JPH11344115A - 車両の動力回収制御方法および動力再生制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＭＴにおける動力回収および動力再生を効
率よく行ない、制動能力、駆動能力およびエンジントル
クの不安定要素を取り除くことのできる車両の動力回収
制御方法および動力再生制御方法を提供する。 【解決手段】 作動液の回収時に、液圧ポンプ（２）お
よび液圧モータ（３）がそれぞれポンプ作用を行なうと
ともに、ＨＭＴの走行モードの切換直後の車両速度と、
切換直前の車両速度とが同じになるように、液圧ポンプ
（２）および液圧モータ（３）の斜板角度の角度制御
と、エンジンの回転数の制御とを行なう。また、作動液
の再生時に、液圧ポンプ（２）および液圧モータ（３）
がそれぞれモータ作用を行なうとともに、ＨＭＴの走行
モードの切換直後の車両速度と、切換直前の車両速度と
が同じになるように、液圧ポンプ（２）および液圧モー
タ（３）の斜板角度の角度制御と、エンジンの回転数の
制御とを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バス、トラッ
ク、各種建設機械、各種産業機械などに用いられる無段
変速機を備えた車両に関し、より特定的には、ハイドロ
メカニカルトランスミッション（以下、ＨＭＴと称す
る。）といわれる無段変速機を有する車両の動力回収制
御方法および動力再生制御方法に関するものである。

【０００２】

【背景の技術】従来、入力軸と出力軸とを結ぶ動力伝達
経路に、クラッチ機構および遊星歯車機構を備えたメカ
ニカルトランスミッション（以下、ＭＴと称する。）
と、液圧ポンプおよび液圧モータを備えたハイドロスタ
ティックトランスミッション（以下、ＨＳＴと称す
る。）とを併設し、無段階で連続した変速を行なうよう
にしたＨＭＴを有する車両の動力回収装置として、たと
えば特開平９−４７０９号公報に開示される「車両の動
力回収装置」がある。

【０００３】この公報に開示された「車両の動力回収装
置」によれば、作動油を保圧状態で蓄えるための蓄圧器
を備え、この蓄圧器とＨＳＴの閉回路とが開閉機構を持
つ給排ラインを介して接続されており、この開閉機構を
車両の走行状態に応じて切換作動させることによって、
ＨＳＴの閉回路から蓄圧器に対して余剰の作動油圧を供
給して蓄えるようにしている。

【０００４】したがって、この装置を搭載した車両で
は、動力回収のための油圧ポンプを新たに設けることな
く、車両の減速時にＨＳＴの液圧モータをポンプとして
作動させ、運動エネルギを作動油圧力に変換して動力回
収を行なうことができる。

【０００５】しかし、上記車両の動力回収装置における
ＨＭＴの制御方法では、ＨＳＴ単独での動力伝達を行う
モード１を除き、機械軸（ＭＴ）を介在してエンジン側
と負荷側（車輪側）とが結合されている。そのため、制
動時において、ＨＳＴに発生する制動トルクを増加させ
ようとしても、ＭＴを通ってエンジンにトルクが逃げて
しまうので、エンジンが負荷トルクを受けられる範囲で
しか作動油の圧力を上げることができない。

【０００６】そこで、この問題を解決するために、本願
と同一の出願人によって、平成９年６月１８日に「車両
の動力回収装置：特願平９−１６０９５０号（以下、背
景の技術１と称す。）」が出願されている。この、背景
の技術１によれば、車両の減速時において、動力回収可
能なときに、車両の走行慣性力によりポンプ作動される
ＨＳＴの液圧モータのモータ斜板角度（θｍ）を減少さ
せるとともに、ＨＳＴの液圧ポンプのポンプ斜板角度
（θｐ）を０°にすることにより、ＨＳＴの閉回路内の
作動油圧を高める制御がなされている。

【０００７】しかし、この背景の技術１の場合、モード
４の高速域においては、ＨＳＴの動力分担が小さいた
め、液圧モータのモータ斜板角度（θｍ）を小さく保っ
ても作動油圧を十分に上げることが出来ない。また、モ
ード４、３、２の各低速域においては、車両の制動トル
クによって駆動される液圧モータがモータ作用を行うた
め、回収油量を得ることができない。その結果、動力再
生時に利用できる高圧の作動油の回収油量は、特に高速
域では、非常に小さいものとなる。

【０００８】また、車両のもつ運動エネルギは、車の速
度の平方に比例するため、低速域で回収動力が大きくて
も、低速域では車両が容易に減速するため、回収の持続
時間が短く、圧油としてあまり大きなエネルギを蓄積す
ることができない。

【０００９】そこで、さらにこの問題点を解決するため
に、本願と同一の出願人によって、平成１０年３月１１
日に「車両の動力回収制御方法：特願平１０−０５９６
９１号（以下、背景の技術２と称す。）」が出願され、
また平成１０年２月２４日に「車両の動力再生制御方
法：特願平１０−０４２３４９号（以下、背景の技術３
と称す。）」が出願されている。

