JPH11294175A

JPH11294175A - 差動駆動式過給装置

Info

Publication number: JPH11294175A
Application number: JP10111322A
Authority: JP
Inventors: Godo Ozawa; 吾道小沢
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】変速操作中であってもスムーズなトルク特性
と良好な運転フィーリングを得ることができる差動駆動
式過給装置を提供する。【解決手段】エンジン１から車両に至る動力伝達系の
動力により差動駆動装置５を介して機械式過給機８を駆
動する差動駆動式過給装置において、動力伝達系の動力
は、エンジン１の出力と、動力伝達系に設置された無段
変速機３の出力とである差動駆動式過給装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、差動駆動式過給装
置に関し、特に、乗用車、トラック、および建設機械等
の車両駆動用エンジンを過給するための差動駆動式過給
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】差動駆動式過給装置に関しては、図７に
示すような特開平８−１８９３７０号公報等に開示され
ている。この差動駆動式過給装置では、エンジン５１が
クラッチ５２と有段（図８，９に示す例では５段）のマ
ニュアルトランスミッション５３を介して車両の駆動輪
５４を駆動している。また、エンジン５１の出力とマニ
ュアルトランスミッション５３の出力とにより差動駆動
装置５５を介して機械式過給機５８を駆動している。図
８において、トランスミッション５３を１速度段にして
エンジン回転速度を上昇させて車速を増速させ、エンジ
ン回転速度が(1) の位置まで上昇すると、トランスミッ
ション５３は２速度段になりエンジン回転速度をの位
置まで減速した後、再びエンジン回転速度を上昇させて
車速を増速させる。トランスミッション５３の２速度
段、３速度段、４速度段についても１速度段と同様にし
て、エンジン回転速度を上昇させて車速を増速させ、エ
ンジン回転速度が(4) の位置まで上昇すると、トランス
ミッション５３を５速度段にしてエンジン回転速度を
の位置まで減速した後、再びエンジン回転速度を上昇さ
せて車速を増速させている。従って、機械式過給機５８
の回転速度も、トランスミッション５３の各速度段に対
応して図８と同様に、図９に示すように車速の増加とと
もに(1) −−(2)−−(3) −−(4) −のように
車速に対してのこぎりの歯状に変化する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、前記従来の
技術では、変速操作中は機械式過給機５８に駆動力が伝
わらずエンジン５１の回転速度ダウンに伴い機械式過給
機５８の回転速度も下がることや、変速の前後で機械式
過給機５８の速度に図９に示すようなこぎりの歯状の段
差（ギャップ）が生じることで、過給圧やトルクの変動
が生じ運転フィーリングを損なう恐れがあった。

【０００４】本発明は従来の問題を解決するためになさ
れたもので、変速操作中であってもスムーズなトルク特
性と良好な運転フィーリングを得ることができる差動駆
動式過給装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願に係る差動駆動式過給装置の第１発明は、エ
ンジンから車両に至る動力伝達系の動力により差動駆動
装置を介して機械式過給機を駆動する差動駆動式過給装
置において、動力伝達系の動力は、エンジンの出力と、
動力伝達系に設置された無段変速機の出力とであること
を特徴とする。

【０００６】第１発明の構成によれば、差動駆動装置の
変速比を選定することにより、エンジン低速時には高い
増速比とし、エンジン高速時には低い増速比として機械
式過給機を駆動することができる。このため、エンジン
低速時には機械式過給機の増速比を増加させて高過給に
より高トルクが得られ、エンジン高速時には機械式過給
機の増速比を減少させて低過給により低トルクが得られ
る。さらに、動力伝達系に設置された無段変速機により
エンジン低速時の高トルクから高速時の低トルクまで無
段階の滑らかな変速トルク特性が得られる

【０００７】車両発進時の加速度を生み出すためや急な
坂道を登る際の牽引力や、建設機械では低速の押し土作
業時のねばり等のために、車両は低速域ほど高いトルク
が要求される。このようなトルク特性を出すために、エ
ンジンのトルク特性を低速高トルクとすれば、あたかも
大排気量エンジンを搭載したような、車両の加速レスポ
ンスの良さや高い登坂性能が得られ、また、建設機械で
は低速時のねばりを得ることができる。一方、高速時に
は自動的に低い増速比に変化するので低過給となって低
トルクとなるが、エンジンの発生トルクが比較的高いた
め機械式過給機の必要容量は低速領域よりも相対的に低
くても良い。このため、高速領域での機械式過給機の駆
動損失馬力を低減し燃料消費率を改善させることができ
る。

【０００８】本願に係る差動駆動式過給装置の第２発明
は、第１発明において、機械式過給機の前に配設され、
機械式過給機が吸入する空気を予圧するターボチャージ
ャ、または機械式過給機とエンジンとの間に介設され、
機械式過給機が吐出する空気をエンジンに過給するター
ボチャージャを備えることを特徴とする。

