JPH11125319A - 変速機 - Google Patents
変速機Info
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- JPH11125319A JPH11125319A JP28651997A JP28651997A JPH11125319A JP H11125319 A JPH11125319 A JP H11125319A JP 28651997 A JP28651997 A JP 28651997A JP 28651997 A JP28651997 A JP 28651997A JP H11125319 A JPH11125319 A JP H11125319A
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- transmission
- electric
- shaft side
- differential
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】機械的に変速を実現する装置は変速幅が小さ
く、エンジンの最適動作点で運転を継続することは難し
い。一方、電気的に変速を実現する方法は変速割合が大
きくなるにつれて効率が悪化する。 【解決手段】本発明による負荷の動作領域は機械式変速
手段１１４により分割され、電気式変速手段１１１は分
割された範囲内での無段変速動作を行うことにより、電
気式変速手段１１１内の電気的エネルギーの移動量を少
なくすることができるため、効率を向上することができ
る。
く、エンジンの最適動作点で運転を継続することは難し
い。一方、電気的に変速を実現する方法は変速割合が大
きくなるにつれて効率が悪化する。 【解決手段】本発明による負荷の動作領域は機械式変速
手段１１４により分割され、電気式変速手段１１１は分
割された範囲内での無段変速動作を行うことにより、電
気式変速手段１１１内の電気的エネルギーの移動量を少
なくすることができるため、効率を向上することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用変速機、特に
自動車用変速機に係り、エネルギー損失が少なく高速広
範囲に無段変速を実現できる変速機を提供するものであ
る。
自動車用変速機に係り、エネルギー損失が少なく高速広
範囲に無段変速を実現できる変速機を提供するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、変速機は歯車列のかみ合い変更
や、トルクコンバータを介した遊星歯車減速機構によっ
て実現されてきた。これらの変速機は段階的にしか変速
比を変更できず変速ショックを有するという欠点があっ
たため、近年では機械的に無段変速を実現するＣＶＴが
採用されはじめている。これらの構成については例えば
特開平6−174033 号公報に開示されている。
や、トルクコンバータを介した遊星歯車減速機構によっ
て実現されてきた。これらの変速機は段階的にしか変速
比を変更できず変速ショックを有するという欠点があっ
たため、近年では機械的に無段変速を実現するＣＶＴが
採用されはじめている。これらの構成については例えば
特開平6−174033 号公報に開示されている。
【０００３】また、ハイブリッド電気自動車においては
電動モータのトルクを駆動軸にアシストすることで機械
的変速機を省略する技術も出現している。この技術は
“W.Kriegler, J.Mayrhofer and K.Albrecht: Hybrid D
rive Trains−A ComparativeStudy: Proceedings for t
he Dedicated Conferences on Electric, Hybrid ＆Alt
ernative Fuel Vehicles and Supercars（Oct.31st,199
4）”に記載されている。
電動モータのトルクを駆動軸にアシストすることで機械
的変速機を省略する技術も出現している。この技術は
“W.Kriegler, J.Mayrhofer and K.Albrecht: Hybrid D
rive Trains−A ComparativeStudy: Proceedings for t
he Dedicated Conferences on Electric, Hybrid ＆Alt
