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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für
eine elektrische Ölpumpe für ein Fahrzeug, das
eine elektrische Ölpumpe und eine Eingriffsvorrichtung
aufweist, die mit einem von der elektrischen Ölpumpe gelieferten
Hydraulikdruck betrieben wird. Mit dem Steuergerät werden
das Ansprechen der in einem Schaltmechanismus vorgesehenen Eingriffsvorrichtung
auf den Hydraulikdruck und die Nutzungsdauer der Eingriffsvorrichtung
verbessert. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Steuerverfahren für
eine elektrische Ölpumpe.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Üblicherweise
ist ein Fahrzeug mit einem Schaltgerät versehen, das direkt
oder indirekt mit einem Motor verbunden ist und das die Drehzahl
des Motors stufenweise oder stufenlos ändert. Ein Beispiel
für ein solches Schaltgerät ist ein automatisches Stufengetriebe.
Das automatische Getriebe ist durch mehrere Planetengetriebe gebildet,
und ein gewünschter Gang wird gewählt durch wahlweises
Verbinden von drehenden Elementen dieser Planetengetriebe miteinander.
Die drehenden Elemente werden miteinander mit Hilfe von Eingriffsvorrichtungen verbunden,
die in dem automatischen Getriebe vorgesehen sind. Die Eingriffsvorrichtungen
werden mittels eines Hydraulikdrucks betätigt. Die Eingriffsvorrichtungen
werden eingerückt bzw. angelegt oder gelöst, indem
der Hydraulikdruck auf geeignete Weise gesteuert wird.
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Der
Hydraulikdruck des von einer Ölpumpe gelieferten hydraulischen
Fluids wird als Ausgangsdruck verwendet, und der Ausgangsdruck wird
in einem Hydraulikdruck-Steuerkreis des Schaltgerätes auf
einen gewünschten Hydraulikdruck reguliert. Dann wird der
regulierte Hydraulikdruck diesen Eingriffsvorrichtungen zugeführt.
In vielen Fällen ist eine Ölpumpe in dem Schaltgerät
vorgesehen und wird diese entsprechend dem Betrieb des Motors angetrieben.
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In
den vergangenen Jahren sind Hybridfahrzeuge auf dem Markt erschienen,
bei denen zwei Arten von Antriebsleistungsquellen, das heißt
ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor, in Kombination benutzt
werden. Weil sowohl der Verbrennungsmotor, im Folgenden meist nur
als "Motor" bezeichnet, als auch der Elektromotor verwendet werden,
ist es möglich, die Vorteile sowohl des Motors als auch des
Elektromotors zu nutzen und deren Nachteile auszugleichen. Mit dieser
Struktur haben Hybridfahrzeuge gute Fahrbarkeit, das heißt
Hybridfahrzeuge werden angenehm gefahren und sprechen schnell auf
eine Steuerung an. Ferner verbrauchen Hybridfahrzeuge eine beträchtlich
geringere Kraftstoffmenge und emittieren sie weit weniger Abgase
als herkömmlich angetriebene Fahrzeuge. Wenn das Schaltgerät
in einem solchen Hybridfahrzeug vorgesehen ist, kann es möglich
sein, die Fahrbarkeit und die Kraftstoffausnutzung weiter zu verbessern.
Bei solchen Hybridfahrzeugen ist der Motorwirkungsgrad üblicherweise
niedrig, wenn das Fahrzeug sich zu bewegen beginnt, wenn das Fahrzeug
mit niedriger Geschwindigkeit fährt und wenn das Fahrzeug
bei einem niedrigen Drehmoment fährt. In einem solchen Fall
wird der Motor angehalten und fährt das Fahrzeug unter
Nutzung der von dem Elektromotor erzeugten Antriebsleistung.
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Wenn
bei dem vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeug nur eine mechanische Ölpumpe
vorgesehen ist, die entsprechend dem Betrieb des Motors angetrieben
wird, wird der Hydraulikdruck nicht geliefert, wenn das Fahrzeug
unter Nutzung der vom Elektromotor erzeugten Antriebsleistung fährt.
Grund dafür ist, dass die mechanische Ölpumpe
nicht angetrieben wird wegen eines Stillstands des Motors. Bei einem
Hybridfahrzeug, in dem das vorstehend erwähnte Schaltgerät
vorgesehen ist, wird insbesondere den Eingriffsvorrichtungen des
Schaltgerätes ein ausreichender Hydraulikdruck nicht zugeführt.
Daher wird die Antriebsleistung nicht zu Antriebsrädern übertragen,
so dass es unmöglich ist, dass das Fahrzeug weiterhin fährt.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bei dem mit dem Schaltgerät
versehenen Hybridfahrzeug zusätzlich zu der mechanischen Ölpumpe
eine elektrische Ölpumpe vorgesehen. Während der
Motor angehalten ist, wird die elektrische Ölpumpe angetrieben,
damit sie den Eingriffsvorrichtungen des Schaltgerätes
einen Hydraulikdruck zuführt.
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Die
elektrische Ölpumpe kann nicht nur bei den Hybridfahrzeugen,
sondern auch bei anderen Fahrzeugarten vorgesehen sein. Beispielsweise
bei einem Steuergerät für ein Fahrzeug, das in
der veröffentlichten
japanischen
Patentanmeldung Nr.2000-356148 (
JP-A-2000-356148 ) beschrieben ist,
ist ein Elektromotor (Motorgenerator) zwischen einem Motor und einem
Drehmomentwandler vorgesehen. Während das Fahrzeug unter
Nutzung der Leistung vom Elektromotor fährt, wird dem Schaltgerät von
der elektrischen Ölpumpe Hydraulikdruck zugeführt.
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Wenn
die Wählstellung eine Anhaltestellung, beispielsweise Neutral,
ist, bei der die Antriebsleistung nicht zu den Antriebsrädern übertragen
wird, hält das in
JP-A-2000-356148 beschriebene Steuergerät
den Motor an, um die mechanische Ölpumpe anzuhalten, und
treibt es die elektrische Ölpumpe an, damit zuverlässig
der Hydraulikdruck erreicht wird, der dem Schaltgerät zugeführt
wird. Wenn dann vorhergesagt wird, dass das Fahrzeug in den Stillstand gebracht
wird, wird die Leistung der elektrischen Ölpumpe verringert,
um die Menge elektrischer Energie zu verringern, die zum Antreiben
der elektrischen Ölpumpe verbraucht wird.
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Wenn
das in
JP-A-2000-356148 beschriebene
Steuergerät vorhersagt, dass das Fahrzeug im Stillstand
gehalten werden wird, und daher die Leistung der elektrischen Ölpumpe
niedrig hält, steigt jedoch, wenn die Wählstellung
von der Anhaltestellung zu der Fahrstellung geändert wird,
der der Eingriffsvorrichtung des Schaltgerätes zugeführte
Hydraulikdruck nicht schnell an und kann es zu einem Schlupfen der
Eingriffsvorrichtung kommen. Als Folge davon kann das Ansprechen
des Schaltgerätes auf den Hydraulikdruck verzögert
sein und kann die Lebensdauer des Schaltgerätes verringert
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung sieht vor ein Steuergerät für eine elektrische Ölpumpe
für ein Fahrzeug, das eine elektrische Ölpumpe
und einen Schaltmechanismus aufweist, der mittels eines von der
elektrischen Ölpumpe gelieferten Hydraulikdrucks betätigt
wird. Das Steuergerät verbessert das Ansprechen des Schaltmechanismus
auf den Hydraulikdruck und verhindert eine Verringerung der Lebensdauer
des Schaltmechanismus. Die Erfindung schafft ferner ein Steuerverfahren
für eine elektrische Ölpumpe, das bei dem Steuergerät
für die elektrische Ölpumpe angewendet wird.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät
für eine elektrische Ölpumpe für ein
Fahrzeug, das aufweist: eine Eingriffsvorrichtung; eine elektrische Ölpumpe,
die der Eingriffsvorrichtung einen Hydraulikdruck zuführt;
und eine Wählvorrichtung, in der eine Wählstellung
wahlweise geändert wird zwischen einer Fahrstellung, um
ein Fahrzeug in einen angetriebenen Zustand zu versetzen, und einer
Nicht-Fahrstellung, um das Fahrzeug in einen nicht angetriebenen
Zustand zu versetzen. Das Steuergerät für eine
elektrische Ölpumpe umfasst eine Einstelleinheit für
einen hydraulischen Bereitschaftsdruck, die eine Drehzahl der elektrischen Ölpumpe
oder einen hydraulischen Bereitschaftsdruck, der der Eingriffsvorrichtung
zugeführt wird, oder beide vorgibt, wenn sich das Fahrzeug
im Stillstand befindet; und eine Ölmengeneinstelleinheit,
die eine Ölmenge einstellt, die der Eingriffsvorrichtung
zugeführt wird, wenn vorhergesagt oder ermittelt wird,
dass in der Wählvorrichtung die Wählstellung zwischen
der Nicht-Fahrstellung und der Fahrstellung geändert wird.
Die Ölmengeneinstelleinheit stellt die der Eingriffsvorrichtung
zugeführte Ölmenge in Abhängigkeit von
dem hydraulischen Bereitschaftsdruck ein.
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Mit
dem Steuergerät für die elektrische Ölpumpe
gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Ölmenge,
die der Eingriffsvorrichtung zugeführt wird, in Abhängigkeit
von dem hydraulischen Bereitschaftsdruck eingestellt, wenn die Wählstellung
zu der Fahrstellung geändert wird. Daher wird selbst dann,
wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck erhöht oder verringert
wird, der erforderliche Hydraulikdruck leichter erreicht, wenn die
Wählstellung geändert wird. Daher ist es möglich,
den hydraulischen Bereitschaftsdruck zu erhöhen oder zu
verringern, ohne die Nutzungsdauer der Eingriffsvorrichtung zu verringern
und ohne das Ansprechen der Eingriffsvorrichtung auf den Hydraulikdruck
zu verzögern.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung kann dann, wenn vorhergesagt oder
ermittelt wird, dass in der Wählvorrichtung die Wählstellung
von der Nicht-Fahrstellung zu der Fahrstellung geändert
wird, die Ölmengeneinstelleinheit die der Eingriffsvorrichtung
zugeführte Ölmenge um einen umso größeren Betrag
erhöhen, je niedriger der hydraulische Bereitschaftsdruck
ist.
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Die
der Eingriffsvorrichtung zugeführte Ölmenge wird
somit um einen umso größeren Betrag erhöht,
je niedriger der hydraulische Bereitschaftsdruck ist. Daher ist
es selbst dann, wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck niedrig
ist, möglich, zuverlässig den erforderlichen Hydraulikdruck
zu erreichen, wenn die Wählstellung zu der Fahrstellung
geändert wird.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Ölmengeneinstelleinheit
die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe oder die Zeitdauer,
während der die elektrische Ölpumpe mit einer
erhöhten Drehzahl gedreht wird, oder beide erhöhen.
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Weil
zumindest entweder die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe
oder die Zeitdauer, während der die elektrische Ölpumpe
mit einer erhöhten Drehzahl gedreht wird, erhöht
wird, ist es möglich, auf einfache Weise die der Eingriffsvorrichtung
zugeführte Ölmenge zu erhöhen.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Einstelleinheit für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe oder
den hydraulischen Bereitschaftsdruck oder beide verringern, wenn
eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Wählstellung
in der Wählvorrichtung von der Nicht-Fahrstellung zu der
Fahrstellung geändert wird.
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Wenn
eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Wählstellung
in der Wählvorrichtung von der Nicht-Fahrstellung zu der
Fahrstellung geändert wird, verringert die Einstelleinheit
für den hydraulischen Bereitschaftsdruck zumindest die
Drehzahl der elektrischen Ölpumpe oder den hydraulischen Bereitschaftsdruck.
Somit wird die Leistung der elektrischen Ölpumpe niedrig
gehalten. Als Folge davon ist es möglich, den Stromverbrauch
zu verringern.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Einstelleinheit für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe oder
den hydraulischen Bereitschaftsdruck oder beide einstellen in Abhängigkeit
von einer Zeitdauer, während der als gewählte Wählstellung
die Nicht-Fahrstellung beibehalten wird, oder davon, ob eine Bremse
angelegt ist, oder von beidem.
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Zumindest
die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe oder der hydraulische
Bereitschaftsdruck wird eingestellt in Abhängigkeit von
der Zeitdauer, während der als gewählte Wählstellung
die Nicht-Fahrstellung beibehalten wird, oder davon, ob eine Bremse
angelegt ist, oder von beidem. Daher ist es möglich, die
Absicht des Fahrers hinsichtlich der Steuerung verhältnismäßig
genau wiederzugeben.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Eingriffsvorrichtung Bestandteil
eines Schaltmechanismus sein und kann der Eingriffszustand der Eingriffsvorrichtung
gesteuert werden in Abhängigkeit von der in der Wählvorrichtung
gewählten Wählstellung.
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Somit
wird der Eingriffsvorrichtung ein geeigneter Hydraulikdruck zugeführt
in Abhängigkeit von der in der Wählvorrichtung
gewählten Wählstellung und wird der Eingriffszustand
der Eingriffsvorrichtung in angemessener Weise gesteuert. Daher
ist es möglich, den Betriebszustand des Schaltmechanismus
in angemessener Weise zu steuern.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren
für eine elektrische Ölpumpe für ein
Fahrzeug, das aufweist: eine Eingriffsvorrichtung; eine elektrische Ölpumpe,
die der Eingriffsvorrichtung einen Hydraulikdruck zuführt;
und eine Wählvorrichtung, in der eine Wählstellung
geändert wird zwischen einer Fahrstellung, um ein Fahrzeug
in einen angetriebenen Zustand zu versetzen, und einer Nicht-Fahrstellung,
um das Fahrzeug in einen nicht angetriebenen Zustand zu versetzen.
Das Steuerverfahren für eine elektrische Ölpumpe
weist auf: Vorgeben eines hydraulischen Bereitschaftsdrucks, der
der Eingriffsvorrichtung zugeführt wird, wenn sich das
Fahrzeug im Stillstand befindet; Vorhersagen oder Ermitteln, ob
die Wählstellung in der Wählvorrichtung zwischen
der Nicht-Fahrstellung und der Fahrstellung geändert wird;
Einstellen der Ölmenge, die der Eingriffsvorrichtung zugeführt
wird, in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Vorhersage oder
Ermittlung, ob in der Wählvorrichtung die Wählstellung zwischen
der Nicht-Fahrstellung und der Fahrstellung geändert wird;
und Einstellen der der Eingriffsvorrichtung zugeführten Ölmenge
in Abhängigkeit von dem hydraulischen Bereitschaftsdruck.
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Bei
dem Steuerverfahren für eine elektrische Ölpumpe
gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die
der Eingriffsvorrichtung zugeführte Ölmenge eingestellt
in Abhängigkeit von dem hydraulischen Bereitschaftsdruck,
wenn die Wählstellung zu der Fahrstellung geändert
wird. Somit wird selbst dann, wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck
erhöht oder verringert wird, der erforderliche Hydraulikdruck einfacher
erreicht, wenn die Wählstellung geändert wird.
Daher ist es möglich, den hydraulischen Bereitschaftsdruck
zu erhöhen oder zu verringern, ohne die Nutzungsdauer der
Eingriffsvorrichtung zu verringern und ohne das Ansprechen der Eingriffsvorrichtung auf
den Hydraulikdruck zu verzögern.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgerät
für ein Fahrzeug. Das Schaltgerät umfasst: eine
Eingriffsvorrichtung, die den Schaltzustand ändert; eine
elektrische Ölpumpe, die der Eingriffsvorrichtung einen
Hydraulikdruck zuführt; eine Wählvorrichtung,
in der eine Wählstellung wahlweise geändert wird
zwischen einer Fahrstellung, um ein Fahrzeug in einen angetriebenen
Zustand zu versetzen, und einer Nicht-Fahrstellung, um das Fahrzeug in
einen nicht angetriebenen Zustand zu versetzen; und ein Steuergerät,
das einen hydraulischen Bereitschaftsdruck, der der Eingriffsvorrichtung
zugeführt wird, vorgibt, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet,
und das eine der Eingriffsvorrichtung zugeführte Ölmenge
einstellt in Abhängigkeit von dem hydraulischen Bereitschaftsdruck,
wenn vorhergesagt oder ermittelt wird, dass in der Wählvorrichtung
die Wählstellung zwischen der Nicht-Fahrstellung und der
Fahrstellung geändert wird.