【００１０】上記背景の技術２におけるＨＳＴの液圧ポ
ンプのポンプ斜板角度（θｐ）および液圧モータのモー
タ斜板角度（θｍ）の制御について、図６を参照して説
明する。

【００１１】モード４ まず、動力回収（減速）運転のモード４においては、ポ
ンプ斜板角度（θｐ）は−１７°に、モータ斜板角度
（θｍ）は＋１７／３°に維持されるように制御され
る。

【００１２】モード３ 次に、動力回収（減速）運転のモード３においては、ポ
ンプ斜板角度（θｐ）は＋１７°に、モータ斜板角度
（θｍ）はそのまま＋１７／３°に維持されるように制
御される。

【００１３】モード２ 次に、動力回収（減速）運転のモード２においては、ポ
ンプ斜板角度（θｐ）は−１７°に、モータ斜板角度
（θｍ）は高速域（Ｈ）においては＋１７／３°、低速
域（Ｌ）においては＋１７°に維持されるように制御さ
れる。

【００１４】モード１ 次に、動力回収（減速）運転のモード１においては、ポ
ンプ斜板角度（θｐ）は０°に、モータ斜板角度（θ
ｍ）は＋１７°に維持されるように制御される。

【００１５】これにより、動力回収（減速）運転におけ
るＨＳＴの液圧ポンプのポンプ作用およびモータ作用
は、モード４からモード２の間において、図７に示すよ
うに常にポンプ作用を行なう。その結果、図６に示すよ
うに回収油量および回収動力の改善が可能になる。

【００１６】次に、上記背景の技術３におけるＨＳＴの
液圧ポンプのポンプ斜板角度（θｐ）および液圧モータ
のモータ斜板角度（θｍ）の制御について、図８を参照
して説明する。

【００１７】モード１ 動力再生（加速）運転のモード１においては、ポンプ斜
板角度（θｐ）は０°に、モータ斜板角度（θｍ）は＋
１７°に維持されるように制御される。

【００１８】モード２ 次に、動力再生（加速）運転のモード２においては、ポ
ンプ斜板角度（θｐ）は−１７°に、モータ斜板角度
（θｍ）はそのまま＋１７°に維持されるように制御さ
れる。

【００１９】モード３ 次に、動力再生（加速）運転のモード３においては、ポ
ンプ斜板角度（θｐ）は＋１７°に、モータ斜板角度
（θｍ）はそのまま＋１７°に維持されるように制御さ
れる。

【００２０】次に、動力再生（加速）運転のモード４に
おいては、ポンプ斜板角度（θｐ）は−１７°に、モー
タ斜板角度（θｍ）の低速域（Ｌ）は＋１７°に高速域
（Ｈ）は＋１７／３°に維持されるように制御される。

【００２１】これにより、動力再生（加速）運転におけ
るＨＳＴの液圧ポンプのポンプ作用およびモータ作用
は、モード２からモード４の間において、図９に示すよ
うに、常にモータ作用を行なう。その結果、図８に示す
ように再生油量および再生動力の改善を可能としてい
る。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記背景の技
術２および背景の技術３においては、ＨＳＴのポンプ能
力にモータ能力が加えられた状態でＨＳＴの液圧ポンプ
および液圧モータのそれぞれの斜板角度の角度制御が行
なわれている。

【００２３】その結果、液圧モータのモータ能力は、図
７および図９で示されるように、各モードの低速域
（Ｌ）と高速域（Ｈ）との切換ポイントで正負が入れ替
わる。そのため、動力回収運転においては、液圧モータ
のポンプ能力はモード１以外の領域で平均すればゼロと
なるが、各モードの最低速域では負の値となるため、液
圧ポンプおよび液圧モータを合わせたＨＭＴ全体のポン
プ能力は、液圧ポンプの単独ポンプ能力よりも小さくな
り、また、動力再生運転においては、液圧モータのモー
タ能力はモード１以外の領域で平均すればゼロとなる
が、各モードの最低速域では負の値となるため、液圧ポ
ンプおよび液圧モータを合わせたＨＭＴ全体のモータ能
力は、液圧ポンプの単独モータ能力よりも小さくなる問
題が生じる。

【００２４】特に、動力再生運転においては、各モード
の切換直後に図８に示すように、再生油量および再生動
力が「ゼロ」となるポイントが生じる。このポイントに
おいて、車両を加速するためには、蓄圧器５から動力回
収ができないため、エンジンの出力馬力を急上昇させる
制御をおこなう必要がある。また、このようなエンジン
の出力馬力を急上昇させる制御は、運転者に対して違和
感を与えるものとなる。