ernative Fuel Vehicles and Supercars（Oct.31st,199
4）”に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】機械的に変速を実現す
る装置は変速幅が小さく、エンジンの最適動作点で運転
を継続することは難しい。近年、動作領域は狭いが高効
率なエンジンの採用が増えてきているため、ＣＶＴより
変速範囲が広く、かつ制御性能も良好な変速機が求めら
れるようになっている。上記の要求に対し、電気的に変
速機を実現する試みもなされてきたが、電気的無段変速
機は変速比による効率変化の割合が大きいため、運転状
態によっては効率改善効果が少ないという課題があっ
た。車両用変速機にあってはこれらの課題を解決し、燃
費を向上できる変速機が望まれている。
る装置は変速幅が小さく、エンジンの最適動作点で運転
を継続することは難しい。近年、動作領域は狭いが高効
率なエンジンの採用が増えてきているため、ＣＶＴより
変速範囲が広く、かつ制御性能も良好な変速機が求めら
れるようになっている。上記の要求に対し、電気的に変
速機を実現する試みもなされてきたが、電気的無段変速
機は変速比による効率変化の割合が大きいため、運転状
態によっては効率改善効果が少ないという課題があっ
た。車両用変速機にあってはこれらの課題を解決し、燃
費を向上できる変速機が望まれている。
【０００５】本発明の目的は、上記の要求に鑑みてなさ
れたものであり、変速効率が高く、変速範囲が広く、制
御性能も良好な変速機を実現するものである。
れたものであり、変速効率が高く、変速範囲が広く、制
御性能も良好な変速機を実現するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、例えば運
動エネルギーを入力する原動軸と運動エネルギーを出力
とする駆動軸とを有する変速機であって、前記変速機は
電気式変速手段を構成要素として含み、前記電気式変速
手段は差動機構と差動軸側電動機と駆動軸側電動機によ
り構成され、前記電気式変速手段は運動エネルギーを入
力する電気式変速手段入力軸と運動エネルギーを出力す
る電気式変速手段出力軸を有し、前記電気式変速手段入
力軸と前記差動軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記
駆動軸側電動機の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側
電動機の回転速度により決定されるように前記差動機構
を用いて構成され、前記電気式変速手段は前記駆動軸側
電動機に電力を供給する駆動軸側電力供給手段および前
記差動軸側電動機に電力を供給する差動軸側電力供給手
段を有し、前記駆動軸側電力供給手段と差動軸側電力供
給手段とは互いに電力授受が可能なように電気的に接続
された構成において、前記変速機は前記電気式変速手段
と機械式変速手段との機械的結合によって構成されるこ
とを特徴とすることによって実現される。
動エネルギーを入力する原動軸と運動エネルギーを出力
とする駆動軸とを有する変速機であって、前記変速機は
電気式変速手段を構成要素として含み、前記電気式変速
手段は差動機構と差動軸側電動機と駆動軸側電動機によ
り構成され、前記電気式変速手段は運動エネルギーを入
力する電気式変速手段入力軸と運動エネルギーを出力す
る電気式変速手段出力軸を有し、前記電気式変速手段入
力軸と前記差動軸側電動機と前記駆動軸側電動機は前記
駆動軸側電動機の速度が前記入力軸速度と前記差動軸側
電動機の回転速度により決定されるように前記差動機構
を用いて構成され、前記電気式変速手段は前記駆動軸側
電動機に電力を供給する駆動軸側電力供給手段および前
記差動軸側電動機に電力を供給する差動軸側電力供給手
段を有し、前記駆動軸側電力供給手段と差動軸側電力供
給手段とは互いに電力授受が可能なように電気的に接続
された構成において、前記変速機は前記電気式変速手段
と機械式変速手段との機械的結合によって構成されるこ
とを特徴とすることによって実現される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。
る。
【０００８】図１は本発明による電気無段変速機をガソ
リンエンジン車に適用した実施例である。
リンエンジン車に適用した実施例である。
