JPH11351384A - 車両の動力回収運転時におけるハイドロメカニカルトランスミッションの入力軸回転数制御方法 - Google Patents

車両の動力回収運転時におけるハイドロメカニカルトランスミッションの入力軸回転数制御方法

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JPH11351384A
JPH11351384A JP10164992A JP16499298A JPH11351384A JP H11351384 A JPH11351384 A JP H11351384A JP 10164992 A JP10164992 A JP 10164992A JP 16499298 A JP16499298 A JP 16499298A JP H11351384 A JPH11351384 A JP H11351384A
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hydraulic
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angle
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    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4157Control of braking, e.g. preventing pump over-speeding when motor acts as a pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/40Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4078Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動力回収運転時における入力軸回転数を制御
する。 【解決手段】 HMTを備えた車両の動力回収運転時
に、入力軸の回転数を所定値に保つためのトルクτiが
入力軸に作用するように液圧ポンプのポンプ斜板角度θ
pと液圧モータのモータ斜板角度θmとを制御する。

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
変速機である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)を有する車両の動力回収
運転時における入力軸回転数制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】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)
とを並設し、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の一例が、たとえば
特開平9−4709号公報に開示されている。
【0003】この公報に開示された動力回収装置は、作
動油を保圧状態で蓄えるための蓄圧器を備える。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、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り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の油圧モータをポンプとして
作動させ、運動エネルギー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】
【発明が解決しようとする課題】上記HSTでは、図6
〜図9に示す4つの運転モードがあり、各図に示すよう
に、機械側入力軸とクラッチによる固定点C1〜C4が
モードごとに異なる。モード1のようにクラッチにより
回転数ゼロのケーシングに固定されている場合は、出力
軸回転数によって入力軸回転数(エンジン回転数)は一
意に決まるが、モード2〜4のようにクラッチを入力軸
に固定する場合は、通常は出力軸回転数と液圧ポンプ/
液圧モータの回転数比によって全体の回転数が決まる。
【0006】動力回収運転の場合、閉回路4内の作動液
の一部が蓄圧器5に送られるため液圧ポンプと液圧モー
タとの回転数の比率が決まらず、入力回転も燃料を絶っ
ているため制御できず、図6〜図9に示すダイアグラム
は、唯一回転数の決まっている出力軸を中心に変動し得
る。その結果、入力軸回転数を適正に制御することが困
難となり、エンジンの停止、過回転、出力軸加速不良等
の問題が生じるとともに、モード切換制御も困難とな
る。
【0007】この発明は、上記の課題を解決するために
なされたものである。この発明の目的は、車両の動力回
収運転時におけるHMTの入力軸回転数を制御すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の入力軸
回転数制御方法は、エンジンから駆動輪までの動力伝達
経路に、MTと、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
いに接続してなるHSTとが並列に配設されたHMTを
備える車両の動力回収運転時におけるHMTの入力軸回
転数制御方法である。上記閉回路には、開閉機構を有す
る給排ラインを介して蓄圧手段が接続される。動力回収
は、車両の減速時に閉回路から蓄圧手段に高圧の作動液
を回収して蓄えることにより行なう。また、上記液圧ポ
ンプおよび液圧モータは、それぞれ斜板角度の変更によ
り容量可変に構成された斜板式ピストンポンプである。
【0009】上記構成を有する車両の動力回収運転時
に、入力軸の回転数を所定値に保つためのトルクが入力
軸に作用するように液圧ポンプのポンプ斜板角度と液圧
モータのモータ斜板角度とを制御する。
【0010】このようにポンプ斜板角度とモータ斜板角