【０００９】第２発明の構成によれば、機械式過給機の
前にターボチャージャを配置すると、エンジン低速域で
は機械式過給機によるトルクアップを基本として、トル
クアップによる排気エネルギーの増大からターボチャー
ジャの回転速度増大を呼び、それによる吸気圧の増大か
らさらにトルクアップを図ることができる。また、機械
式過給機とエンジンとの間にターボチャージャを配置す
ると、エンジン低中速度域での機械式過給機による高過
給、高トルクを基本とするが、エンジン速度の上昇につ
れて排気エネルギーが増大してくると、次第にターボチ
ャージャの吸気圧が減少し始める。このため、機械式過
給機の出口側圧力を低減して機械式過給機の駆動馬力が
低減して、本来のターボチャージャの特性からエンジン
の出力アップが図られるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照しながら
本発明の第１実施例を説明する。図１において、エンジ
ン１の出力は、主クラッチ２とＣＶＴ等の無段変速機
（以後、ＣＶＴと記す）３を経て車両の駆動輪４に伝達
される。ここで車両とは、乗用車やトラック、特殊車両
（消防車、クレーン車、フォークリフト等）、建設機械
（ダンプトラック、ホイールローダ、ブルドーザ等）を
示す。また、差動駆動装置５は、サンギヤ５ａとキァリ
ア５ｂとリングギヤ５ｃとを備え、エンジン１の出力に
より第１歯車伝導装置６を介してキァリア５ｂが駆動さ
れ、エンジン１から駆動輪４までの動力伝達系に設置さ
れたＣＶＴ３の出力軸により、第２歯車伝導装置７を介
してリングギヤ５ｃが駆動される。そして、差動駆動装
置５のサンギヤ５ａにより機械式過給機８が駆動される
ように構成されている。なお、１２は駆動輪ブレーキで
ある。

【００１１】第１実施例の作動について説明する。本
来、このような車両は、車両発進時の加速度を生み出す
ためや、急な坂道を登る際の牽引力や、建設機械では低
速の押し土作業時のねばり等のために低速域ほど高いト
ルクが要求される。このようなトルク特性を得るため
に、差動駆動装置５のサンギヤ５ａとキァリア５ｂとリ
ングギヤ５ｃの速度関係を、図２に示すように、エンジ
ン回転速度（キァリア５ｂの速度に相当）ｅがｅ1 〜ｅ
5 まで増速し、車両の速度（リングギヤ５ｃの速度に相
当）ｖがｖ1 〜ｖ5 まで増速するとき、機械式過給機回
転速度（サンギヤ５ａの速度に相当）ｓが略ｓ1 〜ｓ5
まで減速するようにとる（ただし、図２ではサンギヤ５
ａとプラタリギヤ５ｄを便宜上同じ歯数に示してあ
る）。このように差動駆動装置５を構成すると、エンジ
ン回転速度ｅに対する機械式過給機回転速度ｓの比（ｓ
／ｅ）は、図３および図４に示すように、エンジン１の
低速時には（ｓ1 ／ｅ1 ）のように高い増速比として、
また、エンジン１の高速時には（ｓ5 ／ｅ5 ）のように
低い増速比として機械式過給機８を駆動することができ
る。なお、エンジン回転速度（ｅ1 〜ｅ5）および機械
式過給機回転速度（ｓ1 〜ｓ5 ）は、図３および図４に
示す各速度と同じである。

【００１２】このため、エンジン１の低速時には機械式
過給機８の増速比が増加して高過給により高トルクが得
られ、エンジン１の高速時には機械式過給機８の増速比
が減少して低過給により低トルクが得られる。さらに、
動力伝達系に設置されたＣＶＴ３によりエンジン１の低
速時の高トルクから高速時の低トルクまでトルクを途切
らせることなく無段階の滑らかな変速トルク特性と運転
フィーリングを得ることができる。

【００１３】図３は、横軸に車速ｖをとり縦軸にエンジ
ン回転速度ｅをとって、車速ｖとエンジン回転速度ｅと
の関係を示した図である。スロットル開度（ＴＶＯ）が
（６／８）のときは(1) 〜(5) のように無段階の滑らか
な変速となり、スロットル開度（ＴＶＯ）が（４／８）
のときも同様に、〜のように無段階の滑らかな変速
となる。

【００１４】図４は、横軸に車速ｖをとり縦軸に機械式
過給機回転数ｓをとって、車速ｖと機械式過給機回転速
度ｓとの関係を示した図である。図３と同様に、スロッ
トル開度（ＴＶＯ）が（６／８）のときは(1) 〜(5) の
ように無段階の滑らかな変速となり、スロットル開度
（ＴＶＯ）が（４／８）のときも〜のように無段階
の滑らかな変速となる。