【０００９】１０１はエンジンであり、対象車両を駆動
するための動力を発生する。１０２は負荷であり、ここ
では駆動輪である。１０３は差動軸側電動機であり、１
０４は差動軸側電動機１０３に電力を供給する差動軸側
電力変換器である。差動軸という概念については後述す
る。またここでは回生動作も含めて供給と記載してい
る。すなわち差動軸側電動機１０３は電動機としても発
電機としても動作可能である。
するための動力を発生する。１０２は負荷であり、ここ
では駆動輪である。１０３は差動軸側電動機であり、１
０４は差動軸側電動機１０３に電力を供給する差動軸側
電力変換器である。差動軸という概念については後述す
る。またここでは回生動作も含めて供給と記載してい
る。すなわち差動軸側電動機１０３は電動機としても発
電機としても動作可能である。
【００１０】１０５は負荷１０２へ機械的動力を伝達す
る駆動軸にトルクを供給する駆動軸側電動機であり、１
０６は駆動軸側電動機１０５に電力を供給する駆動軸側
電力変換手段である。駆動軸側電動機１０５は差動軸側
電動機１０３と同様に、電動機としても発電機としても
動作が可能である。
る駆動軸にトルクを供給する駆動軸側電動機であり、１
０６は駆動軸側電動機１０５に電力を供給する駆動軸側
電力変換手段である。駆動軸側電動機１０５は差動軸側
電動機１０３と同様に、電動機としても発電機としても
動作が可能である。
【００１１】１０７はバッテリーであり、１０８は電流
センサ、１０９は車両の最終減速機である。なお、理想
的には変速機動作を行うためにバッテリー１０７は必ず
しも必要ではなく、コンデンサ程度で動作するが、本図
では回生エネルギー回収のためにバッテリー１０７を設
けている。１１０は差動機構であり、エンジン１０１，
差動軸側電動機１０３，駆動軸側電動機１０５を機械的
に動力伝達が可能なように結合する。
センサ、１０９は車両の最終減速機である。なお、理想
的には変速機動作を行うためにバッテリー１０７は必ず
しも必要ではなく、コンデンサ程度で動作するが、本図
では回生エネルギー回収のためにバッテリー１０７を設
けている。１１０は差動機構であり、エンジン１０１，
差動軸側電動機１０３，駆動軸側電動機１０５を機械的
に動力伝達が可能なように結合する。
【００１２】差動機構１１０は入力軸，差動軸，駆動軸
の三回転軸を有する機械的伝達装置により実現され、入
力軸回転数と差動軸回転数の重み付き加算分が駆動軸回
転数として出力されるものである。具体的にはディファ
レンシャルギアや遊星歯車によって実現される。
の三回転軸を有する機械的伝達装置により実現され、入
力軸回転数と差動軸回転数の重み付き加算分が駆動軸回
転数として出力されるものである。具体的にはディファ
レンシャルギアや遊星歯車によって実現される。
【００１３】差動機構１１０の入力軸にはエンジン１０
１の動力出力軸が取り付けられ、差動軸には差動軸側電
動機１０３が、駆動軸には駆動軸側電動機１０５が取り
付けられる。本図では差動機構１１０の中心部分はディ
ファレンシャルギアによって構成している。入力軸速度
をωin，差動軸速度をωsub，駆動軸速度をωdrvとする
と、ディファレンシャルギアでは一般に
１の動力出力軸が取り付けられ、差動軸には差動軸側電
動機１０３が、駆動軸には駆動軸側電動機１０５が取り
付けられる。本図では差動機構１１０の中心部分はディ
ファレンシャルギアによって構成している。入力軸速度
をωin，差動軸速度をωsub，駆動軸速度をωdrvとする
と、ディファレンシャルギアでは一般に
【００１４】
【数１】 ２ωin−ωsub＝ωdrv …（１） が実現される。ここでは軸速度は力行方向を正とした。
本図のように入力軸と駆動軸に歯車機構を挿入すると、
差動機構１０９は
本図のように入力軸と駆動軸に歯車機構を挿入すると、
差動機構１０９は
【００１５】
【数２】 ｐωin−ωsub＝ｑωdrv（ｐ，ｑは有理数） …（２） なる関係を満たす。なお、ここでは図示していないが、
差動軸側電動機１０３と差動軸とを歯車を介して結合す
る構成もまた可能である。一般に電動機は同一出力なら
ば高速回転型の方が体格が小さくなるために、減速機を
介して差動軸側電動機１０３を差動軸に結合させる方法
は差動軸側電動機１０３の小型化のために有効である。
差動軸側電動機１０３と差動軸とを歯車を介して結合す
る構成もまた可能である。一般に電動機は同一出力なら