度とを制御して所定のトルクを入力軸に作用させること
により、燃料供給を絶ったエンジンを逆に駆動して入力
軸の回転数を所定値に保つことができる。それにより、
動力回収運転時におけるエンジンの過回転や停止等の不
具合発生を防止することができる。
【0011】請求項2に記載の入力軸回転数制御方法で
は、以下に示す関係式に基づいて、ポンプ斜板角度およ
びモータ斜板角度を制御する。
【0012】
【数2】
【0013】上記関係式において、θpはポンプ斜板角
度、θmはモータ斜板角度、τoは出力軸トルク、τ1
は所定の入力回転数に対するトルク、Pは蓄圧手段の蓄
圧圧力、K1,K2,K3は定数である。
【0014】上記関係式に従ってポンプ斜板角度および
モータ斜板角度を制御することにより、入力軸に所望の
トルクを作用させることができ、入力軸回転数を所定値
に保つことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図5を用いて、本発
明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の1
つの実施の形態における車両の動力回収システムの概略
構成図である。
【0016】図1に示すように、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
12,12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とを備える。
【0017】液圧ポンプ2と液圧モータ3には斜板式ピ
ストンポンプが用いられ、液圧ポンプ2および液圧モー
タ3の斜板2a,3aの角度は、たとえば−17°〜+
17°の範囲内で制御される。
【0018】MT100とHST200とは、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。
【0019】コントローラ10により制御される第1〜
第3方向切換弁6,7,8を有する開閉機構が設けられ
る。また、給排ラインとして、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4
bと、この第1液圧ライン4aおよび第2液圧ライン4
b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とを備える。
【0020】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とが設けられる。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が設けられる。第2接続ライン77は、第1
方向切換弁6と第2方向切換弁7とを接続し、リザーバ
タンク78に接続される。
【0021】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への作動油量を調整するための流
量調整弁11が設けられる。
【0022】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に保持するためのリリ
ーフ弁13が設けられる。
【0023】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。
【0024】第1方向切換弁6は、4ポート3位置切換
型のものであり、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(図
1における中間位置)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。第2方向切換弁7も同様の構成を有す
る。第3方向切換弁8は、3ポート3位置切換型のもの
である。
【0025】次に、図2を用いて、上記動力回収システ
ムを備える車両の動力回収運転時(減速時)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
角度制御方法について説明する。
【0026】なお、図2において、τpumは液圧ポン
プトルクを示し、τmotは液圧モータトルクを示し、
Paccは蓄圧器5の蓄圧圧力を示し、τhは油圧トル
クを示し、τmは機械トルクを示し、τoは出力軸トル
クを示し、τiはエンジン1にかかる制動トルクを示
す。
【0027】ここで、τpum、τmot、τm、τ
h、τiを、定数K1,K2,K3と、液圧ポンプ2の
斜板2aの角度θpと、液圧モータ3の斜板3aの角度
θmと、分配比Km,Kh(Km+Kh=1)とを用い
て表わすと、次のようになる。
【0028】τpum=K1×Pacc×θp τmot=K2×Pacc×θm τm=τo×Km τh=τo×Kh=τmot τi=K3×τm−τpum 次に、上述の関係式を用いて、τoを基準にθpとθm
の関係を導出する。
【0029】まず、Km+Kh=1より、 τh+τm=τo … が得られる。
【0030】また、前述の関係式より、τhとτmはそ
れぞれ次のように表わされる。 τh=τmot=K2×Pacc×θm … τm=(τi+τpum)/K3 =(τi+K1×Pacc×θp)/K3 … 次に、上記式に、および式を代入する。それによ
り、 K2×Pacc×θm+(τi+K1×Pacc×θp)/K3=τo … が得られる。
【0031】上記式より、 τi=(τo−K2×Pacc×θm)×K3−K1×Pacc×θP … が得られる。
【0032】ここで、τi=τ1(要求される入力回転
に対する制動トルク)となるθpは、式を変形して、
【0033】
【数3】
【0034】で表わされる。ある条件の回収運転の場
合、閉回路4内に発生する作動液圧は液圧モータ3の斜
板3aが小さくなる程高くなり、この作動液圧が蓄圧器
5の内部圧力を超えなければ回収運転は不可能となる。
液圧モータ3の斜板3aを動力回収運転可能な角度にセ
ットし、上記式に従って液圧ポンプ2の斜板2aの角