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Bei
dem Schaltgerät gemäß dem dritten Aspekt
der Erfindung wird die der Eingriffsvorrichtung zugeführte Ölmenge
eingestellt in Abhängigkeit von dem hydraulischen Bereitschaftsdruck,
wenn die Wählstellung zu der Fahrstellung geändert
wird. Somit wird selbst dann, wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck
erhöht oder verringert wird, der erforderliche Hydraulikdruck
einfacher erreicht, wenn die Wählstellung geändert
wird. Daher ist es möglich, den hydraulischen Bereitschaftsdruck
zu erhöhen oder zu verringern, ohne die Nutzungsdauer der
Eingriffsvorrichtung zu verringern und ohne das Ansprechen der Eingriffsvorrichtung
auf den Hydraulikdruck zu verzögern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehend genannten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden verdeutlich durch die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
gleiche oder entsprechende Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen versehen
sind und in denen:
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1 eine
schematische Darstellung ist, die einen Schaltmechanismus zeigt,
der Bestandteil eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs ist,
das mit einem Steuergerät gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
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2 ein
Betriebsdiagramm ist, das die Beziehung zwischen Schaltvorgängen
zeigt, die ausgeführt werden, wenn bei dem Hybridfahrzeug-Antriebssystem
gemäß dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel Gänge in stufenloser Weise
oder stufenweise geändert werden, und das ferner Kombinationen
von hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen zeigt, die eingerückt
bzw. angelegt werden, wenn die Schaltvorgänge ausgeführt
werden;
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3 ein
kollineares Diagramm ist, das die relative Drehzahl in jedem Gang
zeigt, wenn in dem Hybridfahrzeug-Antriebssystem gemäß dem
in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel Gänge
stufenweise geschaltet werden;
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4 ein
Diagram ist, das Signale zeigt, die in eine elektronische Steuereinheit,
die bei dem Antriebssystem gemäß dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, eingegeben werden und
von dieser ausgegeben werden;
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5 eine
Darstellung eines Beispiels einer Schaltbetriebswählvorrichtung
ist, die als Wählvorrichtung dient, die zum manuellen Wechsel
zwischen mehreren Wählstellungen PSH benutzt
wird;
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6 ein
Funktionsblockdiagramm ist, das die Hauptelemente von Steuervorgängen
erläutert, die mittels der in 4 gezeigten
elektronischen Steuereinheit ausgeführt werden;
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7 eine
graphische Darstellung ist, die Beispiele zeigt für ein
Schaltdiagramm, das im Voraus gespeichert wird und benutzt wird
zur Ermittlung, ob Gänge einer automatischen Schalteinheit
geändert werden sollten, für ein Umschaltdiagramm,
das im Voraus gespeichert wird und genutzt wird zur Ermittlung,
ob der Übertragungsmodus eines Schaltmechanismus geändert
werden sollte, und für ein Antriebsquellen-Umschaltdiagramm,
das im Voraus gespeichert wird und eine Grenzlinie zwischen einem Fahrbereich
mit Verbrennungsmotor und einem Fahrbereich mit Elektromotor aufweist
und das genutzt wird zur Ermittlung, ob die Antriebsleistungsquelle
geändert werden sollte, wobei alle diese Diagramme in demselben
zweidimensionalen Koordinatensystem wiedergegeben sind, das die
Fahrzeuggeschwindigkeit und das Ausgangsdrehmoment als Parameter
hat, und wobei 7 ferner die Beziehung zwischen
dem Schaltdiagramm, dem Umschaltdiagramm und dem Antriebsquellen-Umschaltdiagramm zeigt;
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8 eine
Darstellung ist, die ein im Voraus gespeichertes Beziehungsdiagramm
zeigt, das eine Grenzlinie zwischen einem stufenlosen Steuerbereich
und einem mehrstufigen Steuerbereich aufweist, wobei 8 zugleich
ein Grundlagendiagramm zur Ausbildung der Grenze zwischen dem stufenlosen
Steuerbereich und dem mehrstufigen Steuerbereich ist, die durch
die gestrichelte Linie in 7 gezeigt
ist;
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9 ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Dauer des N-Bereichs
und der Bereitschaftsdrehzahl einer elektrischen Ölpumpe
zeigt;
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10 ein
Zeitdiagramm ist, das die Beziehung zwischen der befohlenen Drehzahl
der elektrischen Ölpumpe und der Bremsbetätigung
zeigt, die erfolgt, wenn Neutral gewählt ist;
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11 ein
Zeitdiagramm ist, das den Zustand zeigt, während dessen
der Garagenschaltvorgang ausgeführt wird, wenn eine Steuerung
des von der elektrischen Ölpumpe erzeugten hydraulischen Bereitschaftsdrucks
im Bereich Neutral erfolgt, und ferner den Zustand zeigt, während
dessen der Garagenschaltvorgang ausgeführt wird, wenn sich
die elektrische Ölpumpe im Bereich Neutral im Stillstand befindet;
und
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12 ein
Ablaufdiagramm ist, das die Hauptabschnitte einer mittels der elektronischen Steuereinheit
ausgeführten Steuerung zeigt, das heißt eines
bezüglich der elektrischen Ölpumpe ausgeführten
Steuerprogramms, wenn ein Garagenschaltvorgang ausgeführt
wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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1 ist
eine schematische Ansicht, die einen Schaltmechanismus 10 zeigt,
der einen Bestandteil eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs
bildet, bei dem ein Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung angewendet ist. Wie 1 zeigt,
umfasst der Schaltmechanismus 10 eine Eingangswelle 14,
eine Differenzialeinheit 11, eine automatische Schalteinheit 20 und
eine Ausgangswelle 22, die sämtlich koaxial in
Reihe innerhalb eines Getriebegehäuses 12 (im
Folgenden einfach als "Gehäuse 12" bezeichnet)
angeordnet sind, das ein nicht drehendes Element ist, das an einer Fahrzeugkarosserie
angebracht ist. Die Eingangswelle 14 dient als drehendes
Eingangselement. Die Differenzialeinheit 11 ist entweder
direkt mit der Eingangswelle 14 verbunden oder ist mit
der Eingangswelle 14 über einen nicht dargestellten
Pulsationen absorbierenden Dämpfer (Schwingungsdämpfungsvorrichtung)
verbunden. Die automatische Schalteinheit 20 arbeitet als
Stufengetriebe. Die automatische Schalteinheit 20 ist in einem
Leistungsübertragungsweg zwischen der Differenzialeinheit 11 und
einem Paar Antriebsräder 38 (siehe 6)
angeordnet und ist mit der Differenzialeinheit 11 über
ein Übertragungselement (Übertragungswelle) 18 verbunden. Die
Ausgangswelle 22 ist ein drehendes Ausgangselement, das
mit der automatischen Schalteinheit 20 verbunden ist. Der
Schaltmechanismus 10 kommt zur Anwendung beispielsweise
bei einem FR-Fahrzeug (Frontmotor, Hinterradantrieb), bei dem der
Motor längs angeordnet ist. Der Schaltmechanismus 10 ist
zwischen den Antriebsrädern 38 und einem Motor 8 angeordnet,
bei dem es sich um einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen
Ottomotor oder einen Dieselmotor, handelt, der als Antriebsquelle dient,
die eine zum Antreiben des Fahrzeugs genutzte Antriebsleistung erzeugt.
Der Motor 8 ist entweder direkt mit der Eingangswelle 14 verbunden,
oder er ist über einen nicht dargestellten Pulsationen
absorbierenden Dämpfer mit der Eingangswelle 14 verbunden.
Dieser Schaltmechanismus 10 überträgt
die Antriebsleistung von dem Motor 8 zu den Antriebsrädern 38 beispielsweise über
ein Ausgleichsgetriebe (Achsuntersetzungsgetriebe) 36 und
ein Paar Wellen in genannter Reihenfolge, die einen Bestandteil
des Leistungsübertragungsweges bilden.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, sind der Motor 8 und die Differenzialeinheit 11 bei
diesem Ausführungsbeispiel im Schaltmechanismus 10 direkt miteinander
verbunden. Dies heißt, dass der Motor 8 mit der
Differenzialeinheit 11 verbunden ist, ohne dass eine Fluidübertragungsvorrichtung
wie ein Drehmomentwandler oder eine Fluidkupplung zwischen dem Motor 8 und
der Differenzialeinheit 11 vorgesehen sind. Wenn beispielsweise
der Motor 8 mit der Differenzialeinheit 11 über
den vorstehend erwähnten Pulsationen absorbierenden Dämpfer
verbunden ist, wird dies daher als direkte Verbindung zwischen dem
Motor 8 und der Differenzialeinheit 11 angesehen.
Da die Konfiguration des Schaltmechanismus 10 symmetrisch
bezüglich seiner Achse ist, ist der untere Abschnitt des
Schaltmechanismus 10 in 1 nicht
dargestellt. Ebenfalls in 6 ist der untere
Abschnitt des Schaltmechanismus 10 nicht dargestellt.
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Die
Differenzialeinheit 11 umfasst einen ersten Elektromotor
M1, einen Leistungsverzweigungsmechanismus 16 und einen
zweiten Elektromotor M2. Der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 ist ein
Differenzialmechanismus, der die vom Motor 8 gelieferte
Antriebsleistung auf den ersten Elektromotor M1 und das Übertragungselement 18 verteilt.
Der zweite Elektromotor M2 ist so angeordnet, dass er zusammen mit
dem Übertragungselement 18 dreht. Der zweite Elektromotor
M2 kann an beliebiger Stelle im Leistungsübertragungsweg
zwischen dem Übertragungselement 18 und den Antriebsrädern 38 vorgesehen
sein. Der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor M2 sind
bei diesem Ausführungsbeispiel beide so genannte Motorgeneratoren, die
auch als Generatoren arbeiten. Der erste Elektromotor M1 arbeitet
zumindest als Generator (kann Elektrizität erzeugen), der
eine Reaktionskraft erzeugt, und der zweite Elektromotor M2 arbeitet
zumindest als Motor (Elektromotor), der Antriebsleistung liefert.
Der zweite Elektromotor M2 dient als Antriebsleistungsquelle, die
die zum Antreiben des Fahrzeugs benutzte Antriebsleistung erzeugt.
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Der
Leistungsverzweigungsmechanismus 16 umfasst im Wesentlichen
ein erstes Planetengetriebe 24, das eine vorgegebene Übersetzung ρ1
von beispielsweise ungefähr 0,418 hat, eine Schaltkupplung
C0, und eine Schaltbremse B0. Das erste Planetengetriebe 24 umfasst
drehbare Elemente, nämlich ein erstes Sonnenrad S1, erste
Ritzel P1, einen ersten Träger CA1, der die ersten Ritzel
P1 derart trägt, dass die ersten Ritzel sich um ihre Achsen
drehen und um das erste Sonnenrad S1 umlaufen können, sowie
ein erstes Ringrad R1, das über die ersten Ritzel P1 mit
dem ersten Sonnenrad S1 kämmt. Wenn ZS1 die Zähnezahl
des ersten Sonnenrades S1 ist und ZR1 die Zähnezahl des
ersten Ringrades R1 ist, wird die Übersetzung ρ1
ausgedrückt als ZS1/ZR1.
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Im
Leistungsverzweigungsmechanismus 16 ist der erste Träger
CA1 mit dem Motor 8 über die Eingangswelle 14 verbunden,
ist das erste Sonnenrad S1 mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden und
ist das erste Ringrad R1 mit dem Übertragungselement 18 verbunden.
Die Schaltbremse B0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem
Gehäuse 12 vorgesehen, und die Schaltkupplung
C0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem ersten Träger
CA1 vorgesehen. Wenn sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse
B0 gelöst werden, können sich die drei drehenden
Elemente des ersten Planetengetriebes 24, das heißt
das erste Sonnenrad S1, der erste Träger CA1 und das erste Ringrad
R1, relativ zueinander drehen, so dass dadurch der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in den
Differenzialmodus gebracht wird, in dem der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 einen
Differenzialbetrieb ausführt. Dementsprechend wird die vom
Motor 8 gelieferte Antriebsleistung auf den ersten Elektromotor
und das Übertragungselement 18 verteilt. Derjenige
Teil der vom Motor 8 gelieferten Antriebsleistung, der
auf den ersten Elektromotor M1 verteilt wird, wird zum Antreiben
des ersten Elektromotors M1 in der Weise genutzt, dass dieser Elektrizität
erzeugt. Die erzeugte Elektrizität wird gespeichert oder
genutzt zum Antreiben des zweiten Elektromotors M2. Dementsprechend
arbeitet die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
als elektrische Differenzialvorrichtung. Beispielsweise kann die
Differenzialeinheit 11 in einen so genannten stufenlosen Übertragungsmodus (elektrischer
CVT-Modus) gebracht werden, in dem die Drehzahl des Übertragungselementes 18 stufenlos
geändert wird, selbst wenn der Motor 8 bei konstanter
Drehzahl arbeitet. Wenn der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in
den Differenzialmodus gebracht wird, wird auch die Differenzialeinheit 11 in
den Differenzialmodus gebracht. Dementsprechend wird die Differenzialeinheit 11 in
den stufenlosen Übertragungsmodus gebracht, in dem die
Differenzialeinheit 11 als elektrisches stufenloses Getriebe
arbeitet, dessen Übersetzung γ0 (Drehzahl der Eingangswelle
14/Drehzahl des Übertragungselementes 18) stufenlos
geändert wird innerhalb eines Übersetzungsbereichs
von einem Minimalwert γ0min bis zu einem Maximalwert γ0max.
Auf diese Weise wird das Verhältnis zwischen der Drehzahl
der Eingangswelle 14, die mit dem Motor 8 verbunden
ist, und der Drehzahl des Übertragungselementes 18, das
als Ausgangswelle dient, mittels des ersten Elektromotors M1 und
des zweiten Motors M2 gesteuert.
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Wenn
die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 angelegt wird, wird
der Leistungsübertragungsmechanismus 16 in den
Nicht-Differenzialmodus (blockierter Modus) gebracht, in dem der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 den
Differenzialbetrieb nicht ausführen kann. Eine ausführlichere
Erläuterung erfolgt weiter unten. Wenn die Schaltkupplung
C0 angelegt bzw. eingerückt wird und daher das erste Sonnenrad
S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden werden,
wird der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in den blockierten
Modus gebracht, in dem die drei drehenden Elemente des Planetengetriebes 24,
das heißt das erste Sonnenrad S1, der erste Träger
CA1 und das erste Ringrad R1, gemeinsam gedreht werden. Mit anderen
Worten, der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 wird in
den Nicht-Differenzialmodus gebracht, in dem der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 den
Differenzialbetrieb nicht ausführen kann. Als Ergebnis
davon wird auch die Differenzialeinheit 11 in den Nicht-Differenzialmodus
gebracht. Ferner stimmt die Drehzahl des Motors 8 überein
mit der Drehzahl des Übertragungselementes 18.
Daher wird die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
in den festen Übertragungsmodus gebracht, das heißt
in den Stufen-Übertragungsmodus, in dem die Differenzialeinheit 11 als Getriebe
arbeitet, dessen Übersetzung γ0 bei 1 festgelegt
ist. Wenn statt der Schaltkupplung C0 die Schaltbremse B0 angelegt
wird und dadurch das erste Sonnenrad S1 am Gehäuse 12 festgehalten
wird, wird der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in den
blockierten Modus gebracht, in dem das erste Sonnenrad S1 nicht
drehen kann. Mit anderen Worten, der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 wird
in den Nicht-Differenzialmodus gebracht, in dem der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 den
Differenzialbetrieb nicht ausführen kann. Als Ergebnis davon
wird auch die Differenzialeinheit in den Nicht-Differenzialmodus
gebracht. Das erste Ringrad R1 dreht schneller als der erste Träger
CA1. Daher arbeitet der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 als
ein Mechanismus, der die Drehzahl erhöht, und wird die
Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
in den festen Übertragungsmodus gebracht, das heißt
in den Stufen-Übertragungsmechanismus, in dem die Differenzialeinheit 11 als
die Drehzahl erhöhendes Getriebe arbeitet, dessen Übersetzung γ0
auf einen Wert kleiner als 1 festgelegt ist, beispielsweise auf
ungefähr 0,7.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, arbeiten bei diesem Ausführungsbeispiel
die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 als Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen,
die den Übertragungsmodus der Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
wahlweise umschalten zwischen dem Differenzialmodus, das heißt
dem nicht blockierten Modus, und dem Nicht-Differenzialmodus, das
heißt dem blockierten Modus. Genauer gesagt, die Schaltkupplung
C0 und die Schaltbremse B0 arbeiten als Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen,
die wahlweise den Übertragungsmodus der Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
umschalten zwischen i) dem Differenzialmodus, in dem die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
als eine elektrische Differenzialvorrichtung arbeitet, beispielsweise
dem stufenlosen Übertragungsmodus, in dem die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
als ein elektrisches stufenloses Getriebe arbeitet, dessen Übersetzung
stufenlos geändert wird, und ii) dem Übertragungsmechanismus,
in dem die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
den elektrischen stufenlosen Übertragungsbetrieb nicht
ausführt, beispielsweise dem blockierten Modus, in dem
die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
nicht als stufenloses Getriebe arbeitet und die Übersetzung bei
einem vorgegebenen Wert festgelegt ist, nämlich dem festen Übertragungsmodus
(Nicht-Differenzialmodus), in dem die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
als einstufiges Getriebe mit einer Übersetzung oder als
mehrstufiges Getriebe, das mehrere Übersetzungen hat, arbeitet, das
den elektrischen stufenlosen Übertragungsbetrieb nicht
ausführen kann.