ば高速回転型の方が体格が小さくなるために、減速機を
介して差動軸側電動機１０３を差動軸に結合させる方法
は差動軸側電動機１０３の小型化のために有効である。
【００１６】上記のように入力軸，差動軸，駆動軸は任
意の回転数比での動力結合が可能なように設計できる
が、以降の説明では簡単のため、差動機構１１０が
意の回転数比での動力結合が可能なように設計できる
が、以降の説明では簡単のため、差動機構１１０が
【００１７】
【数３】 ωin−ωsub＝ωdrv …（３） の関係を持つものとして扱う。
【００１８】１１１は電気式変速手段であり電気的に変
速を行う部分である。また１１２は電気式変速手段入力
軸であり、１１３は電気式変速手段出力軸である。
速を行う部分である。また１１２は電気式変速手段入力
軸であり、１１３は電気式変速手段出力軸である。
【００１９】１１４は機械式変速手段であり、一般には
歯車列や遊星歯車列によって実現される。１１５は変速
制御手段であり、前記電気式変速手段１１１や機械式変
速手段１１２の変速比を設定および操作する。図１の構
成例ではエンジン出力は機械式変速手段１１４で変速さ
れた後で電気的変速手段１１１による変速動作がなされ
る。
歯車列や遊星歯車列によって実現される。１１５は変速
制御手段であり、前記電気式変速手段１１１や機械式変
速手段１１２の変速比を設定および操作する。図１の構
成例ではエンジン出力は機械式変速手段１１４で変速さ
れた後で電気的変速手段１１１による変速動作がなされ
る。
【００２０】本発明による変速機は大まかな変速を機械
式変速手段１１４で行い、変速比の微調整を電気式変速
手段１１１で行うものである。この構成により効率の良
い無段変速機を提供できる。
式変速手段１１４で行い、変速比の微調整を電気式変速
手段１１１で行うものである。この構成により効率の良
い無段変速機を提供できる。
【００２１】電気式変速手段の動作概要を図２を用いて
説明する。図２は横軸に電気式変速手段出力軸１１３の
回転数を、縦軸に電気式変速手段出力軸１１３のトルク
を配したＮ−Ｔ図である。ここで○印が電気式変速手段
入力軸１１２からの入力動作点であり、×印が電気式変
速手段出力軸１１３の出力動作点である。なお、式
（３）を仮定しているため、電気式変速手段入力軸１１
２からの入力動作点は特別な変換無しに図２上にプロッ
トされる。
説明する。図２は横軸に電気式変速手段出力軸１１３の
回転数を、縦軸に電気式変速手段出力軸１１３のトルク
を配したＮ−Ｔ図である。ここで○印が電気式変速手段
入力軸１１２からの入力動作点であり、×印が電気式変
速手段出力軸１１３の出力動作点である。なお、式
（３）を仮定しているため、電気式変速手段入力軸１１
２からの入力動作点は特別な変換無しに図２上にプロッ
トされる。
【００２２】図２において、（１）で示した領域は機械
的に伝達されるパワーを表わし、（２）は差動軸側電動
機１０３によって奪われるパワーを表わす。電気式変速
手段１１１は（２）の領域を（３）に電気的に移動す
る。具体的には電流センサ１０８に流れる電流を常に０
とするように差動軸側電力供給手段１０４と駆動軸側電
力供給手段１０６を動作させればよい。このことにより
入力動作点は等出力線上を移動し、電気式変速手段出力
軸１１３は出力動作点の位置に示される出力速度および
出力トルクで動作する。このように入力軸も出力軸も等
出力線上に存在し、電気的なパワーの移動により変速動
作が実現できる。
的に伝達されるパワーを表わし、（２）は差動軸側電動
機１０３によって奪われるパワーを表わす。電気式変速
手段１１１は（２）の領域を（３）に電気的に移動す
る。具体的には電流センサ１０８に流れる電流を常に０
とするように差動軸側電力供給手段１０４と駆動軸側電
力供給手段１０６を動作させればよい。このことにより
入力動作点は等出力線上を移動し、電気式変速手段出力
軸１１３は出力動作点の位置に示される出力速度および
出力トルクで動作する。このように入力軸も出力軸も等
出力線上に存在し、電気的なパワーの移動により変速動
作が実現できる。
【００２３】ここで述べた動作は減速時のものである。
なお、減速とは式（３）の成立下において電気式変速手
段入力軸１１２の速度が電気式変速手段出力軸１１３の
速度より大きい場合を指す。また、電気式変速手段出力
軸１１３の速度が電気式変速手段入力軸１１２の速度よ