【００２５】したがって、この発明は上記課題を解決す
るためになされたものであって、ＨＭＴにおける動力回
収および動力再生を効率よく行ない、制動能力、駆動能
力およびエンジントルクの不安定要素を取り除くことの
できる車両の動力回収制御方法および動力再生制御方法
を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた車両
の動力回収制御方法においては、エンジンから駆動輪ま
での動力伝達経路に、ＭＴと、上記エンジン側に連結さ
れた液圧ポンプおよび駆動輪側に連結された液圧モータ
を閉回路により互いに接続され、液圧ポンプおよび液圧
モータのそれぞれ斜板角度の変更により容量可変に構成
されるＨＳＴとが並列に配設されたＨＭＴを備える車両
を前提とする。

【００２７】このような車両において、車両の減速時
に、閉回路から蓄圧装置の高圧の作動液を回収して蓄え
るようにした車両の動力回収制御方法において、作動液
の回収時に、液圧ポンプおよび液圧モータがそれぞれポ
ンプ作用を行なうとともに、車両の走行モードの切換直
後の車両速度と、切換直前の車両速度とが同じになるよ
うに、液圧ポンプおよび液圧モータの斜板角度の角度制
御と、エンジンの回転数の制御が行なわれる。

【００２８】この発明によれば、減速時に、液圧ポンプ
および液圧モータの斜板角度の角度制御と、エンジンの
回転数の制御を行なうことにより、ＨＳＴの液圧ポンプ
および液圧モータの双方がポンプ作用を行なう状態を維
持させて動力回収運転を行なうことが可能になる。その
結果、より安定した動力の回収を実現するとともに、そ
の能力も大きくなり、発進および停止時の消費特性の向
上、ブレーキの寿命の延長および制動時の安全性の向上
を図ることが可能になる。

【００２９】次に、この発明に基づいた車両の動力再生
制御方法においては、エンジンから駆動輪までの動力伝
達経路に、ＭＴと、上記エンジン側に連結された液圧ポ
ンプおよび駆動輪側に連結された液圧モータを閉回路に
より互いに接続してされ、液圧ポンプおよび液圧モータ
のそれぞれ斜板角度の変更により容量可変に構成される
ＨＳＴとが並列に配設されたＨＭＴを備える車両を前提
とする。

【００３０】このような車両において、前記車両の加速
時に蓄圧装置から閉回路に高圧の作動液を供給するよう
にした車両の動力再生制御方法であって、作動液の再生
時に、液圧ポンプおよび液圧モータがそれぞれモータ作
用を行なうとともに、車両の走行モードの切換直後の車
両速度と、切換直前の車両速度とが同じになるように、
液圧ポンプおよび液圧モータの斜板角度の角度制御と、
エンジンの回転数の制御とが行なわれる。

【００３１】この発明によれば、加速時に、液圧ポンプ
および液圧モータの斜板角度の角度制御と、エンジンの
回転数の制御を行なうことにより、ＨＳＴの液圧ポンプ
および液圧モータの双方がポンプ作用を行なう状態を維
持させて動力回収運転を行なうことが可能になる。

【００３２】その結果、より安定した動力の回収を実現
するとともに、その能力も大きくなり、発進および停止
時の消費特性の向上、ブレーキの寿命の延長および制動
時の安全性の向上を図ることが可能になる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形
態における車両の動力回収再生装置をトラックなど車両
のＨＭＴに適用した一例を示す。

【００３４】［ＨＭＴの構成］エンジン１とこのエンジ
ン１からの入力回転を無段階に変速して左右の駆動輪１
２、１２側に伝達する無段変速機としてのＨＭＴが設け
られている。このＨＭＴには、クラッチ機構および遊星
歯車機構からなるＭＴ１００と、エンジン１側に配置さ
れる液圧ポンプ２と駆動輪１２、１２側に配置される液
圧モータ３とが閉回路４によって連結されるＨＳＴ２０
０とを備えている。

【００３５】液圧ポンプ２と液圧モータ３とには斜板式
ピストンポンプが用いられ、液圧ポンプ２の斜板２ａは
−１７°から＋１７°の間においてその角度を変更する
ことができる。また、液圧モータ３の斜板３ａも液圧ポ
ンプ２の斜板２ａと同様に、−１７°から＋１７°の間
においてその角度を変更することができる。

【００３６】ＭＴ１００とＨＳＴ２００との間では、エ
ンジン１側においては、歯車２４および歯車２５によっ
て動力が伝達され、駆動輪１２、１２側においては、歯
車２６および歯車２７によって動力が伝達される。

【００３７】［動力回収再生装置の構成］次に、動力回
収再生装置の構成について説明する。

【００３８】コントローラ１０内に設けられた開閉制御
により作動制御される第１から第３方向切換弁６、７、
８を有する開閉機構を有している。また、給排ラインと
しては、ＨＳＴ２００の閉回路４を構成する第１液圧ラ
イン４ａおよび第２液圧ライン４ｂと、この第１液圧ラ
イン４ａおよび第２液圧ライン４ｂをそれぞれ第１逆止
弁９ａ、第２逆止弁９ｂを介して互いに接続する１対の
高圧選択ライン７１、７２と、第１逆止弁９ａ、第２逆
止弁９ｂの下流側と第３方向切換弁８とを接続すること
により第１液圧ライン４ａおよび第２液圧ライン４ｂを
それぞれ蓄圧器５に接続する第１給排ライン７３とを備
えている。