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Die
automatische Schalteinheit 20 bildet einen Bestandteil
des Leistungsübertragungsweges von der Differenzialeinheit 11 zu
den Antriebsrädern 38 und umfasst ein zweites
Planetengetriebe 26 mit einem Ritzelblock, ein drittes
Planetengetriebe 28 mit einem Ritzelblock und ein viertes
Planetengetriebe 30 mit einem Ritzelblock. Das zweite Planetengetriebe 26 umfasst
ein zweites Sonnenrad S2, zweite Ritzel P2 und einen zweiten Träger
CA2, der die zweiten Ritzel P2 in der Weise trägt, dass
die zweiten Ritzel sich um ihre Achsen drehen und um das zweite
Sonnenrad S2 umlaufen können, sowie ein zweites Ringrad
R2, das mit dem zweiten Sonnenrad S2 über die zweiten Ritzel
P2 kämmt. Das zweite Planetengetriebe 26 hat eine
vorbestimmte Übersetzung ρ2 von beispielsweise
ungefähr 0,562. Das dritte Planetengetriebe 28 umfasst
ein drittes Sonnenrad S3, dritte Ritzel P3 und einen dritten Träger
CA3, der die dritten Ritzel P3 in der Weise trägt, dass
die dritten Ritzel P3 um ihre Achsen drehen und um das dritte Sonnenrad S3
umlaufen können, sowie ein drittes Ringrad R3, das über
die dritten Ritzel P3 mit dem dritten Sonnenrad S3 kämmt.
Das dritte Planetengetriebe 28 hat eine vorbestimmte Übersetzung ρ3
von beispielsweise ungefähr 0,425. Das vierte Planetengetriebe 30 umfasst
ein viertes Sonnenrad S4, vierte Ritzel P4, einen vierten Träger
CA4, der die vierten Ritzel P4 in der Weise trägt, dass
die vierten Ritzel P4 um ihre Achsen drehen und um das vierte Sonnenrad
S4 umlaufen können, sowie ein viertes Ringrad R4, das über
die vierten Ritzel P4 mit dem vierten Sonnenrad S4 kämmt.
Das vierte Planetengetriebe 30 hat eine vorbestimmte Übersetzung ρ4
von beispielsweise ungefähr 0,424. Wenn ZS2 die Zähnezahl
des zweiten Sonnenrades S2 ist und ZR2 die Zähnezahl des zweiten
Ringrades R2 ist, ZS3 die Zähnezahl des dritten Sonnenrades
S3 ist, ZR3 die Zähnezahl des dritten Ringrades R3 ist,
ZR4 die Zähnezahl des vierten Sonnenrades S4 ist und ZR4
die Zähnezahl des vierten Ringrades R4 ist, werden die Übersetzung ρ2 durch
ZS2/ZR2, die Übersetzung ρ3 durch ZS3/ZR3 und
die Übersetzung ρ4 durch ZS4/ZR4 ausgedrückt.
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In
der automatischen Schalteinheit 20 sind das zweite Sonnenrad
S2 und das dritte Sonnenrad S3 miteinander verbunden und sind sie
wahlweise mit dem Übertragungselement 18 über
die zweite Kupplung C2 verbunden. Ferner sind das zweite Sonnenrad
S2 und das dritte Sonnenrad S3 wahlweise über die erste
Bremse B1 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Der zweite
Träger CA2 ist wahlweise über die zweite Bremse
B2 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Das vierte Ringrad
R4 ist über die dritte Bremse B1 wahlweise mit dem Gehäuse 12 verbunden.
Das zweite Ringrad R2, der dritte Träger CA3 und der vierte
Träger CA4 sind miteinander verbunden und sind wahlweise
mit der Ausgangswelle 22 verbunden. Das dritte Ringrad
R3 und das vierte Sonnenrad S4 sind miteinander verbunden und sind wahlweise über
die erste Kupplung C1 mit dem Übertragungselement 18 verbunden.
Auf diese Weise sind die automatische Schalteinheit 20 und
das Übertragungselement 18 miteinander verbunden über
die erste Kupplung C1 und/oder die zweite Kupplung C2, die dazu
benutzt werden, den Gang der automatischen Schalteinheit 20 zu
wählen. Mit anderen Worten, die erste Kupplung C1 und die
zweite Kupplung C2 arbeiten als Eingriffsvorrichtungen, die den
Zustand des Leistungsübertragungsweges ändern,
der von dem Übertragungselement 18 über
die automatische Schalteinheit 20 verläuft, das
heißt, der zwischen der Differenzialeinheit 11 (Übertragungselement 18)
und den Antriebsrädern 38 verläuft. Der
Zustand des Leistungsübertragungsweges wird geändert
zwischen einem Übertragungszustand, in dem die Antriebsleistung
entlang dem Leistungsübertragungsweg übertragen
werden kann, und einem Unterbrechungszustand, in dem die Übertragung
der Antriebsleistung entlang dem Leistungsübertragungsweg
unterbrochen ist. Dies heißt, dass durch Anlegen zumindest
einer der ersten und zweiten Kupplungen C1 und C2 der Leistungsübertragungsweg
in den Übertragungszustand gebracht wird. Im umgekehrten
Fall wird durch Lösen sowohl der ersten Kupplung C1 als
auch der zweiten Kupplung C2 der Leistungsübertragungsweg
in den Unterbrechungszustand gebracht.
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Die
Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2,
die Schaltbremse B0, die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und
die dritte Bremse B3 sind hydraulisch Reibeingriffsvorrichtungen
(die als Eingriffsvorrichtungen im Sinne der Erfindung betrachtet
werden können), wie sie in automatischen Fahrzeug-Stufengetrieben
verwendet werden. Die Kupplungen können Nass-Mehrscheiben-Kupplungen
sein, bei denen eine Mehrzahl gestapelter Reibscheiben mittels eines
hydraulischen Aktors zusammengedrückt werden, und die Bremsen können
Bandbremsen sein, bei denen ein Ende von einem oder zwei Bändern,
die um die äußere Umfangsfläche einer
drehenden Trommel gelegt sind, mittels eines hydraulischen Aktors
fest angezogen wird. Jede hydraulische Reibeingriffsvorrichtung
verbindet wahlweise miteinander Elemente, die auf beiden Seiten
der hydraulischen Reibeingriffsvorrichtung angeordnet sind.
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Bei
dem in zuvor beschriebener Weise ausgebildeten Schaltmechanismus 10 wird
ein Gang gewählt aus Vorwärtsgängen vom
ersten bis fünften Gang, einem Rückwärtsgang
und einem Leerlaufgang. Der gewünschte Gang wird gewählt
durch wahlweises Anlegen bzw. Einrücken der Schaltkupplung
C0, der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der Schaltbremse
B0, der ersten Bremse B1, der zweiten Bremse B2 und der dritten
Bremse B3 in den Kombinationen, die in dem Betriebsdiagramm gemäß 2 gezeigt
sind. Dadurch wird die Übersetzung γ (= Drehzahl
NIN der Eingangswelle/Drehzahl NOUT der Ausgangswelle) für jeden
Gang erreicht. Die Verhältnisse zwischen den Übersetzungen γ der
benachbarten Gänge sind im Wesentlichen zueinander gleich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 mit den
Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen (C0, B0) versehen, das heißt
der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0. Der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 kann
in den stufenlosen Übertragungsmodus gebracht werden, in
dem der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 als stufenloses
Getriebe arbeitet. Durch Anlegen bzw. Einrücken der Schaltkupplung
C0 und der Schaltbremse B0 kann alternativ der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in
den festen Übertragungsmodus gebracht werden, in dem der
Leistungsverzweigungsmechanismus 16 als Getriebe mit fester Übersetzung
arbeitet. Dementsprechend kann der Schaltmechanismus 10 in
den Stufen-Übertragungsmodus gebracht werden, in dem der
Schaltmechanismus 10 als Stufengetriebe arbeitet unter
Verwendung der automatischen Schalteinheit 20 und der Differenzialeinheit 11,
die durch Anlegen bzw. Einrücken einer der Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen
(C0, B0) in den festen Übertragungsmodus gebracht worden
ist. Alternativ kann der Schaltmechanismus 10 in den stufenlosen Übertragungsmodus
gebracht werden, in dem der Schaltmechanismus 10 als elektrisches
stufenloses Getriebe unter Verwendung der automatischen Schalteinheit 20 und
der Differenzialeinheit 11 arbeitet, die dadurch in den
stufenlosen Übertragungsbetrieb gebracht worden ist, dass
beide Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen (C0, B0) gelöst
gehalten werden. Dies heißt mit anderen Worten, dass der Schaltmechanismus 10 durch
Anlegen bzw. Einrücken einer der Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen
(C0, B0) in den Stufen-Übertragungsmodus gebracht wird
und in den stufenlosen Übertragungsmodus gebracht wird,
indem beide der Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen (C0, B0) gelöst
gehalten werden. Die Differenzialeinheit 11 kann ebenfalls
als ein Getriebe angesehen werden, das zwischen dem Stufen-Übertragungsmodus
und dem stufenlosen Übertragungsmodus umgeschaltet wird.
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Wenn
der Schaltmechanismus 10 beispielsweise als Stufengetriebe
arbeitet, wird einer der im Folgenden beschriebenen Gänge
in der Weise gewählt, wie dies im Betriebsdiagramm gemäß 2 gezeigt
ist. Der erste Gang, der die höchste Übersetzung γ1,
beispielsweise ungefähr 3,357 hat, wird gewählt,
indem die Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1 und die dritte
Bremse B3 eingerückt bzw. angelegt werden. Der zweite Gang,
der die Übersetzung γ2 hat, die niedriger als
die des ersten Ganges ist und beispielsweise ungefähr 2,180
beträgt, wird gewählt, indem die Schaltkupplung
C0, die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 angelegt bzw.
eingerückt werden. Der dritte Gang, der die Übersetzung γ3
hat, die niedriger als die des zweiten Ganges ist und beispielsweise
ungefähr 1,424 beträgt, wird gewählt,
indem die Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1 und die erste
Bremse B1 angelegt bzw. eingerückt werden. Der vierte Gang,
der die Übersetzung γ4 hat, die niedriger als
die des dritten Ganges ist und beispielsweise ungefähr
1,000 beträgt, wird gewählt, indem die Schaltkupplung
C0, die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 eingerückt
werden. Der fünfte Gang, der eine Übersetzung γ5
hat, die niedriger als die des vierten Ganges ist und beispielsweise
ungefähr 0,705 beträgt, wird gewählt,
indem die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2 und die Schaltbremse
B0 angelegt bzw. eingerückt werden. Der Rückwärtsgang,
der eine Übersetzung γR zwischen der Übersetzung
des ersten Ganges und der Übersetzung des zweiten Ganges
von beispielsweise ungefähr 3,209 hat, wird gewählt,
indem die zweite Kupplung C2 und die dritte Bremse B3 angelegt bzw.
eingerückt werden. Im Leerlaufgang der automatischen Schalteinheit 20 sind
alle Kupplungen und Bremsen gelöst.
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Wenn
dagegen der Schaltmechanismus 10 als stufenloses Getriebe
arbeitet, sind sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse
B0 gelöst, wie dies in dem Betriebsdiagramm gemäß 2 gezeigt
ist. Wenn somit die Differenzialeinheit 11 als stufenloses
Getriebe arbeitet und die automatische Schalteinheit 20,
die in Reihe mit der Differenzialeinheit 11 angeordnet
ist, als Stufengetriebe arbeitet, wird die Drehzahl des Übertragungselementes 18, das
heißt die Drehzahl, die am Eingang der automatischen Schalteinheit 20 vorliegt,
die sich im ersten Gang, zweiten Gang, dritten Gang oder vierten
Gang befindet, stufenlos geändert, so dass sich die Übersetzung
in jedem Gang stufenlos ändern kann. Dementsprechend werden
die Gänge gewechselt, während die Übersetzung
stufenlos geändert wird. Als Ergebnis davon wird die Gesamtübersetzung γT,
die mittels des gesamten Schaltmechanismus 10 erreicht
wird, stufenlos geändert. Das Verhältnis der Übersetzung
eines Ganges zur Übersetzung eines nächsthöheren
Ganges (das heißt der Schritt) ist in 2 in
der Spalte "SCHRITT" gezeigt. Wie in 2 im Abschnitt
"GESAMT" gezeigt ist, beträgt das Verhältnis der Übersetzung
des ersten Ganges zur Übersetzung des fünften
Ganges 4,76.
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3 ist
ein kollineares Diagramm, das mit geraden Linien die entsprechenden
Beziehungen zwischen den Drehzahlen der verschiedenen drehenden
Elemente des Schaltmechanismus 10 zeigt. Die Verbindungszustände
der drehenden Elemente sind verschieden je nach dem gewählten
Gang. Der Schaltmechanismus 10 umfasst die Differenzialeinheit 11,
die als stufenloses Getriebe arbeitet, und die automatische Schalteinheit 20,
die als Stufengetriebe arbeitet. Das kollineare Diagramm gemäß 3 ist ein
zweidimensionales Koordinatensystem, in dem die Abszissenachse die
Beziehung zwischen den Übersetzungen ρ der Planetengetriebe 24, 26, 28 und 30 wiedergibt
und die Ordinatenachse die relativen Drehzahlen wiedergibt. Von
den drei horizontalen Linien gibt die untere horizontale Linie X1
eine Drehzahl von null wieder, gibt die obere horizontale Linie
X2 eine Drehzahl von 1,0, das heißt die Drehzahl NE des mit der Eingangswelle 14 verbundenen Motors 8 wieder,
und gibt die horizontale Linie XG die Drehzahl des Übertragungselementes 18 wieder.
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Ferner
geben die drei vertikalen Linien Y1, Y2 und Y3, die den drei Elementen
des die Differenzialeinheit 11 bildenden Leistungsverzweigungsmechanismus 16 entsprechen,
in der Reihenfolge von links nach rechts wieder die relativen Drehzahlen
des ersten Sonnenrades S1, das als ein zweites drehendes Element
(zweites Element) RE2 angesehen wird, des ersten Trägers
CA1, der als ein erstes drehendes Element (erstes Element) RE1 angesehen
wird, und des ersten Ringrades R1, das als ein drittes drehendes
Element (drittes Element) RE3 angesehen wird. Der Abstand zwischen
den vertikalen Linien Y1 und Y2 und der Abstand zwischen den vertikalen
Linien Y2 und Y3 sind auf der Grundlage der Übersetzung ρ1
des ersten Planetengetriebes 24 festgelegt. Ferner geben
die fünf vertikalen Linien Y4, Y5, Y6, Y7 und Y8 für
die automatische Schalteinheit 20 in der Reihenfolge von
links nach rechts wieder die relativen Drehzahlen des zweiten Sonnenrades
S2 und des dritten Sonnenrades S3, die miteinander verbunden sind
und die als ein viertes drehendes Element (viertes Element) RE4
angesehen werden, des zweiten Trägers CA2, der als ein
fünftes drehendes Element (fünftes Element) RE5
angesehen wird, des vierten Ringrades R4, das als ein sechstes drehendes
Element (sechstes Element) RE6 angesehen wird, des zweiten Ringrades
R2, des dritten Trägers CA3 und des vierten Trägers
CA4, die miteinander verbunden sind und als ein siebentes drehendes
Element (siebentes Element) RE7 angesehen werden, und des dritten
Ringrades R3 sowie des vierten Sonnenrades S4, die miteinander verbunden
sind und die als ein achtes drehendes Element (achtes Element) RE8
angesehen werden. Der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y4
und Y5, der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y5 und Y6, der
Abstand zwischen den vertikalen Linien Y6 und Y7 und der Abstand
zwischen den vertikalen Linien Y7 und Y8 sind auf der Grundlage
der Übersetzung ρ2 des zweiten Planetengetriebes 26,
der Übersetzung ρ3 des dritten Planetengetriebes 28 und
der Übersetzung ρ4 des vierten Planetengetriebes 30 festgelegt.