り大きい場合を増速と称する。増速の場合にも同様なパ
ワーのやりとりを考えることにより、変速が実現でき
る。
なお、減速とは式（３）の成立下において電気式変速手
段入力軸１１２の速度が電気式変速手段出力軸１１３の
速度より大きい場合を指す。また、電気式変速手段出力
軸１１３の速度が電気式変速手段入力軸１１２の速度よ
り大きい場合を増速と称する。増速の場合にも同様なパ
ワーのやりとりを考えることにより、変速が実現でき
る。
【００２４】図３に、上記のような電気式変速手段１１
１減速動作時のエネルギー経路を示す。ここで電気変換
率αはエンジンの発生する出力のうち電気に変換される
割合であり、図２では（２）の領域の広さ／（１）＋
（２）の領域の広さである。ここでは減速時のみを考え
ているため、０≦α≦１である。また効率は差動ギア効
率ηg と電気系効率ηe を考慮して計算している。
１減速動作時のエネルギー経路を示す。ここで電気変換
率αはエンジンの発生する出力のうち電気に変換される
割合であり、図２では（２）の領域の広さ／（１）＋
（２）の領域の広さである。ここでは減速時のみを考え
ているため、０≦α≦１である。また効率は差動ギア効
率ηg と電気系効率ηe を考慮して計算している。
【００２５】今、エンジン出力をＰとすると、差動ギア
から機械的に負荷側に伝達される動力はηg(１−α）
Ｐ、電気的に負荷側に伝達される動力はηeηgα・Ｐと
表わされる。したがって、負荷出力はηg(１−α）Ｐ＋
ηeηgα・Ｐとなる。効率は出力／入力で規定されるの
で、減速時の全体効率ηはηg(１−α）＋ηeηgαであ
る。
から機械的に負荷側に伝達される動力はηg(１−α）
Ｐ、電気的に負荷側に伝達される動力はηeηgα・Ｐと
表わされる。したがって、負荷出力はηg(１−α）Ｐ＋
ηeηgα・Ｐとなる。効率は出力／入力で規定されるの
で、減速時の全体効率ηはηg(１−α）＋ηeηgαであ
る。
【００２６】電気的なエネルギーは発電機，インバータ
２個，モータを経由するため、電気系効率は発電機効率
とインバータ効率の二乗とモータ効率を掛け合わせたも
のとなる。インバータ＋発電機（モータ）の効率を９０
％と見積もり、電気系効率は９０％×９０％＝８１％と
すると、電気変換率αを横軸にとったときの減速時効率
グラフは図４のように表わせる。増速時においても同様
の手順で計算できる。上記のように電気式変速手段１１
１には変速速度が速く、スムーズに無段変速が可能とい
う長所はあるが、電気変換率αが大きくなると効率が低
下するという短所も有する。一方、機械式変速手段１１
４は伝達効率の非常に良い機構、たとえば現行ガソリン
車のマニュアルトランスミッションなどは段階的な変速
しか行えず、エンジンの最適動作点での運転が行えない
という欠点があった。
２個，モータを経由するため、電気系効率は発電機効率
とインバータ効率の二乗とモータ効率を掛け合わせたも
のとなる。インバータ＋発電機（モータ）の効率を９０
％と見積もり、電気系効率は９０％×９０％＝８１％と
すると、電気変換率αを横軸にとったときの減速時効率
グラフは図４のように表わせる。増速時においても同様
の手順で計算できる。上記のように電気式変速手段１１
１には変速速度が速く、スムーズに無段変速が可能とい
う長所はあるが、電気変換率αが大きくなると効率が低
下するという短所も有する。一方、機械式変速手段１１
４は伝達効率の非常に良い機構、たとえば現行ガソリン
車のマニュアルトランスミッションなどは段階的な変速
しか行えず、エンジンの最適動作点での運転が行えない
という欠点があった。
【００２７】しかし、図１のように電気式変速機１１１
と機械式変速機１１４とを用いた構成にすると高効率で
かつ高速で無段変速が可能な変速機を実現できる。以
下、図５のようにエンジン特性を仮定したときの本発明
による変速機の動作を説明する。
と機械式変速機１１４とを用いた構成にすると高効率で
かつ高速で無段変速が可能な変速機を実現できる。以
下、図５のようにエンジン特性を仮定したときの本発明
による変速機の動作を説明する。
【００２８】図５は説明に用いるエンジンのＮ−Ｔ図で
ある。ここで横軸がエンジン１０１出力軸の回転数で、
縦軸がエンジン１０１出力軸のトルクである。また、図
６は電気式変速手段のみによる電気式変速手段出力軸１
１３の動作領域のＮ−Ｔ図である。ここでは横軸の回転
数，縦軸のトルク双方とも電気式変速手段出力軸113に