【００３９】第１方向切換弁６および第２方向切換弁７
を互いに接続する第１接続ライン７４と、この第１接続
ライン７４の途中と第３方向切換弁８とを接続すること
により第１方向切換弁６および第２方向切換弁７を蓄圧
器５に接続する第２給排ライン７５とを備えてる。ま
た、第３方向切換弁８と蓄圧器５とを接続する第３給排
ライン７６とを備えている。

【００４０】第１方向切換弁６と第２方向切換弁７とに
は、第２接続ライン７７が設けられ、この第２接続ライ
ン７７は、リザーバタンク７８に接続されている。

【００４１】第２給排ライン７５には第１油圧センサ８
０が配設され、第３給排ライン７６には第２油圧センサ
８１が配設され、第１給排ライン７３には、第３油圧セ
ンサ８２が配設されている。また、第２給排ライン７５
には、蓄圧器５から閉回路４への作動油量を調節するた
めの流量調整弁１１が設けられている。

【００４２】ＨＳＴ２００の閉回路４側の作動油圧が第
１油圧センサ８０および第３油圧センサ８２により検出
される一方、蓄圧器５側の作動油圧が第２油圧センサ８
１により検出され、これらの検出値に基づいてコントロ
ーラ１０内部に設けられた判定部により動力回収可能な
状態か否かの判定が行なわれる。また、蓄圧器５には、
蓄圧器５内の作動油圧を一定以下の圧力に保持するため
のリリーフ弁１３が設けられている。

【００４３】コントローラ１０には、歯車２５の回転数
を検出するための第１回転数検出器８３と、歯車２６の
回転数を検出するための第２回転数検出器８４とからの
信号が入力される。またアクセル検出器２２およびブレ
ーキ検出器２３からの信号もコントローラ１０に入力さ
れる。

【００４４】第１方向切換弁６は、４ポート３位置切換
型のものであって、第１液圧ライン４ａに設けられ、液
圧ポンプ２と液圧モータ３とを接続する第１切換位置
（同図中間位置）と、液圧ポンプ２、液圧モータ３およ
び第１接続ライン７４を接続する第２切換位置（同図上
側位置）と、液圧ポンプ２、液圧モータ３および第２接
続ライン７７を接続する第３切換位置（同図下側位置）
とを有し、コントローラ１０からの作動指令を受けてソ
レノイドなどの作動により上記各位置のいずれかに切換
えられるようになっている。

【００４５】第２方向切換弁７は、４ポート３位置切換
型のものであって、第２液圧ライン４ｂに設けられ、液
圧ポンプ２と液圧モータ３とを接続する第１切換位置
（同図中間位置）と、液圧ポンプ２、液圧モータ３およ
び第１接続ライン７４を接続する第２切換位置（同図下
側位置）と、液圧ポンプ２、液圧モータ３および第２接
続ライン７７を接続する第３切換位置（同図上側位置）
と、を有し、コントローラ１０からの作動指令を受けて
ソレノイドなどの作動により上記各位置のいずれかに切
換可能になっている。

【００４６】第３方向切換弁８は、３ポート３位置切換
型のものであって、第１給排ライン７３、第２給排ライ
ン７５および第３給排ライン７６を遮断する第１切換位
置（同図中央位置）と、第１給排ライン７３と第３給排
ライン７６とを接続する第２切換位置（同図左側位置）
と、第２給排ライン７５と第３給排ライン７６とを接続
する第３切換位置（同図右側位置）とを有し、コントロ
ーラ１０からの作動指令を受けてソレノイドなどの作動
により上記各位置のいずれかに切換可能になっている。

【００４７】次に、上記構成よりなる車両の動力回収運
転（減速時）および動力再生回収運転（加速時）の、各
モードにおける液圧ポンプ２の斜板２ａおよび液圧モー
タ３の斜板３ａの角度制御と、エンジン回転数（以下、
入力回転数と称す。）の制御とについて説明する。

【００４８】［動力回収運転（減速時）］まず、図２を
参照して、車両の動力回収運転（減速時）の場合の、各
モードにおける液圧ポンプ２の斜板２ａおよび液圧モー
タ３の斜板３ａの角度制御と、入力回転数の制御とにつ
いて説明する。

【００４９】モード４ 車両のモード４の動力回収運転においては、液圧ポンプ
２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は−１７°に、液圧モ
ータ３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は、約＋１７／３
°に制御される。この時、入力回転数は、高速域（Ｈ）
において約１８００ｒｐｍから約１０００ｒｐｍに制御
される。また、低速域（Ｌ）においてエンジン回転数が
過小になる場合には液圧モータ３の斜板３ａの斜板角度
（θｍ）を中立に制御して、入力回転数が約１０００ｒ
ｐｍに維持するように制御される。