Für die Beziehungen zwischen den Abständen zwischen
den vertikalen Linien in dem kollinearen Diagramm gilt, dass dann,
wenn der Abstand zwischen der dem Sonnenrad entsprechenden vertikalen
Linie und der dem Träger entsprechenden vertikalen Linie
mit "1" ausgedrückt wird, der Abstand zwischen der dem Träger
entsprechenden vertikalen Linie und der dem Ringrad entsprechenden
vertikalen Linie durch die Übersetzung ρ des Planentengetriebes
ausgedrückt ist. Dies bedeutet, dass in dem Koordinatensystem für
die Differenzialeinheit 11 der Abstand zwischen den vertikalen
Linien Y1 und Y2 auf einen 1 entsprechenden Abstand festgesetzt
ist und der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 auf
einen der Übersetzung ρ1 entsprechenden Abstand
festgesetzt ist. In ähnlicher Weise sind in dem Koordinatensystem
für die automatische Schalteinheit 20 der Abstand
zwischen der dem Sonnenrad entsprechenden vertikalen Linie und der
dem Träger entsprechenden vertikalen Linie auf einen 1
entsprechenden Abstand festgesetzt und der Abstand zwischen der
dem Träger entsprechenden vertikalen Linie und der dem Ringrad
entsprechenden vertikalen Linie auf einen Abstand festgesetzt, der
der Übersetzung ρ des jeweiligen zweiten, dritten
bzw. vierten Planetengetriebes 26, 28 bzw. 30 entspricht.
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Wie
in dem kollinearen Diagramm gemäß 3 gezeigt
ist, ist der Schaltmechanismus 10 bei diesem Ausführungsbeispiel
so ausgebildet, dass der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 (Differenzialeinheit 11)
die Drehung der Eingangswelle 14 zur automatischen Schalteinheit
(Stufengetriebe) 20 über das Übertragungselement 18 überträgt,
wenn das erste drehende Element RE1 (erster Träger CA1) des
ersten Planetengetriebes 24 mit dem Motor 8 über
die Eingangswelle 14 verbunden ist und wahlweise verbunden
ist mit dem zweiten drehenden Element RE2 (erstes Sonnenrad S1) über
die Schaltkupplung C0, das zweite drehende Element RE2 verbunden
ist mit dem ersten Elektromotor M1 und wahlweise verbunden ist mit
dem Gehäuse 12 über die Schaltbremse
B0, und das dritte drehende Element RE3 (erstes Ringrad R1) verbunden
ist mit dem Übertragungselement 18 und dem zweiten
Elektromotor M2. Die Beziehung zwischen der Drehzahl des ersten
Sonnenrades S1 und der Drehzahl des ersten Ringrades R1 zu diesem
Zeitpunkt ist durch die geneigte gerade Linie L0 gezeigt, die durch
den Schnittpunkt von Y2 und X2 verläuft.
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Wenn
sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0 gelöst
sind, befindet sich der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in
dem stufenlosen Übertragungsmodus (Differenzialmodus).
Wenn in diesem Fall die Drehzahl des ersten Sonnenrades S1, die
durch den Schnittpunkt der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie
Y1 wiedergegeben ist, erhöht oder verringert wird, indem die Drehzahl
des ersten Elektromotors M1 gesteuert wird, wird die Drehzahl des
ersten Trägers CA1, die durch den Schnittpunkt der geraden
Linie L0 und der vertikalen Linie Y2 wiedergegeben ist, verringert
oder erhöht, wenn die Drehzahl des ersten Ringrades R1, die
von der Fahrzeuggeschwindigkeit V abhängt, im Wesentlichen
konstant ist. Wenn das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger
CA1 miteinander verbunden werden, indem die Schaltkupplung C0 eingerückt
wird, wird der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in den
Nicht-Differenzialmodus gebracht, in dem die drei drehenden Elemente
RE1, RE2 und RE3 gemeinsam drehen. Daher fällt die gerade
Linie L0 mit der horizontalen Linie X2 zusammen und dreht das Übertragungselement 18 mit
der Drehzahl NE des Motors. Wenn alternativ
die Drehung des ersten Sonnenrades S1 durch Anlegen der Schaltbremse B0
verhindert wird, wird der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 in
den Nicht-Differenzialmodus gebracht, in dem der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 als
Mechanismus zur Erhöhung der Drehzahl arbeitet. Daher wird
die gerade Linie L0 in den in 3 gezeigten
Zustand gebracht und wird die Drehzahl des ersten Ringrades R1,
die durch den Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der
vertikalen Linie Y3 gegeben ist, als Drehzahl des Übertragungselementes 18 in
die automatische Schalteinheit 20 eingegeben. Zu diesem
Zeitpunkt ist die Drehzahl des Übertragungselementes 18 höher
als die Drehzahl NE des Motors.
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In
der automatischen Schalteinheit 20 wird das vierte drehende
Element RE4 über die zweite Kupplung C2 wahlweise mit dem Übertragungselement 18 verbunden
und über die erste Bremse B1 wahlweise mit dem Gehäuse 12 verbunden.
Das fünfte drehende Element RE5 wird wahlweise über die
zweite Bremse B2 mit dem Gehäuse 12 verbunden.
Das sechste drehende Element RE6 wird wahlweise über die
dritte Bremse B3 mit dem Gehäuse 12 verbunden.
Das siebente drehende Element RE7 ist mit der Ausgangswelle 22 verbunden.
Das achte drehende Element RE8 wird über die erste Kupplung
C1 wahlweise mit dem Übertragungselement 18 verbunden.
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Wenn
die Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1 und die dritte Bremse
B3 angelegt bzw. eingerückt sind, ist der erste Gang gewählt.
Wie in 3 dargestellt ist, ist im Koordinatensystem für
die automatische Schalteinheit 20 die Drehzahl der Ausgangswelle 22 im
ersten Gang gezeigt am Schnittpunkt von i) der geneigten geraden
Linie L1, die definiert ist durch Eingriff sowohl der ersten Kupplung
C1 als auch der dritten Bremse B3 und die durch den Schnittpunkt
der horizontalen Linie X2 und der vertikalen Linie Y8, die die Drehzahl
des achten drehenden Elementes RE8 wiedergibt, und den Schnittpunkt
der horizontalen Linie X1 und der vertikalen Linie Y6 verläuft,
die die Drehzahl des sechsten drehenden Elementes RE6 wiedergibt,
und ii) der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebenten
drehenden Elementes RE7 wiedergibt, das mit der Ausgangswelle 22 verbunden
ist. Wenn die Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1 und die zweite
Bremse B2 angelegt bzw. eingerückt sind, ist der zweite Gang
gewählt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 im
zweiten Gang ist gezeigt am Schnittpunkt der geneigten geraden Linie
L2, die durch den Eingriff sowohl der ersten Kupplung C1 als auch
der zweiten Bremse B2 definiert ist, und der vertikalen Linie Y7, die
die Drehzahl des siebenten drehenden Elementes RE7 wiedergibt, das
mit der Ausgangswelle 22 verbunden ist. Wenn die Schaltkupplung
C0, die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 angelegt bzw.
eingerückt sind, ist der dritte Gang gewählt.
Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 im dritten Gang ist gezeigt
am Schnittpunkt der geneigten geraden Linie L3, die durch das Einrücken
sowohl der ersten Kupplung C1 als auch der ersten Bremse B1 definiert
ist, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebenten
drehenden Elementes RE7 wiedergibt, das mit der Ausgangswelle 22 verbunden
ist. Wenn die Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1 und die zweite
Kupplung C2 eingerückt sind, ist der vierte Gang gewählt.
Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 im vierten Gang ist gezeigt
am Schnittpunkt der horizontalen geraden Linie L4, die durch das
Einrücken sowohl der ersten Kupplung C1 als auch der zweiten Kupplung
C2 definiert ist, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl
des siebenten drehenden Elementes RE7 wiedergibt, das mit der Ausgangswelle 22 verbunden
ist. Bei Wahl eines jeden des ersten Ganges, zweiten Ganges, dritten
Ganges und vierten Ganges wird die Schaltkupplung C0 eingerückt.
Daher wird die Drehung mit der gleichen Drehzahl wie der Drehzahl
NE des Motors von der Differenzialeinheit 11,
das heißt dem Leistungsverzweigungsmechanismus 16,
zu dem achten drehenden Element RE8 übertragen. Wenn jedoch
die Schaltbremse B0 angelegt ist, statt dass die Schaltkupplung
C0 eingerückt ist, wird die Drehung mit einer Drehzahl,
die höher ist als die Drehzahl NE des
Motors, von der Differenzialeinheit 11 zu dem achten drehenden
Element RE8 übertragen. Daher ist die Drehzahl der Ausgangswelle 22 im
fünften Gang am Schnittpunkt der horizontalen geraden Linie
L5, die durch den Eingriff sowohl der ersten Kupplung C1 als auch
der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 definiert ist, und
der vertikalen Linie Y7 gezeigt, die die Drehzahl des siebenten
drehenden Elementes RE7 wiedergibt, das mit der Ausgangswelle 22 verbunden
ist.
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4 zeigt
Beispiele von Signalen, die eingegeben werden in (empfangen werden
von) und ausgegeben werden von einer elektronischen Steuereinheit 40,
die bei diesem Ausführungsbeispiel den Schaltmechanismus 10 steuert.
Die elektronische Steuereinheit 40 umfasst einen so genannten Mikrocomputer,
der eine CPU, einen ROM, einen RAM, eine Eingabe-Schnittstelle und
Ausgabe-Schnittstellen usw. aufweist. Die elektronische Steuereinheit 40 führt
Antriebssteuerungen wie eine Schaltsteuerung über die automatische
Schalteinheit 20 und eine Hybrid-Antriebssteuerung aus,
die sich auf den Motor 8 und den ersten Elektromotor M1
sowie den zweiten Elektromotor M2 bezieht, indem die Signale nach
in den ROM vorgespeicherten Programmen verarbeitet werden, wobei
die zeitweilige Speicherfunktion des RAM genutzt wird.
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Zu
der elektronischen Steuereinheit 40 werden verschiedene
Signale von verschiedenen in 4 gezeigten
Sensoren und Schaltern übertragen. Zu diesen Signalen gehören
ein Signal, das eine Motorkühlmitteltemperatur TEMPW wiedergibt, ein Signal, das eine Wählstellung
PSH wiedergibt, ein Signal, das eine Motordrehzahl
NE wiedergibt, die die Drehzahl des Motors 8 ist,
ein Signal, das einen Übersetzungskombination-Einstellwert
wiedergibt, ein Signal, das einen Befehl zur Wahl des M-Modus (Fahrmodus
mit Handschaltung) wiedergibt, ein Signal, das den Betrieb einer
Klimaanlage wiedergibt, ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit
V wiedergibt, die der Drehzahl NOUT der
Ausgangswelle 22 entspricht, ein Getriebefluidtemperatursignal,
das eine Temperatur des Öls in der automatischen Schalteinheit 20 wiedergibt,
ein Signal, das die Betätigung einer Feststellbremse wiedergibt,
ein Signal, das die Betätigung einer Fußbremse
wiedergibt, ein Katalysatortemperatursignal, das eine Katalysatortemperatur
wiedergibt, ein Fahrpedalstellungssignal, das ein Ausmaß ACC der Betätigung eines Fahrpedals
wiedergibt, das der von einem Fahrer geforderten Größe
der Antriebsleistung entspricht, ein Kurbelwinkelsignal, ein Schneemoduseinstellsignal,
das die Einstellung eines Schneemodus wiedergibt, ein Beschleunigungssignal,
das eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs wiedergibt,
ein Geschwindigkeitsregelungssignal, das Fahren mit automatisch
geregelter Geschwindigkeit anzeigt, ein Fahrzeuggewichtssignal,
das ein Fahrzeuggewicht wiedergibt, Raddrehzahlsignale, die Raddrehzahlen
wiedergeben, ein Signal, das anzeigt, ob ein Wählschalter
für den Stufen-Übertragungsmodus betätigt
worden ist, der dazu benutzt wird, die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
in den Stufen-Übertragungsmodus (blockierter Modus) zu
bringen, damit der Schaltmechanismus 10 als Stufengetriebe
arbeitet, ein Signal, das anzeigt, ob ein Wählschalter
für den stufenlosen Übertragungsmodus betätigt
worden ist, der dazu benutzt wird, die Differenzialeinheit 11 (Leistungsverzweigungsmechanismus 16)
in den stufenlosen Übertragungsmodus (Differenzialmodus)
zu bringen, damit der Schaltmechanismus 10 als stufenloses
Getriebe arbeitet, ein Signal, das eine Drehzahl NM1 des
ersten Elektromotors M1 (im Folgenden einfach als "erste Elektromotordrehzahl
NM1" bezeichnet) wiedergibt, ein Signal,
das eine Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors
M2 (im Folgenden einfach als "zweite Elektromotordrehzahl NM2" bezeichnet) wiedergibt, und ein Signal,
das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F im Motor 8 wiedergibt.
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Die
elektronische Steuereinheit 40 überträgt verschiedene
Steuersignale zu einem Motorsteuergerät 43 (siehe 5)
zur Steuerung der vom Motor 8 abgegebenen Antriebsleistung.
Diese Steuersignale umfassen ein Stellsignal, das auf einen Drosselklappenaktor 97 gegeben
wird, der das Ausmaß θTH der Öffnung
einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe 96 steuert,
die in einer Ansaugleitung 95 des Motors 8 angeordnet
ist, ein Kraftstoffmengensignal, auf Grund dessen die Menge des
von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 den Zylindern
des Motors 8 zugeführten Kraftstoffs gesteuert
wird, ein Zündsignal, das den Zündzeitpunkt wiedergibt,
zu dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Motor 8 mittels einer Zündvorrichtung
gezündet wird, und ein Ladedruck-Einstellsignal, auf Grund
dessen der Ladedruck eingestellt wird, ein Steuersignal für
eine elektrische Klimaanlage, auf Grund dessen eine elektrische
Klimaanlage betrieben wird, Steuersignale, auf Grund der die Elektromotoren
M1 und M2 betrieben werden, ein Wählstellungssignal (Betriebsstellungssignal),
auf Grund dessen eine Schaltbereichsanzeige betrieben wird, ein Übersetzungsanzeigesignal, auf
Grund dessen die Übersetzung angezeigt wird, ein Schneemodusanzeigesignal,
auf Grund dessen die Tatsache angezeigt wird, dass das Fahrzeug
im Schneemodus betrieben wird, ein ABS-Aktivierungssignal, auf Grund
dessen ein ABS-Aktor betätigt wird, der ein Schlupfen der
Räder verhindert, wenn die Bremsen betätigt werden,
ein M-Modus-Anzeigesignal, das anzeigt, das der M-Modus gewählt
worden ist, Ventilsteuersignale, auf Grund der elektromagnetisch
gesteuerte Ventile in einem Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 (siehe 5)
betätigt werden, um hydraulische Aktoren für die
hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen in der Differenzialeinheit 11 und
der automatischen Schalteinheit 20 zu steuern, ein Steuersignal,
auf Grund dessen eine mechanische Ölpumpe 44,
die eine hydraulische Druckquelle für den Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 bildet, und
eine elektrische Ölpumpe 46 betrieben werden, ein
Signal, auf Grund dessen ein elektrischer Heizer angetrieben wird,
und ein Signal, das auf einen Computer gegeben wird, der zur Durchführung
einer automatischen Geschwindigkeitsregelung dient.
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5 zeigt
ein Beispiel einer Schaltbetriebswählvorrichtung 48,
die als Wählvorrichtung dient, die dazu benutzt wird, manuell
eine Wählstellung aus mehreren Wählstellungen
PSH zu wählen. Die Schaltbetriebswählvorrichtung 48 ist
beispielsweise auf einer Seite des Fahrersitzes angeordnet und ist
mit einem Wählhebel 49 versehen, der betätigt
wird, um eine gewünschte Wählstellung aus mehreren
Wählstellungen PSH zu wählen.
Die Schaltbetriebswählvorrichtung 48 dieses Ausführungsbeispiels
kann als Wählvorrichtung im Sinne der Erfindung angesehen werden.