度θpを制御する。それにより、動力回収運転時に、所
望の制動トルクを入力軸に作用させることができ、図3
〜図5に示すようにモード2〜4において入力軸回転数
を制御できる。その結果、入力軸の回転数を所定値に保
持することができ、エンジンの過回転や停止等の不具合
発生を防止することができる。
【0035】なお、下記の表1に、定数K1,K2,K
3,Km,Khの値の一例をMKS単位系(角度はDe
g.)で表わす。表1において、Aは斜板の最大傾斜角
度、QはHSTの容量、Gは歯車の歯数比であり、kは
A・Q・G/(200π)で表わされる。また、表1に
おいて、4Lはモード4の低速域、4Hはモード4の高
速域を示す。
【0036】
【表1】
【0037】以上のように本発明の実施の形態について
説明を行なったが、今回開示した実施の形態は全ての点
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。
【0038】
【発明の効果】請求項1および2に記載の制御方法によ
れば、動力回収運転時にエンジンの過回転や停止等の不
具合発生を防止できるので、運転者の要求する車両速度
を実現することができる。また、適切な入力軸回転数
(エンジン回転数)を保持できるので、エンジン制動ト
ルクもリターダ能力に加算することができる。さらに、
入力軸回転数を所望の値に保持できるので、液圧ポンプ
や液圧モータの回転数をも制御できる。一定の作動油圧
で運転する場合に、液圧ポンプ回転数と液圧モータ回転
数に回収動力は比例するので、液圧ポンプおよび液圧モ
ータの回転数を所望の値に制御できることにより、回収
動力を最大にすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るHMTに組み込まれたHSTを利
用した動力回収システムの概略構成図である。
【図2】動力回収中のHMTの各部のトルクの関係を示
す図である。
【図3】モード2における入力軸回転数の制御を示す図
である。
【図4】モード3における入力軸回転数の制御を示す図
である。
【図5】モード4における入力軸回転数の制御を示す図
である。
【図6】従来のHMTのモード1における遊星歯車の速
度線図である。
【図7】従来のHMTのモード2における遊星歯車の速
度線図である。
【図8】従来のHMTのモード3における遊星歯車の速
度線図である。
【図9】従来のHMTのモード4における遊星歯車の速
度線図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 液圧ポンプ 2a,3a 斜板 3 液圧モータ 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 駆動輪 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 71,72 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油圧センサ 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)を閉回路(4)により互い
    に接続してなるハイドロスタティックトランスミッショ
    ン(200)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、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動力回収運転
    時における前記ハイドロメカニカルトランスミッション
    (HMT)の入力軸の回転数を制御する方法であって、 前記液圧ポンプ(2)および前記液圧モータ(3)は、
    それぞれ斜板角度の変更により容量可変に構成された斜
    板式ピストンポンプであり、 動力回収運転時に、前記入力軸の回転数を所定値に保つ
    ためのトルクが前記入力軸に作用するように前記液圧ポ
    ンプ(2)のポンプ斜板角度と前記液圧モータ(3)の
    モータ斜板角度とを制御する、車両の動力回収運転時に
    おけるハイドロメカニカルトランスミッションの入力軸
    回転数制御方法。
  2. 【請求項2】 前記液圧ポンプ(2)のポンプ斜板角度
    をθp、前記液圧モータ(3)のモータ斜板角度をθ
    m、出力軸トルクをτo、所定の入力回転数に対する前
    記トルクをτ1、前記蓄圧手段(5)の蓄圧圧力をP、
    定数をK1,K2,K3とした場合、 【数1】 上記関係式を満足するように前記ポンプ斜板角度および
    前記モータ斜板角度を制御する、請求項1に記載の車両
    の動力回収運転時におけるハイドロメカニカルトランス
    ミッションの入力軸回転数制御方法。
JP10164992A 1998-06-12 1998-06-12 車両の動力回収運転時におけるハイドロメカニカルトランスミッションの入力軸回転数制御方法 Withdrawn JPH11351384A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10303206A1 (de) * 2003-01-28 2004-07-29 Zf Friedrichshafen Ag Hydrostatisches Getriebe

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10303206A1 (de) * 2003-01-28 2004-07-29 Zf Friedrichshafen Ag Hydrostatisches Getriebe
US7841442B2 (en) 2003-01-28 2010-11-30 Zf Friedrichshafen Ag Hydrostatic transmission

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