【００５０】モード３ 車両のモード３の動力回収運転においては、液圧ポンプ
２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は＋１７°に、液圧モ
ータ３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は、約＋１７／４
°に制御される。この時、入力回転数は、約１８００ｒ
ｐｍから約１０００ｒｐｍに制御される。

【００５１】モード２ 車両のモード２の動力回収運転においては、液圧ポンプ
２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は−１７°に、液圧モ
ータ３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は、約＋１７／２
°に制御される。この時、入力回転数は、高速域（Ｈ）
において約１８００ｒｐｍから約１０００ｒｐｍに制御
さる。また、低速域（Ｌ）において、液圧モータ３に作
用するトルクが過大になる場合には、液圧モータ３の斜
板３ａの斜板角度（θｍ）を中立側に制御してトルクの
増加を防止し、入力回転数が約１０００ｒｐｍに維持す
るように制御される。

【００５２】モード１ 車両のモード１の動力回収運転においては、液圧ポンプ
２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は０°に、液圧モータ
３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は、＋１７°に維持さ
れるように制御される。この時、入力回転数は、約１５
００ｒｐｍから０ｒｐｍに制御される。

【００５３】以上、車両の動力回収運転においては、図
２に示すように液圧ポンプ（２）および液圧モータ
（３）がそれぞれポンプ作用を行なうとともに、ＨＭＴ
の走行モードの切換直後の車両速度が、切換直前の車両
速度と同じになるように、液圧ポンプ（２）および液圧
モータ（３）の斜板角度（θｍ、θｐ）の角度制御と、
入力回転数の制御とが行なわれる。

【００５４】これにより、「回収油量」および「回収動
力」を図６の背景の技術２に示す「回収油量」および
「回収動力」に比べ向上させることが可能になり、特に
問題となっていた走行モードの切換ポイントにおける回
収動力の急激な変動の発生を回避することができる。

【００５５】［動力再生運転（加速時）］次に、図３を
参照して、車両の動力再生運転時（加速時）における液
圧ポンプ２の斜板２ａおよび液圧モータ３の斜板３ａの
角度制御と、入力回転数の制御とについて説明する。

【００５６】モード１ 車両のモード１の動力再生運転時においては、液圧ポン
プ２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は０°に、液圧モー
タ３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は＋１７°に制御さ
れる。この時、入力回転数は、約０ｒｐｍから約１５０
０ｒｐｍに制御される。

【００５７】モード２ 車両のモード２の動力回収運転時においては、液圧ポン
プ２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は−１７°に、液圧
モータ３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は、要求される
出力トルクの発生に必要な角度すなわち約＋１７°に制
御される。この時、入力回転数は低速域（Ｌ）において
出力回転数一定のとき、モード２の低速域では入力回転
数減少に伴う液圧ポンプ２の能力減少は液圧モータ３の
１／４程度である。このため液圧モータ３のポンプ能力
を上回るモータ能力を液圧ポンプ２に与えるため、入力
回転数は、約１２００ｒｐｍから約１５００ｒｐｍに制
御され、高速域（Ｈ）において液圧モータ３がモータ作
用をするようになれば、通常の約１５００ｒｐｍに制御
される。

【００５８】モード３ 車両のモード３の動力回収運転時においては、液圧ポン
プ２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は＋１７°に、液圧
モータ３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は、要求される
出力トルクの発生に必用な角度すなわち約＋１７／４°
に制御される。この時、入力回転数は、モード２と同様
低速域（Ｌ）において約１２００ｒｐｍから約１５００
ｒｐｍに制御され、高速域（Ｈ）において約１５００ｒ
ｐｍに制御される。

【００５９】モード４ 車両のモード４の動力回収運転時においては、液圧ポン
プ２の斜板２ａの斜板角度（θｐ）は＋１７°に、液圧
モータ３の斜板３ａの斜板角度（θｍ）は、要求される
出力トルクの発生に必用な角度すなわち約＋１７／３°
に制御される。この時、入力回転数は、モード２と同様
低速域（Ｌ）において約１２００ｒｐｍから約１５００
ｒｐｍに制御され、高速域（Ｈ）において約１５００ｒ
ｐｍに制御される。

【００６０】以上、車両の動力再生運転時においては、
図３に示すように液圧ポンプ（２）および液圧モータ
（３）がそれぞれモータ作用を行なうとともに、ＨＭＴ
の走行モードの切換直後の車両速度が、切換直前の車両
速度と同じになるように、液圧ポンプ（２）および液圧
モータ（３）の斜板角度（θｍ、θｐ）の角度制御と、
入力回転数の制御と、再生油量の制御とが行なわれる。

【００６１】これにより、「再生油量」および「再生動
力」を図８の背景の技術３に示す「再生油量」および
「再生動力」に比べ向上させることが可能になり、特に
問題となっていた走行モードの切換ポイントにおける
「ゼロ」ポイントの発生を回避することができる。