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Der
Wählhebel 49 wird manuell in eine gewünschte
Stellung aus den folgenden Stellungen gebracht. Diese Stellungen
umfassen die Parkposition "Parken", die Rückwärtsposition
"Rückwärts", die Neutralposition "Neutral", die
Position "Drive" für Vorwärtsfahrt mit automatischem
Gangwechsel und die Stellung "Manuell" für Vorwärtsfahrt
mit manuellem Gangwechsel. Wenn der Wählhebel 49 auf
Parken steht, wird der Leerlaufzustand erreicht, in dem der Leistungsübertragungsweg
im automatischen Getriebe des Schaltmechanismus 10 unterbrochen
ist, und wird die Ausgangswelle 22 der automatischen Schalteinheit 20 blockiert.
Wenn der Wählhebel 49 auf Rückwärts
steht, kann das Fahrzeug rückwärts fahren. Wenn
der Wählhebel 49 auf Neutral steht, wird der Schaltmechanismus 10 in
den Leerlaufzustand gebracht, in dem der Leistungsübertragungsweg
darin unterbrochen ist. Wenn der Wählhebel 49 auf
Drive steht, wird der automatische Übertragungsmodus erreicht,
in dem die automatische Schaltsteuerung ausgeführt wird.
Bei der automatischen Schaltsteuerung wird die Gesamtübersetzung γT
innerhalb eines gewissen Bereichs geändert. Die Gesamtübersetzung γT
ist bestimmt durch die Übersetzung der Differenzialeinheit 11 und
die Übersetzung der automatischen Schalteinheit 20 in
jedem Gang. Die Übersetzung der Differenzialeinheit 11 wird
stufenlos geändert in einem gewissen Bereich. Durch die
automatische Schaltsteuerung wird der Gang der automatischen Schalteinheit 20 gewählt
aus den ersten bis fünften Gängen. Wenn der Wählhebel 49 auf
Manuell steht, ist der manuelle Schaltmodus (manueller Modus) gewählt,
um so genannte Schaltbereiche einzustellen, indem die Benutzung
des hohen Gangs oder der hohen Gänge der automatischen
Schalteinheit 20 verhindert wird, der bzw. die bei der
automatischen Schaltsteuerung benutzt werden.
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Wenn
der Wählhebel 49 manuell in die aus beispielsweise
den vorstehend erläuterten Stellungen ausgewählte
Wählstellung 2 gebracht wird, wird der Zustand
des Hydraulikdruck-Steuerkreises 42 elektrisch so geschaltet,
dass Rückwärts oder Neutral oder Drive gewählt
wird, wie dies im Betriebsdiagramm gemäß 2 gezeigt
ist.
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Von
den Stellungen Parken bis Manuell ist jede der Stellungen Parken
und Neutral eine Nicht-Fahrstellung, die gewählt wird,
um das Fahrzeug am Fahren zu hindern. Wenn der Wählhebel 49 auf
Parken oder Neutral steht, werden sowohl die erste Kupplung C1 als
auch die zweite Kupplung C2 gelöst, wie dies im Betriebsdiagramm
gemäß 2 gezeigt ist. Dies bedeutet,
dass sowohl Parken als auch Neutral Nicht-Fahrstellungen sind. Wenn
der Wählhebel 49 auf Parken oder Neutral steht,
wird der Leistungsübertragungsweg in der automatischen Schalteinheit 20 in
den Zustand gebracht, in dem die Leistungsübertragung unterbrochen
ist, indem die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 gelöst
werden, so dass die Übertragung der Leistung auf dem Leistungsübertragungsweg
unterbrochen ist und daher das Fahrzeug nicht fahren kann. Rückwärts,
Drive und Manuell sind jeweils eine Fahrstellung, die gewählt
wird, damit das Fahrzeug fährt. Wenn der Wählhebel 49 auf
Rückwärts, Drive oder Manuell steht, ist zumindest
die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2 eingerückt,
wie dies in dem Betriebsdiagramm gemäß 2 gezeigt
ist. Dies bedeutet, dass Rückwärts, Drive und
Manuell jeweils eine Fahrstellung ist. Wenn der Wählhebel 49 auf
Rückwärts, Drive oder Manuell steht, wird der Leistungsübertragungsweg
in der automatischen Schalteinheit 20 in den Zustand gebracht,
bei dem eine Leistungsübertragung möglich ist,
indem die erste Kupplung C1 und/oder die zweite Kupplung C2 eingerückt
wird bzw. werden, so dass die Übertragung von Leistung
auf dem Leistungsübertragungsweg möglich ist und
das Fahrzeug fahren kann.
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Genauer
heißt dies, dass dann, wenn der Wählhebel 49 manuell
von Parken oder Neutral auf Rückwärts gestellt
wird, der Zustand des Leistungsübertragungsweges in der
automatischen Schalteinheit 20 umgeschaltet wird vom Zustand
mit Leistungsübertragungsunterbrechung zum Zustand mit Leistungsübertragung,
indem die zweite Kupplung C2 eingerückt wird. Wenn der
Wählhebel 49 manuell von Neutral auf Drive gestellt
wird, wird der Zustand des Leistungsübertragungsweges in
der automatischen Schalteinheit 20 umgeschaltet vom Zustand mit
Leistungsübertragungsunterbrechung zum Zustand mit Leistungsübertragung,
indem zumindest die erste Kupplung C1 eingerückt wird.
Wenn der Wählhebel 49 manuell von Rückwärts
auf Parken oder Neutral gestellt wird, wird der Zustand des Leistungsübertragungsweges
in der automatischen Schalteinheit 20 umgeschaltet vom
Zustand mit Leistungsübertragung zum Zustand mit Leistungsübertragungsunterbrechung,
indem die zweite Kupplung C2 ausgerückt wird. Wenn der
Wählhebel 49 manuell von Drive auf Neutral gestellt
wird, wird der Zustand des Leistungsübertragungsweges in
der automatischen Schalteinheit 20 umgeschaltet vom Zustand mit
Leistungsübertragung zum Zustand mit Leistungsübertragungsunterbrechung,
indem die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 ausgerückt werden.
Zu beachten ist, dass bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl
Neutral als auch Parken als Nicht-Fahrstellung im Sinne der Erfindung
angesehen werden können, und dass sowohl Drive als auch Rückwärts
als auch Manuell als Fahrstellung im Sinne der Erfindung angesehen
werden können. Der Ausdruck "Stellungen" bedeutet nicht
nur Gänge und Wählstellungen, sondern auch Schaltbereiche
wie Drive und Rückwärts.
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6 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das den Hauptteil der mittels der elektronischen
Steuereinheit 40 ausgeführten Steuerung erläutert.
Wie in 6 gezeigt ist, arbeitet eine Gangsteuereinheit 54 als
Schaltsteuereinheit, die die Gänge der automatischen Schalteinheit 20 ändert.
Beispielsweise bestimmt die Gangsteuereinheit 54, ob die
Gänge der automatischen Schalteinheit 20 geändert
werden sollten auf Grund des Fahrzustandes, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
V angezeigt ist, und des geforderten Drehmomentes TOUT,
das von der automatischen Schalteinheit 20 abgegeben werden
sollte, unter Verwendung der Beziehungen, die mit ausgezogenen Linien
und strichpunktierten Linien (Schaltdiagramm, Schaltkennfeld) in 7 gezeigt sind
und in einer Speichereinheit 56 gespeichert sind. Dies
heißt, dass die Gangsteuereinheit 54 auf Grund des
Fahrzustandes und unter Verwendung des Schaltdiagramms den Gang
bestimmt, in den die automatische Schalteinheit 20 geschaltet
werden sollte. Dann führt die Gangsteuereinheit 54 eine
automatische Schaltsteuerung so aus, dass die automatische Schalteinheit 20 in
den bestimmten Gang geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt liefert
die Gangsteuereinheit 54 ein Steuerbefehl an einen Hydraulikdruck-Steuerkreis 70,
damit dieser die hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen mit Ausnahme
der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 so anlegt bzw. einrückt
und/oder löst, dass die automatische Schalteinheit 20 beispielsweise
gemäß dem Betriebsdiagramm in 2 in
den bestimmten Gang geschaltet wird.
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Wenn
sich der Schaltmechanismus 10 im stufenlosen Übertragungsmodus
befindet, das heißt wenn die Differenzialeinheit 11 sich
im Differenzialmodus befindet, betreibt eine Hybridsteuereinheit 52 den
Motor 8 verbrauchsgünstig und steuert sie die Übersetzung 70 der
Differenzialeinheit 11, die als elektrisches stufenloses
Getriebe arbeitet, indem sie das Verhältnis zwischen der
vom Motor 8 gelieferten Antriebsleistung und der vom zweiten
Elektromotor M2 gelieferten Antriebsleistung optimiert und die Reaktionskraft
optimiert, die am ersten Elektromotor M1 auftritt, während
der erste Elektromotor M1 Elektrizität erzeugt. Beispielsweise
berechnet die Hybridsteuereinheit 52 die (geforderte) Soll-Antriebsleistung, die
zum Fahren des Fahrzeugs genutzt wird, auf Grund des Ausmaßes
Acc der Betätigung des Fahrpedals, das die vom Fahrer geforderte
Leistungsabgabe anzeigt, und der Fahrzeuggeschwindigkeit V; berechnet
sie die Soll-Gesamtantriebsleistung auf Grund der Soll-Antriebsleistung,
die zum Fahren des Fahrzeugs genutzt wird, und des erforderlichen
Wertes zum Laden eines Elektrizitätsspeichers; berechnet
sie die Soll-Antriebsleistung, die vom Motor abgegeben wird, so,
dass der Motor die Soll-Gesamtantriebsleitung unter Berücksichtigung
eines Übertragungsverlustes, von Lasten auf Hilfsmaschinen,
eines Zusatzdrehmomentes, dass der zweite Elektromotor M2 liefert,
und dergleichen abgibt; und steuert sie die Motordrehzahl NE und das Motordrehmoment TE des
Motors 8 so, dass die Soll-Antriebsleistung erhalten wird,
und steuert sie die Menge der mittels des ersten Elektromotors M1
erzeugten Elektrizität.
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Die
Hybridsteuereinheit 52 führt die Hybridsteuerung
unter Berücksichtigung des Ganges der automatischen Schalteinheit 20 aus,
um die Leistungsausbeute, die Kraftstoffausnutzung und dergleichen
zu verbessern. Während der Hybridsteuerung arbeitet die
Differenzialeinheit 11 als elektrisches stufenloses Getriebe,
um die Motordrehzahl NE und die Fahrzeuggeschwindigkeit
V, die im Hinblick auf einen verbrauchsgünstigen Betrieb
des Motors 8 eingestellt sind, und die Drehzahl des Übertragungselementes 18 zu
koordinieren, die durch den Gang der automatischen Schalteinheit 20 gegeben
ist. Dies bedeutet, dass die Hybridsteuereinheit 52 den
Sollwert der Gesamtübersetzung γT des Schaltmechanismus 10 so einstellt,
dass der Motor 8 entsprechend der Kurve optimaler Kraftstoffausnutzung
(Kraftstoffausnutzungskennfeld, Beziehungsdiagramm) arbeitet. Die Kurve
optimaler Kraftstoffausnutzung wird zuvor empirisch bestimmt in
einem zweidimensionalen Koordinatensystem, das die Motordrehzahl
NE und das vom Motor 8 abgegebene
Drehmoment TE (Motordrehmoment TE) als Parameter verwendet, so dass günstige Fahrbarkeit
und hohe Kraftstoffausnutzung erreicht werden, wenn das Fahrzeug
im stufenlosen Übertragungsmodus gefahren wird. Die Kurve
optimaler Kraftstoffausnutzung ist in der Hybridsteuereinheit 52 gespeichert.
Beispielsweise stellt die Hybridsteuereinheit 52 den Sollwert
der Gesamtübersetzung γT des Schaltmechanismus 10 so
ein, dass das Motordrehmoment TE und die
Motordrehzahl NE erreicht werden, bei denen
die vom Motor abgegebene Antriebsleistung mit der Soll-Antriebsleistung
(der Soll-Gesamtantriebsleistung oder der geforderten Antriebsleistung) übereinstimmt.
Dann steuert die Hybridsteuereinheit 52 die Übersetzung γ0
der Differenzialeinheit 11 so, dass die Soll-Antriebsleistung erhalten
wird, wodurch die Gesamtübersetzung γT innerhalb eines
Bereiches von beispielsweise von 0,5 bis 13 gesteuert wird, innerhalb
dessen die Gesamtübersetzung γT geändert
werden kann.
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Währenddessen
liefert die Hybridsteuereinheit 52 die vom ersten Elektromotor
M1 erzeugte elektrische Energie an einen Elektrizitätsspeicher 60 und
den zweiten Elektromotor M2 über einen Stromrichter 58.
Daher wird, obwohl ein großer Anteil der vom Motor 8 abgegebenen
Antriebsleistung mechanisch zum Übertragungselement 18 übertragen
wird, der andere Teil der vom Motor 8 abgegebenen Antriebsleistung
vom ersten Elektromotor M1 zur Erzeugung von Elektrizität
aufgenommen. Dies bedeutet, dass der andere Teil der vom Motor 8 abgegebenen Antriebsleistung
im ersten Elektromotor M1 in elektrische Energie umgewandelt wird.
Die elektrische Energie wird über den Stromrichter 58 dem
zweiten Elektromotor M2 zugeführt, und der zweite Elektromotor
M2 wird angetrieben. Dementsprechend wird vom zweiten Elektromotor
M2 mechanische Energie zum Übertragungselement 18 übertragen.
Die Elemente, die in Beziehung zu dem Prozess von der Erzeugung
der Elektrizität bis zum Verbrauch der Elektrizität
im zweiten Elektromotor M2 stehen, bilden einen elektrischen Weg,
auf dem ein Teil der vom Motor 8 abgegebenen Leistung in
elektrische Energie umgewandelt wird und die elektrische Energie
in mechanische Energie umgewandelt wird.
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Ferner
hat die Hybridsteuereinheit 52 die Funktion einer Motorsteuereinheit,
die für den Motor 8 eine Leistungssteuerung ausführt,
so dass der Motor 8 die erforderliche Menge an Antriebsleistung
erzeugt, indem sie auf das Motorsteuergerät 43 zumindest
einen der folgenden Befehle ausgibt: einen Befehl zur Steuerung
des Öffnens bzw. Schließens der elektronisch gesteuerten
Drosselklappe 96 unter Verwendung des Drosselklappenaktors 97,
einen Befehl zur Steuerung der Menge des mittels der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 eingespritzten
Kraftstoffs und des Zeitpunktes, zu dem der Kraftstoff mittels der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 eingespritzt
wird, und einen Befehl zur Steuerung des Zeitpunktes, zu dem das
Luft-Kraftstoff-Gemisch mittels der Zündvorrichtung 99,
beispielsweise einer Zündkerze, gezündet wird.
Beispielsweise führt die Hybridsteuereinheit 52 grundsätzlich
eine Drosselklappensteuerung aus, bei der der Drosselklappenaktor 97 auf
Grund des Ausmaßes Acc der Betätigung des Fahrpedals
gemäß einem gespeicherten Beziehungsdiagramm (nicht
dargestellt) angesteuert wird. Dies heißt, dass die Hybridsteuereinheit 52 grundsätzlich
die Drosselklappensteuerung so ausführt, dass das Ausmaß θTH der Öffnung der Drosselklappe
zunimmt, wenn das Ausmaß Acc der Betätigung des
Fahrpedals zunimmt.
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Die
ausgezogene Linie A in 7 ist die Grenzlinie zwischen
dem Fahrbereich mit Verbrennungsmotor und dem Fahrbereich mit Elektromotor. Die
Grenzlinie dient dazu, zu bestimmen, ob die Antriebsquelle, die
die Antriebsleistung zum Anfahren und Fahren des Fahrzeugs erzeugt,
gewechselt werden sollte zwischen dem Motor 8 und einem
Elektromotor, beispielsweise dem zweiten Elektromotor M2. Mit anderen
Worten, die Grenzlinie wird benutzt, um zu bestimmen, ob der Fahrmodus
geändert werden sollte zwischen dem so genannten Verbrennungsmotor-Fahrmodus,
in dem das Fahrzeug unter Verwendung des Motors 8 als Antriebsquelle
angefahren und gefahren wird, und dem so genannten Elektromotor-Fahrmodus,
in dem das Fahrzeug unter Verwendung des zweiten Elektromotors M2
als Antriebsquelle gefahren wird. Das in 7 gezeigte,
im voraus gespeicherte Beziehungsdiagramm, das die Grenzlinie (dargestellt
durch die ausgezogene Linie A) enthält, die zur Bestimmung
dient, ob der Fahrmodus geändert werden sollte zwischen
dem Verbrennungsmotor-Fahrmodus und dem Elektromotor-Fahrmodus,
ist ein Beispiel für ein Antriebsquellen-Umschaltdiagramm
(Antriebsquellenkennfeld), das aus einem zweidimensionalen Koordinatensystem
besteht, das die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Ausgangsdrehmoment
TOUT als Parameter verwendet, das ein zur
Antriebsleistung in Beziehung stehender Wert ist. Dieses Antriebsquellen-Umschaltdiagramm
ist in der Speichereinheit 56 zusammen mit beispielsweise dem
Schaltdiagramm (Schaltkennfeld) gespeichert, das mit ausgezogenen
Linien und strichpunktierten Linien in 7 gezeigt
ist.