換算した値である。図７は機械式変速手段１１４として
三段歯車列変速機を使用した場合の電気式変速手段出力
軸１１３の動作領域のＮ−Ｔ図である。
ある。ここで横軸がエンジン１０１出力軸の回転数で、
縦軸がエンジン１０１出力軸のトルクである。また、図
６は電気式変速手段のみによる電気式変速手段出力軸１
１３の動作領域のＮ−Ｔ図である。ここでは横軸の回転
数，縦軸のトルク双方とも電気式変速手段出力軸113に
換算した値である。図７は機械式変速手段１１４として
三段歯車列変速機を使用した場合の電気式変速手段出力
軸１１３の動作領域のＮ−Ｔ図である。
【００２９】図５内の太線は、エンジンが最高効率で運
転できる動作線であり、燃費を向上するためにエンジン
はこの線上を動作点にする。図６内の太線は、エンジン
動作線を電気式変速手段出力軸１１３に換算して示した
ものである。なお、ここでは機械式変速手段１１４を用
いないとして、変速比を１に固定している。図７におけ
る三本の太線は、機械式変速機１１４を作用したときの
エンジン動作線の換算値である。ここでは例として機械
式変速手段の変速比を２，１，０.６７ としたときのエ
ンジン動作線換算値を図示している。
転できる動作線であり、燃費を向上するためにエンジン
はこの線上を動作点にする。図６内の太線は、エンジン
動作線を電気式変速手段出力軸１１３に換算して示した
ものである。なお、ここでは機械式変速手段１１４を用
いないとして、変速比を１に固定している。図７におけ
る三本の太線は、機械式変速機１１４を作用したときの
エンジン動作線の換算値である。ここでは例として機械
式変速手段の変速比を２，１，０.６７ としたときのエ
ンジン動作線換算値を図示している。
【００３０】図６のＮ−Ｔ図において、電気式変速手段
入力軸１１２の動作点を電気式変速手段出力軸１１３の
動作点に変換する場合、減速時には電気変換率αは
入力軸１１２の動作点を電気式変速手段出力軸１１３の
動作点に変換する場合、減速時には電気変換率αは
【００３１】
【数４】 α＝ωdrv／ωin …（４） で表わせる。図４のように電気変換率αが大きいほど効
率が悪化するため、変速操作により変化させる速度の量
が大きいほど不利となる。
率が悪化するため、変速操作により変化させる速度の量
が大きいほど不利となる。
【００３２】一方、図７のＮ−Ｔ図においては、電気式
変速手段入力軸１１２の動作点を電気式変速手段出力軸
１１３の要求動作点に最も近いエンジン動作線から選ぶ
ことができる。その結果、図６の場合と比較すると、機
械式変速手段１１４を用いることにより電気式変速手段
１１１の動作領域は機械式変速手段１１４により三分割
され、電気変換率αを小さくできる。
変速手段入力軸１１２の動作点を電気式変速手段出力軸
１１３の要求動作点に最も近いエンジン動作線から選ぶ
ことができる。その結果、図６の場合と比較すると、機
械式変速手段１１４を用いることにより電気式変速手段
１１１の動作領域は機械式変速手段１１４により三分割
され、電気変換率αを小さくできる。
【００３３】機械式変速手段１１４として、歯車列の噛
み合いを変更するものや遊星歯車列の拘束状態を切り替
えるもの、さらにＣＶＴなども利用可能であるが、効率
を重視する場合には歯車列の噛み合いを変更する形態の
有段変速機であることが望ましい。なぜなら上記した機
械式変速手段のうち、歯車列の噛み合いを変更する形態
のもの（いわゆるマニュアルトランスミッション）が最
も効率が良いからである。このとき、自動的に歯車列の
噛み合いを変更することによって運転者に自動無段変速
を供給する。図１における変速制御手段１１５は負荷の
速度や要求トルクから機械式変速手段１１４と電気式変
速手段１１１の変速比を自動的に決定し、効率のよいエ
ンジン動作点で車両を駆動する。
み合いを変更するものや遊星歯車列の拘束状態を切り替
えるもの、さらにＣＶＴなども利用可能であるが、効率
を重視する場合には歯車列の噛み合いを変更する形態の
有段変速機であることが望ましい。なぜなら上記した機
械式変速手段のうち、歯車列の噛み合いを変更する形態
のもの（いわゆるマニュアルトランスミッション）が最
も効率が良いからである。このとき、自動的に歯車列の
噛み合いを変更することによって運転者に自動無段変速
を供給する。図１における変速制御手段１１５は負荷の
速度や要求トルクから機械式変速手段１１４と電気式変