【００６２】その結果、動力再生運転時にエンジンの負
荷変動を防止することが可能になる、さらに、加速時に
は必ず再生動力が利用できることから、エンジンの小型
化、軽量化および出力の効率化を図ることが可能にな
る。

【００６３】このように上記本実施の形態におけるＨＭ
Ｔの動力回収運転および動力再生運転によれば、入力回
転数を適宜変化させてより大きな回収動力および再生動
力を得ることが可能になる。

【００６４】たとえば、高速変速比で運転中に動力回収
運転になった場合、蓄圧器５に作動油圧が供給され始め
た時点で入力回転数と出力回転数との関係が成り立たな
くなる。出力回転数一定のときに入力回転数が増加すれ
ば、ＨＳＴの液圧ポンプの回転数も入力回転数の増加に
比例して増加するが、液圧モータの回転数変化はモード
によって異なり、モード１、３では低速域（Ｌ）で入力
回転数の４倍、高速域（Ｈ）で入力回転数の−４倍に比
例して、モード２、４では低速域（Ｌ）で入力回転数の
４倍、高速域（Ｈ）で入力回転数の−２倍に比例して増
加する。また、これに応じて、液圧ポンプおよび液圧モ
ータのそれぞれの回収動力も増減する。

【００６５】一方、入力回転数を減少させれば、ＨＳＴ
の液圧ポンプおよび液圧モータの回転数も入力回転数の
減少に対して、入力回転数の増加のときと逆の方向で増
減する。また、これに応じて、液圧ポンプおよび液圧モ
ータのそれぞれの回収動力も増減する。

【００６６】入力回転数の増減と回収動力の増減との間
には下記式（１）が成立する。 △Ｑ＝△Ｎｉ×（±τｍ＋τｐ−Ｑｍ／Ｑｐ×τｐ×Ｒ）・・・（１） ここで、式（１）において、ΔＱは回収動力の増減、Δ
Ｎｉは入力回転数の増減、τｍはエンジンのトルク（回
収時に負、再生時に正）、τｐは液圧ポンプのトルク、
Ｑｍは液圧モータの押のけ油量、Ｑｐは液圧ポンプの押
のけ油量、Ｑｍ／Ｑｐ×τｐは液圧モータのトルクを示
す。また、Ｒは入力回転数の変動に対する液圧モータ回
転数の比率を示し、運転条件によって−４〜＋４の間で
変動するが、本実施の形態においては、改善を図るべき
各モードの低速域では＋４程度である。さらに、Ｑｍ／
Ｑｐは、液圧ポンプと液圧モータとの押のけ油量の比で
あり、液圧ポンプと液圧モータとの容量が等しい場合
は、下記式（２）が成立する。

【００６７】 Ｑｍ／Ｑｐ＝（θｍ／θｐ）×（Ｎｍ／Ｎｐ）・・・（２） ここで、式（２）において、θｍは液圧モータの斜板角
度、θｐは液圧ポンプの斜板角度、Ｎｍは液圧モータの
回転数、Ｎｐは液圧ポンプの回転数を示す。また、θｍ
／θｐおよびＮｍ／Ｎｐは変速比によって正負の符号を
持つ。

【００６８】一方、機械伝達部分（遊星歯車）のトルク
分担の関係から下記式（３）が成立する。

【００６９】 ±τｍ＋τｐ＝Ｑｍ／Ｑｐ×τｐ／Ｋ・・・（３） ここで、Ｋは各モードの遊星歯車の結合方法で決定され
る定数であり、モード１、３ではＫ≒４、モード２、４
ではＫ≒２程度である。但し、モード４の低速部分で
は、回転数の比率も含めてＫ≒６となる。この式（３）
の関係を図４および図５に示す。

【００７０】「動力回収運転」まず、動力回収運転の場
合について図４を参照しながら説明する。図４において
横軸は、車両速度を示し、縦軸は回収動力を示し、これ
に直行する３本の実線は、上が背景の技術２における回
収動力、中が本実施の形態における回収動力、下が背景
の技術２と本実施の形態との合計回収動力である。

【００７１】また、図中太点線（Ｌ１）は変速比をモー
ド最高速変速比にできる限り維持したまま入力回転数を
変化したときの回収動力の変化を示し、太実線（Ｌ２）
は図６に示す背景の技術２の回収動力を示す。

【００７２】さらに、ＰＳは合計回収動力を示し、ＰＳ
ｅはエンジン回収動力を示し、ＰＳｐは液圧ポンプ回収
動力を示し、ＰＳｍは液圧モータ回収動力を示し、これ
らの間には下記（４）式が成立する。

【００７３】 ＰＳ＝−ＰＳｅ＋ＰＳｐ＋ＰＳｍ・・・（４） また、ＰＳｐはτｐに正比例し、ＰＳｅはτｅ（エンジ
ン回収トルクを示す）に正比例すし、ＰＳｍは、（Ｑｍ
／Ｑｐ×τｐ）に正比例する。ここで、（Ｑｍ／Ｑｐ×
τｐ）は上記関係式（１）において、液圧モータ回収ト
ルクを示す。