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Die
Hybridsteuereinheit 52 bestimmt beispielsweise unter Verwendung
des in 7 gezeigten Antriebsquellen-Umschaltdiagramms,
ob sich der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte
Drehmoment TOUT wiedergegebene Fahrzustand
im Fahrbereich mit Verbrennungsmotor oder im Fahrbereich mit Elektromotor
befindet. Dementsprechend betreibt die Hybridsteuereinheit 52 das Fahrzeug
im Elektromotor-Fahrmodus oder im Verbrennungsmotor-Fahrmodus. Wie
sich aus 7 ergibt, betreibt die Hybridsteuereinheit 52 beispielsweise
das Fahrzeug im Elektromotor-Fahrmodus im Bereich mit niedrigem
Ausgangsdrehmoment TOUT, das heißt
in einem Bereich mit niedrigem Motordrehmoment TE,
in dem der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors üblicherweise
niedriger ist als der in einem Bereich mit hohem Drehmoment, oder
in einem Bereich mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, in dem die
Fahrzeuggeschwindigkeit V niedrig ist, das heißt in einem
Niedriglastbereich.
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Selbst
wenn das Fahrzeug im Verbrennungsmotor-Fahrmodus betrieben wird,
kann die Hybridsteuereinheit 52 einen Betrieb mit so genannter Drehmomentergänzung
zur Unterstützung des Motors 8 ausführen,
indem dem zweiten Elektromotor M2 elektrische Energie zugeführt
wird vom ersten Elektromotor M1 über den elektrischen Weg und/oder
vom Elektrizitätsspeicher 60 und indem der zweite
Elektromotor M2 angetrieben wird. Daher erfasst bei diesem Ausführungsbeispiel
der Begriff "Verbrennungsmotor-Fahrt" auch die Situation, in der das
Fahrzeug von der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors und der
Antriebsleistung des Elektromotors angetrieben wird.
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Ferner
hält die Hybridsteuereinheit den Betriebszustand des Motors 8,
in dem der elektrische CVT-Modus der Differenzialeinheit 11 genutzt
wird, selbst dann, wenn das Fahrzeug nicht angetrieben wird (angehalten
ist) oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt. Beispielsweise
dann, wenn der Ladezustand (SOC) des Elektrizitätsspeichers 60 verringert ist
und mittels des ersten Elektromotors M1 Elektrizität erzeugt
werden muss, während das Fahrzeug nicht angetrieben wird
(sich im Stillstand befindet), wird der erste Elektromotor M1 mittels
des Motors 8 angetrieben, um Elektrizität zu erzeugen,
und wird die Drehzahl des ersten Elektromotors M1 erhöht. Daher
wird selbst dann, wenn die zweite Elektromotordrehzahl NM2, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
V bestimmt ist, zu null (oder im Wesentlichen null) wird, weil sich
das Fahrzeug im Stillstand befindet, die Motordrehzahl NE durch Nutzung des Differenzialbetriebes
des Leistungsverzweigungsmechanismus 16 auf oder oberhalb
der Drehzahl gehalten, bei der der Motor 8 selbstständig
laufen kann.
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Eine
Bestimmungseinheit 62 bestimmt auf Grund beispielsweise
des Fahrzustandes anhand des in 7 gezeigten,
in der Speichereinheit 56 gespeicherten Schaltdiagramms,
ob der Gang, in den der Schaltmechanismus 10 geschaltet
werden sollte, ein die Drehzahl erhöhender Gang ist, beispielsweise der
fünfte Gang, um zu bestimmen, ob die Schaltkupplung C0
oder die Schaltbremse B0 angelegt werden sollte, wenn der Schaltmechanismus 10 in
den Stufen-Übertragungsmodus gebracht wird. Wenn der Gang
gewählt ist, der die Drehzahl erhöht, ist die Drehzahl
der Ausgangswelle 22 höher als die Drehzahl des
Motors 8.
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Eine
Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 schaltet wahlweise
den Übertragungsmodus um zwischen dem stufenlosen Übertragungsmodus,
das heißt dem Differenzialmodus, und dem Stufen-Übertragungsmodus,
das heißt dem blockierten Modus, in dem die Differenzialmodus-Schaltvorrichtungen
(C0, B0) abhängig vom Fahrzustand angelegt bzw. eingerückt
oder gelöst werden. Die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 bestimmt
beispielsweise, ob der Übertragungsmodus des Schaltmechanismus 10 (Differenzialeinheit 11)
umzuschalten ist, in Abhängigkeit vom Fahrzustand, der
durch das erforderliche Drehmoment TOUT auf
der Ausgangswelle und die Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergegeben
ist, unter Verwendung der in der Speichereinheit 56 gespeicherten
Beziehung (Schaltdiagramm, Schaltkennfeld), die in 7 durch
die gestrichelte Linie und die strichdoppelpunktierte Linie gezeigt
ist. Dies bedeutet, dass die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 den Übertragungsmodus,
in den der Schaltmechanismus 10 gebracht werden sollte,
bestimmt, indem sie bestimmt, ob sich der Fahrzustand innerhalb
des stufenlosen Steuerbereichs (Differenzialbereich) befindet, in
dem der Schaltmechanismus 10 in den stufenlosen Übertragungsmodus
gebracht werden sollte, oder in dem mehrstufigen Steuerbereich (blockierten
Bereich) befindet, in dem der Schaltmechanismus 10 in den
Stufen-Übertragungsmodus gebracht werden sollte. Die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 schaltet
dann auf Grund des Ergebnisses der Bestimmung den Übertragungsmodus
um, um den Schaltmechanismus 10 entweder in den stufenlosen Übertragungsmodus
(Differenzialmodus) oder den Stufen-Übertragungsmodus (blockierter
Modus) zu bringen.
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Genauer
heißt dies, dass dann, wenn bestimmt wird, dass sich der
Fahrzustand im mehrstufigen Steuerbereich befindet, die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 zu
der Hybridsteuereinheit 52 ein Signal überträgt,
auf Grund dessen die Hybridsteuerung oder die stufenlose Getriebesteuerung
nicht zugelassen wird, das heißt verhindert wird. Gleichzeitig überträgt
die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 zu der Gangsteuereinheit 54 ein
Signal, auf Grund dessen die Gänge der automatischen Schalteinheit 20 geändert
werden können. Die Gangsteuereinheit 54 führt
dann über die automatische Schalteinheit 20 die
automatische Schaltsteuerung gemäß beispielsweise
dem in 7 gezeigten Schaltdiagramm aus, das in der Speichereinheit 56 gespeichert
ist. Beispielsweise zeigt das Betriebsdiagramm gemäß 2,
das in der Speichereinheit 56 gespeichert ist, die Kombinationen
der hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen, das heißt
C0, C1, C2, B0, B1, B2 und B3, die wahlweise eingerückt
bzw. angelegt werden, um die Gänge der automatischen Schalteinheit 20 zu ändern.
Dies bedeutet, dass der gesamte Schaltmechanismus 10, das
heißt die Differenzialeinheit 11 und die automatische
Schalteinheit 20, als so genanntes automatisches Stufengetriebe arbeitet
und gemäß dem in 2 gezeigten
Betriebsdiagramm in den gewünschten Gang geschaltet wird.
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Wenn
beispielsweise die Bestimmungseinheit 62 ermittelt, dass
der Schaltmechanismus 10 in den fünften Gang geschaltet
werden sollte, sollte von dem gesamten Schaltmechanismus 10 ein
die Drehzahl erhöhender Gang, das heißt ein so
genannter Schnellgang, gewählt werden, der eine Übersetzung von
weniger als 1,0 hat. Daher gibt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 auf
den Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 den Befehl, die Schaltkupplung C0
zu lösen und die Schaltbremse B0 anzulegen, so dass die
Differenzialeinheit 11 als Zusatzgetriebe arbeitet, das
eine feste Übersetzung 70 von beispielsweise 0,7
hat. Wenn andererseits die Bestimmungseinheit 62 ermittelt,
dass der Schaltmechanismus 10 in einen anderen Gang als
den fünften Gang geschaltet werden sollte, sollte vom gesamten
Schaltmechanismus 10 ein Gang, bei dem die Drehzahl verringert wird
oder beibehalten wird, gewählt werden, das heißt
ein Gang mit einer Übersetzung gleich oder höher
als 1,0. Dementsprechend gibt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 auf
den Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 den Befehl, die Schaltkupplung C0
einzurücken und die Schaltbremse B0 zu lösen, so
dass die Differenzialeinheit 11 als Zusatzgetriebe arbeitet,
das eine feste Übersetzung 70 von beispielsweise
1 hat. Auf diese Weise bringt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 den
Schaltmechanismus 10 in den Stufen-Übertragungsmodus und ändert
sie den Eingriffszustand der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse
B0 so, dass der Gang, bei dem die Drehzahl erhöht wird,
oder der Gang, bei dem die Drehzahl verringert wird oder beibehalten wird,
in dem Stufen-Übertragungsmodus gewählt wird.
Die Differenzialeinheit 11 arbeitet somit als Zusatzgetriebe.
Ferner arbeitet die automatische Schalteinheit 20, die
in Reihe mit der Differenzialeinheit 11 angeordnet ist,
als Stufengetriebe. Als Ergebnis davon arbeitet der gesamte Schaltmechanismus 10 als
so genanntes automatisches Stufengetriebe.
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Wenn
dagegen festgestellt wird, dass sich der Fahrzustand im Steuerbereich
für stufenlose Getriebesteuerung befindet, in dem der Schaltmechanismus 10 in
den stufenlosen Übertragungsmodus gebracht werden sollte,
gibt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 auf den
Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 den Befehl, sowohl die Schaltkupplung
C0 als auch die Schaltbremse B0 zu lösen. Wenn sowohl die
Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0 gelöst werden,
wird die Differenzialeinheit 11 in den stufenlosen Übertragungsmodus geschaltet
und wird der gesamte Schaltmechanismus 10 in den kontinuierlichen Übertragungsmodus gebracht.
Gleichzeitig gibt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 auf
die Hybridsteuereinheit 52 ein Signal, auf Grund dessen
die Hybridsteuereinheit 52 die Hybridsteuerung ausführen
kann. Ferner versorgt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 die
Gangsteuereinheit 54 mit einem Signal, auf Grund dessen
letztere den Gang bei dem vorbestimmten Gang für den stufenlosen Übertragungsmodus
festhält, oder mit einem Signal, auf Grund dessen es der
Gangsteuereinheit 54 erlaubt ist, automatisch die Gänge
der automatischen Schalteinheit 20 zu ändern gemäß beispielsweise
dem in 7 gezeigten Schaltdiagramm, das in der Speichereinheit 56 gespeichert
ist. In diesem Fall führt die Gangsteuereinheit 54 die
automatische Schaltsteuerung aus, indem mit Ausnahme der Schaltkupplung
C0 und der Schaltbremse B0 die Kupplungen und Bremsen gemäß dem
in 2 gezeigten Betriebsdiagramm angelegt bzw. eingerückt
oder gelöst werden. Wenn die Differenzialeinheit 11,
die von der Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 in
den stufenlosen Übertragungsmodus geschaltet worden ist,
als stufenloses Getriebe arbeitet und die automatische Schalteinheit 20,
die in Reihe mit der Differenzialeinheit 11 angeordnet
ist, als Stufengetriebe arbeitet, wird Antriebsleistung mit geeigneter
Größe erreicht. Ferner wird die Drehzahl, die
auf die automatische Schalteinheit 20 gegeben wird, die
sich im ersten Gang oder im zweiten Gang oder im dritten Gang oder
im vierten Gang befindet, stufenlos geändert, so dass die Übersetzung
sich in jedem Gang stufenlos ändern kann. Dementsprechend
werden die Gänge geändert, während die Übersetzung
stufenlos geändert wird. Als Ergebnis davon wird die Gesamtübersetzung γT,
die mittels des Schaltmechanismus 10 erreicht wird, stufenlos
geändert.
-
Im
Folgenden wird 7 ausführlicher beschrieben. 7 zeigt
das Beziehungsdiagramm (Schaltdiagramm, Schaltkennfeld), das in
der Speichereinheit 56 gespeichert ist und anhand dessen bestimmt
wird, ob die Gänge der automatischen Schalteinheit 20 geändert
werden sollten. Dieses Schaltdiagramm besteht aus einem zweidimensionalen
Koordinatensystem, das als Parameter die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und das geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT verwendet,
das ein zur Antriebsleistung in Beziehung stehender Wert ist. Die ausgezogenen
Linien in 7 sind Hochschaltlinien, und
die strichpunktierten Linien sind Runterschaltlinien.
-
Die
gestrichelte Linie in 7 gibt die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit
V1 und das Referenz-Ausgangsdrehmoment T1 wieder, die von der Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 benutzt werden
bei der Bestimmung, ob sich der Fahrzustand innerhalb des stufenlosen
Steuerbereichs oder innerhalb des mehrstufigen Steuerbereichs befindet. Dementsprechend
weist die gestrichelte Linie in 7 sowohl
eine Grenzlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeit als auch
eine Grenzlinie für hohe Leistung auf. Die Grenzlinie für
hohe Fahrzeuggeschwindigkeit gibt die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1
wieder, bei der es sich um einen vorbestimmten Wert handelt, der
dazu benutzt wird zu ermitteln, ob das Fahrzeug mit einer hohen
Fahrzeuggeschwindigkeit fährt. Die Grenzlinie für
hohe Leistung gibt das Referenz-Ausgangsdrehmoment T1 wieder, bei
dem es sich um einen vorbestimmten Wert handelt, der dazu benutzt
wird zu ermitteln, ob der in Beziehung zu der von dem Hybridfahrzeug
geforderten Antriebsleistung stehende Wert hoch ist, beispielsweise
ob das Ausgangsdrehmoment TOUT der automatischen Schalteinheit 20 hoch
sein soll. Ferner ist ein Hysteresebereich vorgesehen, der durch
die gestrichelte Linie und die strichdoppelpunktierte Linie wiedergegeben
ist. Der Hysteresebereich liegt zwischen dem mehrstufigen Steuerbereich
und dem stufenlosen Steuerbereich. Daher wird ein Hystereseeffekt
bei der Ermittlung erzeugt, ob sich der Fahrzustand im mehrstufigen
Steuerbereich oder im stufenlosen Steuerbereich befindet. 7 zeigt
somit ein gespeichertes Umschaltdiagramm (Umschaltkennfeld, Beziehungsdiagramm),
das die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und das Referenz-Ausgangsdrehmoment
T1 aufweist und das die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Ausgangsdrehmoment
TOUT als Parameter verwendet und das benutzt
wird, wenn die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 ermittelt, ob
sich der Fahrzustand im mehrstufigen Steuerbereich oder im stufenlosen
Steuerbereich befindet. Ein Schaltkennfeld, das dieses Umschaltdiagramm
aufweist, kann in der Speichereinheit 56 gespeichert sein.
Das Umschaltdiagramm kann zumindest eine der Größen
Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und Referenz-Ausgangsdrehmoment
T1 aufweisen oder kann eine gespeicherte Umschaltlinie aufweisen,
die die Fahrzeuggeschwindigkeit V oder das Ausgangsdrehmoment TOUT als Parameter nutzt.
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Das
vorstehend beschriebene Schaltdiagramm, Umschaltdiagramm, Antriebsquellen-Umschaltdiagramm
oder dergleichen können in Form einer Bestimmungsformel
zum Vergleichen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit
V mit der Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und einer Bestimmungsformel
zum Vergleichen des Ausgangsdrehmoments TOUT mit
dem Referenz-Ausgangsdrehmoment T1 statt in Form eines Kennfeldes
gespeichert sein. In diesem Fall bringt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 den
Schaltmechanismus 10 beispielsweise dann in den Stufen-Übertragungsmodus,
wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V (den Fahrzustand
wiedergebender Wert) die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 überschritten hat.