【００１５】図３では車速ｖの増加とともにエンジン回
転速度ｅが増加し、図４では車速ｖ2 以上では車速ｖの
増加とともに機械式過給機回転速度ｓが減速するため、
エンジン回転速度ｅに対する機械式過給機回転速度ｓの
増速比（ｓ／ｅ）は、エンジン１の低速時には高い増速
比（ｓ1 ／ｅ1 ）となり、エンジン１の高速時には低い
増速比（ｓ5 ／ｅ5 ）となる。このように、エンジン１
の低速時には機械式過給機回転速度が高い増速比（ｓ1
／ｅ1 ）となるため、エンジンのトルク特性が低速高ト
ルクとなり、あたかも大排気量エンジン１を搭載したよ
うな、車両の加速レスポンスの良さや高い登坂性能が得
られ、また、建設機械では低速時のねばりを得ることが
できる。一方、エンジン１の高速時には自動的に機械式
過給機回転速度が低い増速比（ｓ5 ／ｅ5 ）に変化する
ので低過給となって低トルクとなるが、エンジンの発生
トルクが比較的高いため機械式過給機８の必要容量は低
速領域よりも相対的に低くても良い。このため、高速領
域で機械式過給機８の駆動に要する駆動損失馬力を低減
して燃料消費率を改善させることができる。

【００１６】また、急な下り坂ほどＣＶＴ３が高い減速
比になるように制御すれば、差動駆動装置５による機械
式過給機８の増速比が高く設定されるので吸気圧力が増
大して駆動損失馬力が増大する。このため、エンジンブ
レーキ力が増大して車両降坂時のエンジンブレーキ性能
を効果的に増大させることも可能である。さらに、排気
ブレーキや圧縮ブレーキの効果を増大させることができ
る。なお、無段変速機としてはＣＶＴ３により説明した
がこれに限るものではない。

【００１７】図５示す本発明の第２実施例は、図１に示
す第１実施例において、機械式過給機８の前にターボチ
ャージャ９を配設して、機械式過給機８が吸入する空気
を予圧するハイブリッド過給装置としている他は第１実
施例と同様である。

【００１８】第２実施例の構成によれば、エンジン低速
域では機械式過給機８によるトルクアップを基本とし
て、トルクアップによる排気エネルギーの増大からター
ボチャージャ９の回転速度の増大を呼び、それによる吸
気圧の増大からさらにトルクアップを図ることができ
る。エンジン速度の上昇につれて排気エネルギーが増大
してくると、次第にターボチャージャ９の吐出圧が増加
し始める。このため、クラッチ１０を切断するとともに
バイパスバルブ１１を開いてターボチャージャ９により
直接、エンジン１を過給すれば、機械式過給機８の駆動
馬力が低減してエンジンの出力アップが図られる。

【００１９】図６示す本発明の第３実施例は、図１に示
す第１実施例において、機械式過給機８とエンジン１と
の間にターボチャージャ９を介設して、機械式過給機８
が吐出する空気をエンジン１に過給するハイブリッド過
給装置としている他は第１実施例と同様である。

【００２０】第３実施例の構成では、エンジン低中速度
域での機械式過給機８による高過給、高トルクを基本と
するが、エンジン速度の上昇につれて排気エネルギーが
増大してくると、次第にターボチャージ９の吸気圧が減
少し始める。これにより、機械式過給機８の出口側圧力
を低下して機械式過給機８の駆動馬力が低減するため、
本来のターボチャージャ９の特性からエンジン１の出力
アップが図られるようになる。さらに、エンジン速度が
上昇すると、第２実施例と同様に、クラッチ１０を切断
するとともにバイパスバルブ１１を開いてターボチャー
ジャ９により直接、エンジン１を過給すれば、機械式過
給機８の駆動馬力が低減してエンジンの出力アップが図
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る差動駆動式過給装置の第１実施例
を示す図である。

【図２】図１に示す差動駆動装置の各構成要素の速度関
係を説明する図である。

【図３】第１実施例の車速とエンジン回転速度との関係
を示す図である。

【図４】第１実施例の車速と機械式過給機回転速度との
関係を示す図である。

【図５】本発明に係る差動駆動式過給装置の第２実施例
を示す図である。

【図６】本発明に係る差動駆動式過給装置の第３実施例
を示す図である。

【図７】従来技術の差動駆動式過給装置を示す図であ
る。

【図８】従来技術の車速とエンジン回転速度との関係を
示す図である。

【図９】従来技術の車速と機械式過給機回転速度との関
係を示す図である。

【符号の説明】

１エンジン２主クラッチ３ＣＶＴ４駆動輪５差動駆動装置５ａサンギヤ５ｂキャリア５ｃリングギヤ６第１歯車伝導装置７第２歯車伝導装置８機械式過給機９ターボチャージャ１０クラッチ１１バイパスバルブ１２駆動輪ブレーキ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン(1) から車両に至る動力伝達系
の動力により差動駆動装置(5) を介して機械式過給機
(8) を駆動する差動駆動式過給装置において、動力伝達系の動力は、エンジン(1) の出力と、動力伝達
系に設置された無段変速機(3) の出力とであることを特
徴とする差動駆動式過給装置。
【請求項２】請求項１において、機械式過給機(8) の
前に配設され、機械式過給機(8) が吸入する空気を予圧
するターボチャージャ(9) 、または機械式過給機(8) と
エンジン(1) との間に介設され、機械式過給機(8) が吐
出する空気をエンジン(1) に過給するターボチャージャ
(9) を備えることを特徴とする差動駆動式過給装置。