【００７４】さらに、図中細点線（Ｌ３）は（Ｌ１）に
対応する本願発明による最大回収動力の変化を示し、細
太実線（Ｌ４）は（Ｌ２）に対応する図６に示す背景の
技術２による最大回収動力を示す。

【００７５】たとえば、モード２において、背景の技術
２の回収動力を示す太実線（Ｌ２）の最大変速比点（Ｐ
１）と原点（Ｐ０）とを結ぶ。これによって形成される
線が、図中太点線（Ｌ１）で示される、変速比をモード
最高速変速比速に維持したまま入力回転数を変化したと
きの回収動力を示す。

【００７６】このような操作によれば、液圧モータの回
収動力は増加するが、液圧ポンプおよびエンジンの回収
動力は減少する。合計回収動力が増加するか否かは上記
（３）式のＫの値で決まり、Ｋが大きいモード３ではモ
ータの回収動力が制限されるため合計回収動力は減少す
る。モード２とモード４においては、液圧モータの回収
動力が比較的大きいため合計回収動力は増加する。

【００７７】このモード２においては、細点線（Ｌ３）
の方が細太実線（Ｌ４）よりも上側にあるので、細点線
（Ｌ３）の方が回収動力が多いことになる。この状態の
まま、入力回転数を低下させて回転数下限に達すると、
斜板制御を開始してＨＭＴの変速比を変化させ、この回
転数下限を維持しつつ、モード１との切換点まで減速す
る。

【００７８】以上の要領で、各モードの最高速変速比を
維持したままで入力回転数を制御することにより回収動
力を多く得ることが可能になる。

【００７９】「動力再生運転」次に、動力再生運転の場
合について図５を参照しながら説明する。図５において
横軸は、車両速度を示し、縦軸は再生動力を示し、これ
に直行する３本の実線は、上が背景の技術２における再
生動力、中が本実施の形態における再生動力、下が背景
の技術２と本実施の形態との合計再生動力である。

【００８０】また、図中太点線（Ｌ１）は変速比をモー
ド最低速変速比に維持したまま入力回転数を変化したと
きの再生動力の変化を示し、太実線（Ｌ２）は図８に示
す背景の技術３の再生動力を示す。なお、ＰＳ、ＰＳ
ｅ、ＰＳｐおよびＰＳｍの定義は上記図４の場合と同じ
である。

【００８１】また、図５中細点線（Ｌ３）は本願発明に
よる最大再生動力の変化を示し、細太実線（Ｌ４）は図
８に示す背景の技術３による最大再生動力を示す。

【００８２】たとえば、モード２において、背景技術の
再生動力を示す太実線（Ｌ２）の最大変速比点（Ｐ１）
と原点（Ｐ０）とを結ぶ。これによって形成される線
が、図中太点線（Ｌ１）で示される、変速比をモード最
低速変速比に維持したまま入力回転数を変化したときの
再生動力を示す。再生動力の増減は図４に示す回収動力
の場合と同様である。

【００８３】このモード２においては、細点線（Ｌ３）
の方が細太実線（Ｌ４）よりも上側にあるので、細点線
（Ｌ３）の方が再生動力が多いことになる。この状態の
まま、入力回転数を増加させて標準回転数に達すると、
斜板制御を開始してＨＭＴの変速比を変化させて、この
回転数を維持しつつ、モード３との切換点まで増速す
る。

【００８４】以上の要領で、各モードの最低速変速比を
維持したままで入力回転数を制御することにより再生動
力を多く得ることが可能になる。

【００８５】なお、上記実施の形態は、４モード機に適
用した場合について説明しているが、必ずしもこの機種
に限定されるものではなく、３モード機、５モード機そ
の他多モード機に対しても同様の技術的思想を適用する
ことが可能である。

【００８６】したがって、今回開示した上記実施の形態
はすべての点で例示であって制限的なものではないと考
えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明では
なくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲
と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる
ことが意図される。

【００８７】

【発明の効果】この発明によれば、動力回収および動力
再生の効果が拡大し、回収および再生効果が変速比に対
してより安定するため、車両の動力回収運転の利用価値
が高まると共に、発進、加速時に常に再生動力を併用す
ることが可能なり、エンジンの小型化による、一層の効
率改善、燃費改善の可能性を生み出すことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における車両の動力回収再生装置
をトラックなどの車両に適用した一例を示す図である。

