルギが放出される加速時には、スプロケッ
トシャフト２２及びフロントプロペラシャフト１０に油
圧ポンプモータ２３から粘性抵抗が与えられる為、この
粘性抵抗による振動減衰作用で共振ピークが下げられる
。

この結果、加速時における前輪側駆動系の共振による加
速騒音を低減することができる。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体的
な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲にお（づる設計変更等があっても
本発明に含まれる。

例えば、実施例では、制動エネルギの放出時期を加速時
とする例を示したが、スタック脱出性や急登板性を向上
するために、制動エネルギ放出条件として、非加速時で
あっても前輪側駆動力配分が、例えば、４５％程度以上
の高配分時には制動エネルギを放出するようにしても良
い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の制動エネルギ回生装
置にあっては、電子制御四輪駆動車のトルク配分が少な
いクラッチ締結駆動軸に制動エネルギの回収と放出を兼
ねる油圧ポンプモータを取り付け、この油圧ポンプモー
タにアキュムレータ、リザーバ、３位置切換弁を接続す
る手段とした為、制動エネルギの回収時に前後輪のフレ
ーキ配分のアンバランスを小さく抑え、制動エネルギの
放出時に効果的な加速性能の向上を図りながらコスト的
にもスペース的にも有利な制動エネルギ回生装置を提供
することをか出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の制動エネルギ回生装置が適用さ
れた電子制御四輪駆動車の全体システム概略図、第２図
は実施例の制動エネルギ回生装置の油圧ポンプモータが
設けられたＥＴＳユニットを示す断面図、第３図は実施
例装置、ＥＴＳ及び４ＷＡＳのツコントロール系を示す
ブロック線図、第４図は実施例装置での制動エネルギ回
生作動の流れを示すフローチャートである。 ２２・・・スプロケットシャフト （クラッチ締結駆動軸） ２３・・・油圧ポンプモータ ２４・・・アキュムレータ ２５・・・リザーバ ２６・・−吸入油路 ２７・・・吐出油路 ２８・・・アキュムレータ油路 ２９・・・ドレーン油路 ３０・・・３位置切換弁 ３０ａ・・・制動エネルギ回収位置 ３０ｂ・・・制動エネルギ放出位置 ３０ｃ・・・中立位置 ３１・・・ブレーキスイッチ ３２・・・アキュムレータ圧センサ ３３・・・弁作動制御部 （弁作動制御手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）加減速に応じて前後輪のトルク配分を可変にする電
   子制御四輪駆動車のトルク配分が少ないクラッチ締結駆
   動軸に取り付けられる油圧ポンプモータと、 前記油圧ポンプモータからの加圧油を蓄圧するアキュム
   レータと、 作動油を貯留するリザーバと、 前記油圧ポンプモータの吸入口、吐出口とアキュムレー
   タとリザーバとにそれぞれ油路を介して接続される４つ
   のポートを持ち、制動エネルギ回収位置と制動エネルギ
   放出位置と中立位置との３位置を有する３位置切換弁と
   、 制動時に制動エネルギ回収位置を選択し、加速時に制動
   エネルギ放出位置を選択し、通常走行時に中立位置を選
   択する弁作動制御手段と、 を備えていることを特徴とする制動エネルギ回生装置。 ２）前記弁作動制御手段は、３位置切換弁の制動エネル
   ギ回収位置と制動エネルギ放出位置とを、油圧ポンプモ
   ータが取り付けられるクラッチ締結駆動軸へのトルク配
   分が所定配分以上の時のみ選択する手段であることを特
   徴とする請求項１記載の制動エネルギ回生装置。