速手段１１１の変速比を自動的に決定し、効率のよいエ
ンジン動作点で車両を駆動する。
【００３４】以上のように、図１に示した構成は電気変
換率αを減少させ、効率を向上させる効果がある。さら
に、電気的に移動するエネルギーの量が小さくなるため
に、差動軸側電動機１０３，差動軸側電力変換機１０
４，駆動軸側電動機１０５，駆動軸側電力変換機１０６
の体格が小さくできるという利点を有する。このことは
全体の小型軽量化にも役立つ。
換率αを減少させ、効率を向上させる効果がある。さら
に、電気的に移動するエネルギーの量が小さくなるため
に、差動軸側電動機１０３，差動軸側電力変換機１０
４，駆動軸側電動機１０５，駆動軸側電力変換機１０６
の体格が小さくできるという利点を有する。このことは
全体の小型軽量化にも役立つ。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、損失が少なく高速で変
速比も大きい無段変速機を実現することができる。この
特性はエンジンを最適効率点付近で継続運転するのに有
効である。その結果、エンジンの効率も向上させること
が出来、システム全体の効率も向上する効果がある。
速比も大きい無段変速機を実現することができる。この
特性はエンジンを最適効率点付近で継続運転するのに有
効である。その結果、エンジンの効率も向上させること
が出来、システム全体の効率も向上する効果がある。
【００３６】なお、ここでは機械式変速手段１１４を電
気式変速手段１１１の前段に配置した例について図示し
たが、逆に電気式変速手段１１１を機械式変速手段１１
４の前段に配置する構成にしても差し支えない。さらに
差動機構１１０の出力軸に機械式変速手段１１４を入れ
込む構造、すなわち電気式変速手段１１１の内部に機械
式変速手段１１４を配置しても差し支えない。
気式変速手段１１１の前段に配置した例について図示し
たが、逆に電気式変速手段１１１を機械式変速手段１１
４の前段に配置する構成にしても差し支えない。さらに
差動機構１１０の出力軸に機械式変速手段１１４を入れ
込む構造、すなわち電気式変速手段１１１の内部に機械
式変速手段１１４を配置しても差し支えない。
【図１】本発明による変速機の一構成例を示す構成図で
ある。
ある。
【図２】電気式変速手段の動作概要を示すＮ−Ｔ図であ
る。
る。
【図３】電気式変速手段の減速動作時のエネルギー経路
を示した構成図である。
を示した構成図である。
【図４】電気式変速手段減速時の効率を示す特性図であ
る。
る。
【図５】エンジンのＮ−Ｔ図である。
【図６】電気式変速手段単体による動作領域のＮ−Ｔ図
である。
である。
【図７】本発明による変速機による動作領域のＮ−Ｔ図
である。
である。
１０１…エンジン、１０２…負荷、１０３…差動軸側電
動機、１０４…差動軸側電力変換器、１０５…駆動軸側
電動機、１０６…駆動軸側電力変換器、１０７…バッテ
リー、１０８…電流センサ、１０９…最終変速機、１１
０…差動機構、１１１…電気式変速手段、１１４…機械
式変速手段。
動機、１０４…差動軸側電力変換器、１０５…駆動軸側
電動機、１０６…駆動軸側電力変換器、１０７…バッテ
リー、１０８…電流センサ、１０９…最終変速機、１１
０…差動機構、１１１…電気式変速手段、１１４…機械
式変速手段。
Claims (4)
- 【請求項１】運動エネルギーを入力する原動軸と運動エ
ネルギーを出力とする駆動軸とを有する変速機であっ
て、前記変速機は電気式変速手段を構成要素として含
み、前記電気式変速手段は差動機構と差動軸側電動機と
駆動軸側電動機により構成され、前記電気式変速手段は
運動エネルギーを入力する電気式変速手段入力軸と運動
エネルギーを出力する電気式変速手段出力軸を有し、前
記電気式変速手段入力軸と前記差動軸側電動機と前記駆
動軸側電動機は前記駆動軸側電動機の速度が前記入力軸
速度と前記差動軸側電動機の回転速度により決定される
ように前記差動機構を用いて構成され、前記電気式変速
手段は前記駆動軸側電動機に電力を供給する駆動軸側電
力供給手段および前記差動軸側電動機に電力を供給する
差動軸側電力供給手段を有し、前記駆動軸側電力供給手
段と差動軸側電力供給手段とは互いに電力授受が可能な
ように電気的に接続された構成において、前記変速機は
前記電気式変速手段と機械式変速手段との機械的結合に
よって構成されることを特徴とする変速機。 - 【請求項２】請求項１において、前記変速機は変速制御