【図２】本実施の形態における車両の動力回収運転にお
ける変速比、入力回転数、回収油量、回収動力および斜
板角度（θｍ、θｐ）の変化を示す図である。

【図３】本実施の形態における車両の動力再生運転にお
ける変速比、入力回転数、回収油量、回収動力および斜
板角度（θｍ、θｐ）の変化を示す図である。

【図４】本実施の形態における車両の動力回収運転にお
ける回収動力の変化を示す図である。

【図５】本実施の形態における車両の動力再生運転にお
ける再生動力の変化を示す図である。

【図６】背景の技術２における回収油量、回収動力およ
び斜板角度（θｍ、θｐ）の変化を示す図である。

【図７】背景の技術２における斜板角度（θｍ、θｐ）
の変化に応じた、ＨＳＴのポンプ作用およびモータ作用
を示す図である。

【図８】背景の技術３における回収油量、回収動力およ
び斜板角度（θｍ、θｐ）の変化を示す図である。

【図９】背景の技術３における斜板角度（θｍ、θｐ）
の変化に応じた、ＨＳＴのポンプ作用およびモータ作用
を示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 液圧ポンプ ２ａ 斜板 ３ 液圧モータ ３ａ 斜板 ４ 閉回路 ４ａ 第１液圧ライン ４ｂ 第２液圧ライン ５ 蓄圧器 ６ 第１方向切換弁 ７ 第２方向切換弁 ８ 第３方向切換弁 ９ａ 第１逆止弁 ９ｂ 第２逆止弁 １０ コントローラ １１ 流量調整弁 １２ 車輪 １３ リリーフ弁 ２２ アクセル検出器 ２３ ブレーキ検出器 ２４，２５，２６，２７ 歯車 ５０ 方向切換弁 ５１ 油冷却器 ７１ 高圧選択ライン ７２ 高圧選択ライン ７３ 第１給排ライン ７４ 第１接続ライン ７５ 第２給排ライン ７６ 第３給排ライン ７７ 第２接続ライン ７８ リザーバタンク ８０，８１，８２ 第１，第２，第３圧力センサ ８３ 第１回転数検出器 ８４ 第２回転数検出器 １００ クラッチ機構 ２００ 遊星歯車機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（１）から駆動輪（１２，１
   ２）までの動力伝達経路に、メカニカルトランスミッシ
   ョン（１００）と、前記エンジン（１）側に連結された
   液圧ポンプ（２）および前記駆動輪（１２，１２）側に
   連結された液圧モータ（３）が閉回路（４）により互い
   に接続され、前記液圧ポンプ（２）および前記液圧モー
   タ（３）のそれぞれ斜板角度の変更により容量可変に構
   成されるハイドロスタティックトランスミッション（２
   ００）と、が並列に配設されたハイドロメカニカルトラ
   ンスミッション（ＨＭＴ）において、前記閉回路（４）
   に開閉機構（６，７，８）を有する給排ライン（７１，
   ７２…）を介して接続された蓄圧手段（５）を備え、前
   記液圧ポンプ（２）および前記液圧モータ（３）のそれ
   ぞれ斜板角度の変更により車両の走行モードを切換え、
   前記車両の減速時に前記閉回路（４）から前記蓄圧手段
   （５）に高圧の作動液を回収して蓄えるようにした車両
   の動力回収制御方法であって、 前記作動液の回収時に、前記液圧ポンプ（２）および前
   記液圧モータ（３）がそれぞれポンプ作用を行なうとと
   もに、前記車両の走行モードの切換直後の車両速度と、
   切換直前の車両速度とが同じになるように、前記液圧ポ
   ンプ（２）および前記液圧モータ（３）の斜板角度の角
   度制御と、前記エンジンの回転数の制御とを行なう、車
   両の動力回収制御方法。
2. 【請求項２】 エンジン（１）から駆動輪（１２，１
   ２）までの動力伝達経路に、メカニカルトランスミッシ
   ョン（１００）と、前記エンジン（１）側に連結された
   液圧ポンプ（２）および前記駆動輪（１２，１２）側に
   連結された液圧モータ（３）が閉回路（４）により互い
   に接続され、前記液圧ポンプ（２）および前記液圧モー
   タ（３）のそれぞれ斜板角度の変更により容量可変に構
   成されるハイドロスタティックトランスミッション（２
   ００）と、が並列に配設されたハイドロメカニカルトラ
   ンスミッション（ＨＭＴ）において、前記閉回路（４）
   に開閉機構（６，７，８）を有する給排ライン（７１，
   ７２…）を介して接続された蓄圧手段（５）を備え、前
   記液圧ポンプ（２）および前記液圧モータ（３）のそれ
   ぞれ斜板角度の変更により車両の走行モードを切換え、
   前記車両の加速時に前記蓄圧手段（５）から前記閉回路
   （４）に高圧の作動液を供給するようにした車両の動力
   再生制御方法であって、 前記作動液の再生時に、前記液圧ポンプ（２）および前
   記液圧モータ（３）がそれぞれモータ作用を行なうとと
   もに、前記車両の走行モードの切換直後の車両速度と、
   切換直前の車両速度とが同じになるように、前記液圧ポ
   ンプ（２）および前記液圧モータ（３）の斜板角度の角
   度制御と、前記エンジンの回転数の制御とを行なう、車
   両の動力再生制御方法。