手段を有し、前記変速制御手段は前記電気式変速手段お
よび機械式変速手段の変速比を決定することを特徴とす
る変速機。 - 【請求項３】請求項２において、前記機械式変速手段は
歯車列により実現される有段変速機であり、前記変速制
御手段は負荷の速度および必要トルクによって自動的に
前記有段変速機の変速比を決定することを特徴とする変
速機。 - 【請求項４】請求項１において、前記変速機は電力貯蔵
手段を有し、前記電力貯蔵手段は前記駆動軸側電力供給
手段と差動軸側電力供給手段に電気的に接続されている
ことを特徴とする変速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28651997A JPH11125319A (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 変速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28651997A JPH11125319A (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 変速機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11125319A true JPH11125319A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17705469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28651997A Pending JPH11125319A (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 変速機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11125319A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000002327A (ja) * | 1998-06-16 | 2000-01-07 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド車の変速制御装置 |
| JP2003033085A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機の制御装置 |
| CN103307219A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-18 | 同济大学 | 一种电动汽车两档机械式自动变速器 |
| JP2016094936A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-26 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置 |
-
1997
- 1997-10-20 JP JP28651997A patent/JPH11125319A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000002327A (ja) * | 1998-06-16 | 2000-01-07 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド車の変速制御装置 |
| JP2003033085A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機の制御装置 |
| CN103307219A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-18 | 同济大学 | 一种电动汽车两档机械式自动变速器 |
| JP2016094936A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-26 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置 |
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