Ferner bringt die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 den
Schaltmechanismus 10 in den Stufen-Übertragungsmodus,
wenn das Ausgangsdrehmoment TOUT (den Fahrzustand
wiedergebender Wert), das von der automatischen Schalteinheit 20 abgegeben
werden sollte, das Referenz-Ausgangsdrehmoment T1 überschritten
hat.
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Es
kann zu einer Störung oder zu einer Funktionsbeeinträchtigung
von elektrischen Steuerelementen kommen, beispielsweise eines Elektromotors,
der dazu benutzt wird, dafür zu sorgen, dass die Differenzialeinheit 11 als
elektrisches stufenloses Getriebe arbeitet. Beispielsweise kann
es zu einer Funktionsbeeinträchtigung von Elementen kommen, die
in Beziehung zu dem elektrischen Weg von der Erzeugung elektrischer
Energie im ersten Elektromotor M1 bis zur Umwandlung der elektrischen
in mechanische Energie stehen. Genauer heißt dies, dass eine
Störung in dem ersten Elektromotor M1, dem zweiten Elektromotor
M2, dem Stromrichter 58, dem Elektrizitätsspeicher 60 oder
dem Übertragungsweg auftreten kann, der diese Vorrichtungen
miteinander verbindet. Ferner kann die Funktion des Fahrzeugs beeinträchtigt
werden durch eine Störung oder niedrige Temperatur. Selbst
wenn in diesen Fällen der Fahrzustand innerhalb des stufenlosen
Steuerbereichs liegt, kann die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 den
Schaltmechanismus 10 vorzugsweise in den Stufen-Übertragungsmodus
bringen, damit das Fahrzeug weiterhin zuverlässig fahren
kann.
-
Der
vorstehend beschriebene Wert, der in Beziehung zur Antriebsleistung
steht, ist ein Parameter, der eins zu eins der vom Fahrzeug benötigten
Antriebsleistung entspricht. Dieser Wert ist nicht beschränkt
auf das Antriebsdrehmoment oder die Antriebsleistung, die von den
Antriebsrädern 38 benötigt werden, sondern
kann auch der Ist-Wert beispielsweise des Ausgangsdrehmoments TOUT an der automatischen Schalteinheit 20,
der Fahrzeugbeschleunigung oder des Motordrehmoments TE sein, das
berechnet wird auf Grund des Ausmaßes der Betätigung
des Fahrpedals oder des Ausmaßes θTH der Öffnung
der Drosselklappe (oder der Ansaugluftmenge, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
oder der Kraftstoffeinspritzmenge) und der Motordrehzahl NE, oder kann ein Schätzwert sein
beispielsweise der geforderten Antriebsleistung, des geforderten
Ausgangsdrehmomentes (Soll-Ausgangsdrehmomentes) TOUT an
der automatischen Schalteinheit 20, oder des geforderten
Motordrehmomentes (Soll-Drehmomentes) TE,
das berechnet wird beispielsweise auf Grund des Ausmaßes
der vom Fahrer bewirkten Betätigung des Fahrpedals oder
des Ausmaßes der Drosselklappenöffnung. Das Antriebsdrehmoment
kann berechnet werden beispielsweise auf Grund des Ausgangsdrehmomentes
TOUT unter Berücksichtigung der Übersetzung
des Ausgleichsgetriebes, des Radius der Antriebsräder 38 usw.
oder kann direkt erfasst werden beispielsweise mittels eines Drehmomentsensors.
Die übrigen Werte können ebenfalls auf diese Weise
berechnet oder erfasst werden.
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Wenn
der Schaltmechanismus 10 auf den stufenlosen Übertragungsmodus
eingestellt ist, während das Fahrzeug mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit
fährt, ist die Kraftstoffausnutzung verringert. Um eine
solche Situation zu vermeiden, wird die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit
V1 vorgegeben. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als
die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist, wird der Schaltmechanismus 10 in
den Stufen-Übertragungsmodus gebracht. Das Referenz-Ausgangsdrehmoment
T1 wird vorgegeben auf Grund beispielsweise der Eigenschaften des
ersten Elektromotors M1, die auftreten, wenn der Maximalwert der
elektrischen Energie geeignet verringert wird. Auf diese Weise ist im
hohen Drehmomentbereich kein Motordrehmoment erforderlich für
das Reaktionsmoment vom ersten Elektromotor M1, wenn zum Fahren
das Fahrzeug hohe Antriebsleistung benötigt wird. Als Ergebnis
davon wird die Größe des ersten Elektromotors M1
verringert.
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8 ist
ein Umschaltdiagramm (Umschaltkennfeld, Beziehungsdiagramm), das
in der Speichereinheit 56 gespeichert ist. Das Umschaltkennfeld verwendet
die Motordrehzahl NE und das Motordrehmoment
TE als Parameter und weist eine Motorleistungslinie
auf, die eine Grenzlinie ist, die zur Anwendung kommt, wenn die
Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 ermittelt, ob
sich der Fahrzustand im mehrstufigen Steuerbereich (blockierter
Bereich) oder im stufenlosen Steuerbereich (Differenzialbereich)
befindet. Die Differenzialmodus-Schaltsteuereinheit 50 kann
anhand des Umschaltdiagramms gemäß 8 anstatt
des Umschaltdiagramms gemäß 7 auf
Grund der Motordrehzahl NE und des Motordrehmomentes
TE ermitteln, ob der durch die Motordrehzahl
NE und das Motordrehmoment TE wiedergegebene
Fahrzustand innerhalb des stufenlosen Steuerbereichs (Differenzialbereich)
oder des mehrstufigen Steuerbereichs (blockierter Bereich) liegt. 8 ist
zugleich ein schematisches Diagramm, das zur Erzeugung der gestrichelten
Linie in 7 dient. Mit anderen Worten,
die gestrichelte Linie in 7 ist eine
Umschaltlinie, die in dem zweidimensionalen Koordinatensystem, das
die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Ausgangsdrehmoment TOUT als Parameter verwendet, auf der Grundlage
des Beziehungsdiagramms (Kennfeld) gemäß 8 erzeugt wird.
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Wie
in 7 gezeigt ist, werden der hohe Drehmomentbereich,
in dem das Ausgangsdrehmoment TOUT gleich
dem oder größer als das vorbestimmte Referenz-Ausgangsdrehmoment
T1 ist, und der hohe Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, in dem die
Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich der oder höher als die
vorbestimmte Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist, als mehrstufiger
Steuerbereich genutzt. Daher wird der Schaltmechanismus 10 in
den Stufen-Übertragungsmodus gebracht, wenn das Drehmoment
vom Motor 8 vergleichsweise hoch ist und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
vergleichsweise hoch ist. Wenn dagegen das Drehmoment vom Motor 8 vergleichsweise
niedrig ist und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit vergleichsweise
niedrig ist, das heißt wenn vom Motor die Erzeugung einer
Antriebsleistung innerhalb eines normalen Antriebsleistungsbereichs
gefordert wird, wird der Schaltmechanismus 10 in den stufenlosen Übertragungsmodus gebracht.
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In ähnlicher
Weise werden, wie in 8 gezeigt ist, der hohe Drehmomentbereich,
in dem das Motordrehmoment TE gleich dem
oder höher als der vorbestimmte Referenzwert TE1 ist, ein
hoher Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl NE gleich
dem oder höher als ein vorbestimmter Referenzwert NE1 ist,
und ein hoher Antriebsleistungsbereich, in dem die vom Motor gelieferte
Antriebsleistung, die berechnet wird auf Grund des Motordrehmomentes
TE und der Motordrehzahl NE,
gleich dem oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert
ist, als mehrstufiger Steuerbereich genutzt. Daher wird der Schaltmechanismus 10 in
den Stufen-Übertragungsmodus gebracht, wenn das vom Motor 8 gelieferte
Drehmoment vergleichsweise hoch ist, wenn die Drehzahl des Motors 8 vergleichsweise
hoch ist und wenn die vom Motor 8 abgegebene Antriebsleistung
vergleichsweise groß ist. Wenn dagegen das vom Motor 8 abgegebene
Drehmoment vergleichsweise niedrig ist, die Drehzahl des Motors 8 vergleichsweise
niedrig ist und die vom Motor 8 gelieferte Antriebsleistung vergleichsweise
niedrig ist, das heißt wenn vom Motor 8 die Erzeugung
einer Antriebsleistung im normalen Antriebsleistungsbereich gefordert
wird, wird der Schaltmechanismus 10 in den stufenlosen Übertragungsmodus
gebracht. Die Grenzlinie zwischen dem mehrstufigen Steuerbereich
und dem stufenlosen Steuerbereich in 8 entspricht
der Referenzlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeit, die
die Werte zur Ermittlung, ob das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit
fährt, wiedergibt, und der Referenzlinie für hohe Leistung,
die dazu dient zu ermitteln, ob die Abgabe eines hohen Motordrehmomentes
gefordert wird.
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Dementsprechend
wird beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug mit niedriger oder mittlerer
Geschwindigkeit fährt und wenn eine geringe oder mittlere
Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich ist, der
Schaltmechanismus 10 in den stufenlosen Übertragungsmodus
gebracht, um günstige Kraftstoffausnutzung beizubehalten.
Wenn jedoch das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt,
beispielsweise wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit V höher
als die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist, wird der Schaltmechanismus 10 in
den Stufen-Übertragungsmodus gebracht, in dem er als Stufengetriebe
arbeitet. In diesem Fall wird die vom Motor 8 abgegebene
Leistung auf dem mechanischen Leistungsübertragungsweg
zu den Antriebsrädern 38 übertragen.
Daher ist es möglich, Verluste auf Grund der Umwandlung
zwischen Antriebsleistung und elektrischer Energie zu unterdrücken,
die auftreten, wenn der Schaltmechanismus 10 als elektrisches
stufenloses Getriebe arbeitet. Ergebnis davon ist, dass die Kraftstoffausnutzung
verbessert ist. Wenn zum Antrieb des Fahrzeugs eine hohe Antriebsleistung
benötigt wird, beispielsweise wenn der zu der Antriebsleistung
in Beziehung stehende Wert, beispielsweise das Ausgangsdrehmoment
TOUT, das Referenz-Ausgangsdrehmoment T1 übersteigt,
wird der Schaltmechanismus 10 in den Stufen-Übertragungsmodus
gebracht, in dem er als Stufengetriebe arbeitet. In diesem Fall
wird die vom Motor 8 abgegebene Antriebsleistung auf dem
mechanischen Leistungsübertragungsweg zu den Antriebsrädern 38 übertragen.
Dementsprechend wird der Schaltmechanismus 10 als elektrisches
stufenloses Getriebe nur dann betrieben, wenn das Fahrzeug mit niedriger oder
mittlerer Geschwindigkeit fährt und wenn zum Antreiben
das Fahrzeug eine niedrige oder mittlere Antriebsleistung benötigt
wird. Demzufolge ist es möglich, den Maximalwert der Elektrizität
zu verringern, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt werden sollte,
das heißt den Maximalwert der Elektrizität, die
vom ersten Elektromotor M1 geliefert werden sollte. Dies hat zur
Folge, dass es möglich ist, die Größe des
ersten Elektromotors M1 oder des Fahrzeugantriebsystems, das diesen
ersten Elektromotor M1 aufweist, zu verringern. Anders ausgedrückt
wird, wenn zum Antreiben des Fahrzeugs eine hohe Antriebsleistung
benötigt wird, mehr Gewicht auf die vom Fahrer geforderte
Antriebsleistung gelegt als auf die Forderung nach günstiger
Kraftstoffausnutzung. Dementsprechend wird der Übertragungsmodus
vom stufenlosen Übertragungsmodus zum Stufen-Übertragungsmodus
(fester Übertragungsmodus) umgeschaltet.
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Die
Hybridsteuereinheit 52 ändert eine Hydraulikdruckquelle,
die den Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 mit einem Hydraulikdruck
versorgt, zwischen der mechanischen Ölpumpe 44 und
der elektrischen Ölpumpe 46. Die mechanische Ölpumpe 44 ist
zwischen der Differenzialeinheit 11 und dem Motor 8 angeordnet
und wird entsprechend dem Betrieb des Motors 8 angetrieben.
Die elektrische Ölpumpe 46 ist getrennt von der
mechanischen Ölpumpe 44 angeordnet. Wie vorstehend
beschrieben ist, wird das Fahrzeug unter Verwendung des Motors 8 als
Antriebsleistungsquelle angetrieben, wenn das erforderliche Drehmoment
vergleichsweise hoch ist, oder wenn das Fahrzeug mit einer vergleichsweise
hohen Geschwindigkeit fährt. Zu diesem Zeitpunkt wird die mechanische Ölpumpe 44 entsprechend
dem Betrieb des Motors 8 angetrieben. Daher wählt
die Hybridsteuereinheit 52 die mechanische Ölpumpe 44 als Hydraulikdruckquelle,
die den Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 der automatischen
Schalteinheit 20 mit einem Hydraulikdruck speist. Wenn
dagegen das erforderliche Drehmoment vergleichsweise niedrig ist oder
wenn das Fahrzeug mit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit
fährt, wird der Motor 8 angehalten und wird das
Fahrzeug unter Verwendung des zweiten Elektromotors M2 als Antriebsleistungsquelle
angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt wird die mechanische Ölpumpe 44 nicht
betrieben, weil sich der Motor 8 im Stillstand befindet.
Daher wählt die Hybridsteuereinheit 52 die elektrische Ölpumpe 46 als Hydraulikdruckquelle,
die den Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 mit einem Hydraulikdruck
speist.
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In
dem Schaltmechanismus 10 einschließlich der automatischen
Schalteinheit 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die Gänge der automatischen Schalteinheit 20 gewechselt, während
das Fahrzeug unter Verwendung des zweiten Elektromotors M2 als Antriebsleistungsquelle fährt.
In einem solchen Fall muss, obwohl sich der Motor 8 im
Stillstand befindet, der Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 mit
einem Hydraulikdruck gespeist werden. Ferner kann selbst dann, wenn
sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, die elektrische Ölpumpe 46 angetrieben
werden, damit sie in Vorbereitung auf eine nachfolgende Bewegung
des Fahrzeugs oder eine Bewegung, die durch Betätigung
der Wählvorrichtung 48 bei freigegebenem Fahrpedal, einem
so genannten Garagenschaltvorgang, erfolgt, den Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 der
automatischen Schalteinheit 20 mit einem vorbestimmten
Bereitschaftsdruck speist. Da der Schaltmechanismus 10 einschließlich
der Differenzialeinheit 11 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung keinen Drehmomentwandler
aufweist, ist es nicht möglich, bei freigegebenem Fahrpedal
ein Kriechen des Fahrzeugs zu verursachen. Daher wird beispielsweise
der zweite Elektromotor M2 angetrieben, um Kriechen zu simulieren.
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Eine
Einstelleinheit 102 für hydraulischen Bereitschaftsdruck
gibt vor (bestimmt) den Wert eines hydraulischen Bereitschaftsdrucks,
mit dem der Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 der automatischen Schalteinheit 20 dann,
wenn sich das Fahrzeug im Stillstand (nicht angetrieben) befindet,
gespeist wird in Vorbereitung auf eine nachfolgende Bewegung des
Fahrzeugs oder eine Bewegung, die durch Betätigung der
Wählvorrichtung 48 bei freigegebenem Fahrpedal,
das heißt einem so genannten Garagenschaltvorgang, verursacht
wird. Die Einstelleinheit 102 für den hydraulischen
Bereitschaftsdruck stellt den hydraulischen Bereitschaftsdruck ein
auf der Grundlage der Ergebnisse von Ermittlungen, die mittels einer
Bestimmungseinheit 104 für den Motorstillstand,
einer Bestimmungseinheit 106 für die Wählstellung
und einer Bestimmungseinheit 108 für die Bremsbetätigung
ausgeführt werden. Der vorbestimmte hydraulische Bereitschaftsdruck
wird zuvor empirisch bestimmt. Der vorbestimmte hydraulische Bereitschaftsdruck
wird auf einen geeigneten Wert so eingestellt, dass die hydraulische
Reibeingriffsvorrichtung der automatischen Schalteinheit 20,
die bei Ausführung eines Garagenschaltvorgangs angelegt bzw.
eingerückt wird, unverzüglich mit Hydraulikdruck
gespeist wird und dass die zum Antrieb der elektrischen Ölpumpe 46 verbrauchte
Elektrizitätsmenge niedrig gehalten wird. Der hydraulische
Bereitschaftsdruck wird über ein (nicht dargestelltes) Regelventil
zugeleitet und wird benutzt als Leitungsdruck des Hydraulikdruck-Steuerkreises 42.
Wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck erhöht wird, wird auch
der Leitungsdruck erhöht.
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Die
Bestimmungseinheit 104 für den Motorstillstand
ermittelt, ob der Motor 8 angehalten worden ist. Ob der
Motor 8 angehalten worden ist, wird beispielsweise ermittelt
auf Grund eines Motorleistungssteuerbefehls, der von der Hybridsteuereinheit 52 abgegeben
wird. Wenn der Motor 8 angehalten ist, wird die elektrische Ölpumpe 46 angetrieben,
weil die mechanische Ölpumpe 44 nicht angetrieben
wird. Wenn beispielsweise der Garagenschaltvorgang bei verringerter
Motordrehzahl oder unmittelbar nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors
nach dem Ende einer Fahrt mit Elektromotorantrieb ausgeführt wird,
kann der Durchfluss des von der mechanischen Ölpumpe 44 gelieferten Öls
unzureichend sein. Dementsprechend wird die elektrische Ölpumpe 46 angetrieben,
um die fehlende Menge des Durchflusses des Öls auszugleichen.
Auch in diesem Fall ermittelt die Bestimmungseinheit 104 für
den Motorstillstand, dass der Motor 8 angehalten ist.
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Die
Bestimmungseinheit 106 für die Wählstellung
ermittelt, ob sich der Wählhebel 49 der Wählvorrichtung 48 auf
Neutral befindet, also in der Nicht-Fahrstellung, oder ob der Wählhebel 49 von Neutral
auf Drive, Rückwärts oder Manuell, also die Fahrstellungen,
gestellt worden ist. Die Stellung des Wählhebels 49 wird
ermittelt auf Grund eines Signals PSH, das
die Wählstellung wiedergibt und von der Wählvorrichtung 48 geliefert
wird.
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Die
Bestimmungseinheit 108 für die Bremsbetätigung
ermittelt, ob ein Fußbremspedal 68 niedergedrückt
worden ist (Bremsen angelegt worden sind). Ob das Fußbremspedal
niedergedrückt worden ist, wird ermittelt auf Grund eines
Fußbremsbetätigungssignals (Ein-Signal) BON, das die mittels eines Bremsschalters 70 erfasste
Tatsache anzeigt, dass Fußbremsen (Radbremsen), bei denen
es sich um Betriebsbremsen handelt, angelegt worden sind. Die Bestimmungseinheit 108 für
die Bremsbetätigung ermittelt, ob die Zeitdauer, während
der das Fußbremspedal 68 nicht niedergedrückt
ist (Bremsen sind gelöst), kürzer als eine vorgegebene
Dauer ist. Genauer heißt dies, dass ein (nicht dargestellter) Zeitgeber
beginnt, die Zeit zu zählen, die verstrichen ist, seit
ermittelt worden ist, dass das Fußbremspedal 68 freigegeben
wurde. Dann ermittelt die Bestimmungseinheit 108 für
die Bremsbetätigung, ob die verstrichene Zeit kürzer
als die vorgegebene Dauer ist. Die vorgegebene Dauer wird zuvor
empirisch bestimmt und in der Speichereinheit 56 gespeichert.
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Wenn
die Bestimmungseinheit 104 für den Motorstillstand
ermittelt, dass der Motor 8 angehalten worden ist, die
Bestimmungseinheit 106 für die Wählstellung
ermittelt, dass der Wählhebel 49 auf Neutral steht,
wobei es sich um die Nicht-Fahrstellung handelt, und die Bestimmungseinheit 106 für
die Bremsbetätigung ermittelt, dass das Fußbremspedal 68 niedergedrückt
worden ist (Bremsen angelegt sind) oder dass die Zeitdauer, während
der das Fußbremspedal 68 nicht niedergedrückt
ist (Bremsen gelöst sind), kürzer als die vorbestimmte
Dauer ist, wird von der Einstelleinheit 102 für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck ein regulärer hydraulischer
Bereitschaftsdruck eingestellt (bestimmt).
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9 zeigt
die Beziehung zwischen der Zeitdauer, während der die in
der Wählvorrichtung 48 gewählte Wählstellung
auf Neutral gehalten wird (Dauer des N-Bereichs), und der Drehzahl
der elektrischen Ölpumpe 46, die erforderlich
ist, um den hydraulischen Bereitschaftsdruck zu erzielen (im Folgenden als
"Bereitschaftsdrehzahl der elektrischen Ölpumpe 46"
bezeichnet). Die Bereitschaftsdrehzahl und der hydraulische Bereitschaftsdruck
stehen in proportionaler Beziehung zueinander. Daher nimmt der hydraulische
Bereitschaftsdruck zu, wenn die Bereitschaftsdrehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 zunimmt.
In 9 gibt die ausgezogene Linie die vorstehend genannte
Beziehung wieder, wenn die Bremsen gelöst sind, und gibt
die gestrichelte Linie die Beziehung wieder, wenn die Bremsen angelegt sind.
Wenn die Dauer des N-Bereichs kurz ist, das heißt unmittelbar
nachdem die in der Wählvorrichtung 48 gewählte
Wählstellung zu Neutral geändert worden ist, besteht
nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass der Garagenschaltvorgang
ausgeführt wird, bei dem die Wählstellung von
Neutral auf Drive oder Rückwärts geändert
wird. Daher wird die Bereitschaftsdrehzahl auf einen niedrigen Wert
eingestellt, wenn die Dauer des N-Bereichs kürzer als die
vorbestimmte Dauer T1 ist. Wenn die Bremsen angelegt sind, wird
davon ausgegangen, dass der Fahrer die Absicht hat, den Garagenschaltvorgang
auszuführen. Daher wird der hydraulische Bereitschaftsdruck auf
einen Wert eingestellt, der höher als derjenige bei gelösten
Bremsen ist. Es wird somit ein höherer hydraulischer Bereitschaftsdruck
erreicht, wenn die Bremsen angelegt sind, als dann, wenn die Bremsen gelöst
sind. Insbesondere während der vorgegebenen Dauer T1, die
unmittelbar nach der Änderung der Wählposition
zu Neutral beginnt, ist die Wahrscheinlichkeit sehr niedrig, dass
der Garagenschaltvorgang ausgeführt werden wird, wenn die
Bremsen gelöst sind. Daher wird die Bereitschaftsdrehzahl
auf null eingestellt. Wenn dagegen die Bremsen angelegt sind, wird
davon ausgegangen, dass der Fahrer die Absicht hat, den Garagenschaltvorgang
auszuführen, obwohl die Wahrscheinlichkeit gering ist,
dass der Garagenschaltvorgang ausgeführt werden wird. Daher
wird die Bereitschaftsdrehzahl auf der Bereitschaftsdrehzahl N1
gehalten, die höher ist als diejenige bei gelösten
Bremsen. Sowohl die vorgegebene Dauer T1 als auch die Bereitschaftsdrehzahl
N1 werden auf einen geeigneten Wert eingestellt, der zuvor empirisch
ermittelt wird.
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Unabhängig
davon, ob die Bremsen angelegt oder gelöst sind, nimmt
die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Garagenschaltvorgang
ausgeführt werden wird, zu mit zunehmender Dauer des N-Bereichs.
Dementsprechend wird die Bereitschaftsdrehzahl proportional zur
Dauer des N-Bereichs erhöht. Genauer gesagt, wenn die Bremsen
angelegt sind, wird die Bereitschaftsdrehzahl so gesteuert, dass
sie sich während der Periode vom Ende der vorgegebenen
Dauer T1 bis zum Ende der vorgegebenen Dauer T2 von N1 zu N2 ändert.
Wenn die Bremsen gelöst sind, wird die Bereitschaftsdrehzahl
so gesteuert, dass sie sich während der Periode vom Ende
der vorgegebenen Dauer T1 bis zum Ende der vorgegebenen Dauer T3
von null auf N2 ändert. Dementsprechend wird die Bereitschaftsdrehzahl
N2 schneller erreicht, wenn die Bremsen angelegt sind, als dann, wenn
die Bremsen gelöst sind. Daher wird die hydraulische Reibeingriffsvorrichtung
der automatischen Schalteinheit 20 schneller angelegt bzw.
eingerückt, wenn der Garagenschaltvorgang innerhalb der
vorgegebenen Dauer T3 ausgeführt wird. Wie vorstehend beschrieben
ist, stellt die Einstelleinheit 102 für den hydraulischen
Bereitschaftsdruck den hydraulischen Bereitschaftsdruck ein auf
Grund der Zeitdauer, während der die Wählstellung
auf Neutral gehalten wird. Die Bereitschaftsdrehzahl N2 ist so eingestellt,
dass dann, wenn die Bereitschaftsdrehzahl N2 erreicht wird, der
vorbestimmte hydraulische Bereitschaftsdruck zuverlässig
erreicht wird, bei dem die hydraulische Reibeingriffsvorrichtung
schnell angelegt bzw. eingerückt wird, wenn der Garagenschaltvorgang
ausgeführt wird. Die vorgegebenen Dauern T2 und T3 und
die Bereitschaftsdrehzahl N2 usw. werden auf geeignete Werte eingestellt,
die zuvor empirisch bestimmt werden.
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Eine Ölmengeneinstelleinheit 110 vergrößert die
Menge des dem Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 zugeführten Öls
umso mehr, je niedriger der hydraulische Bereitschaftsdruck ist,
wenn der Garagenschaltvorgang ausgeführt wird. Genauer
gesagt, die Ölmengeneinstelleinheit 110 vergrößert
die Menge des dem Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 zugeführten Öls,
indem sie die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 und/oder
die Zeitdauer vergrößert, während der
die elektrische Ölpumpe 46 mit erhöhter
Drehzahl betrieben wird. Die Ölmenge, die dem hydraulischen Bereitschaftsdruck
zugeordnet ist, wird auf einen geeigneten Wert eingestellt, der
empirisch zuvor ermittelt wird. Dann werden der Erhöhungsbetrag
der Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 und die
Zeitdauer, während der die elektrische Ölpumpe 46 mit einer
erhöhten Drehzahl betrieben wird, so gesteuert, dass die
vorbestimmte Ölmenge dem Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 zugeführt
wird.
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10 ist
ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der befohlenen Drehzahl
der elektrischen Ölpumpe 46 und der Bremsbetätigung
zeigt, die bei der Wählstellung Neutral ausgeführt
wird. Die in 10 gezeigte Beziehung ist so
ausgelegt, dass der von der Einstelleinheit 102 für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck vorgegebene hydraulische Bereitschaftsdruck
erreicht wird. Wenn die Bremsen bei T10 angelegt werden, wird davon
ausgegangen, dass der Fahrer die Absicht hat, den Garagenschaltvorgang
auszuführen. Daher wird die befohlene Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 beispielsweise
bei der Bereitschaftsdrehzahl N2 gehalten, um zuverlässig
einen vorbestimmten hydraulischen Bereitschaftsdruck zu erreichen.
Somit wird der Leitungsdruck des Hydraulikdruck-Steuerkreises 42 der
automatischen Schalteinheit 20 allmählich erhöht.
Wenn die Bremsen bei T11 gelöst werden, besteht immer noch
die Möglichkeit, dass der Garagenschaltvorgang unmittelbar
nach dem Lösen der Bremsen ausgeführt werden wird.
Daher wird die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 während
einer vorbestimmten Dauer nach dem Lösen der Bremsen auf
der Bereitschaftsdrehzahl N2 gehalten, um zuverlässig den hydraulischen
Bereitschaftsdruck zu erreichen. Wenn dann die Zeitdauer, während
der die Bremsen gelöst sind, gleich der vorgegebenen Dauer
oder länger als diese ist, ist die Wahrscheinlichkeit,
dass der Garagenschaltvorgang ausgeführt werden wird, verringert.
Daher wird der hydraulische Bereitschaftsdruck verringert. Genauer
heißt dies, dass bei dem Ausführungsbeispiel der
Erfindung der hydraulische Bereitschaftsdruck auf null verringert
wird, indem die elektrische Ölpumpe 46 angehalten
wird, um die Bereitschaftsdrehzahl auf null zu verringern. Auf diese Weise
wird die Menge der von der elektrischen Ölpumpe 46 verbrauchten
Elektrizität gering gehalten. Der Leitungsdruck beginnt
bei T12 abzunehmen. Wenn jedoch die Bremsen bei T13 angelegt werden, wird
die befohlene Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 zurückgebracht
auf die Bereitschaftsdrehzahl N2, die bei T10 vorgegeben wurde,
und wird der Leitungsdruck erhöht. Wie vorstehend beschrieben
ist, stellt die Einstelleinheit 102 für den hydraulischen
Bereitschaftsdruck den hydraulischen Bereitschaftsdruck ein auf
der Grundlage der vom Fahrer ausgeführten Bremsbetätigung.
Die Zeitdauer vom Zeitpunkt des Lösens der Bremsen bis
zum Anhalten der elektrischen Ölpumpe 46 (vorbestimmte
Dauer) wird empirisch zuvor bestimmt.
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11 ist
ein Zeitdiagramm, das den Zustand zeigt, während dessen
der Garagenschaltvorgang ausgeführt wird, wenn im Neutral-Bereich
eine Steuerung des von der elektrischen Ölpumpe 46 erzeugten
hydraulischen Bereitschaftsdrucks erfolgt, und den Zustand zeigt,
während dessen der Garagenschaltvorgang ausgeführt
wird, wenn sich im Neutral-Bereich die elektrische Ölpumpe 46 im
Stillstand befindet. In 11 zeigt
die gestrichelte Linie den Zustand, während dessen die
Bereitschaftssteuerung ausgeführt wird, so dass die befohlene
Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 eingestellt
wird auf die Bereitschaftsdrehzahl N2 (Bereitschaftssteuerung im
N-Bereich). Die Bereitschaftssteuerung im N-Bereich entspricht der
Steuerung, die von der Einstelleinheit 102 für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck ausgeführt wird, wenn
die Bremsen angelegt sind, oder während der vorbestimmten
Dauer nach dem Lösen der Bremsen. Die ausgezogene Linie zeigt
den Zustand, während dessen die elektrische Ölpumpe 46 angehalten
ist und die befohlene Drehzahl derselben auf null eingestellt ist
(Stillstandssteuerung im N-Bereich). Die Stillstandssteuerung im N-Bereich
entspricht der Steuerung, die von der Einstelleinheit 102 für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck ausgeführt wird, wenn
die Zeitdauer, während der die Bremsen gelöst
sind, gleich der vorbestimmten Zeitdauer oder größer
als diese ist.
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Bis
zum Zeitpunkt T20 in 11 wird die Wählstellung
auf Neutral gehalten unabhängig davon, ob die Bereitschaftssteuerung
im N-Bereich oder die Stillstandssteuerung im N-Bereich ausgeführt
wird. Bei der Bereitschaftssteuerung im N-Bereich wird die befohlene
Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 auf der Bereitschaftsdrehzahl
N2 gehalten. Daher wird der Leitungsdruck des Hydraulikdruck-Steuerkreises 42 auf
einem vorbestimmten hydraulischen Bereitschaftsdruck gehalten. Dieser
Zustand bis T20 in 11 entspricht dem Zustand am Ende
der vorbestimmten Dauer T2, der in 9 durch
die gestrichelte Linie gezeigt ist. Bei der Stillstandssteuerung
im N-Bereich ist die befohlene Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 null,
weil sich die elektrische Ölpumpe 46 im Stillstand
befindet. Daher wird der Leitungsdruck auf null gehalten. Dieser
Zustand bis T20 in 11 entspricht dem Zustand bis
zum Ende der vorbestimmten Dauer T1, der durch die ausgezogene Linie
in 9 gezeigt ist.
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Wenn
dann ein so genannter Garagenschaltvorgang zum Ändern der
Wählposition von Neutral auf Drive oder Rückwärts
bei T20 begonnen wird, wird eine so genannte Schnelleingriffssteuerung
ausgeführt, um schlagartig die befohlene Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 zu
erhöhen. Bei der Stillstandssteuerung im N-Bereich sprechen
die hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen der automatischen Schalteinheit 20 auf
den Hydraulikdruck langsamer an, weil der Leitungsdruck null ist,
als bei der Bereitschaftssteuerung im N-Bereich. Daher stellt die Hydraulikdruck-Einstelleinheit 110 die
befohlene Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46,
die durch die Schnelleingriffssteuerung bei der Stillstandssteuerung
im N-Bereich erreicht werden soll, auf einen Wert ein, der höher
ist als die befohlene Drehzahl N4 der elektrischen Ölpumpe 46,
die durch die Schnelleingriffssteuerung bei der Bereitschaftssteuerung
im N-Bereich erreicht werden soll. Mit anderen Worten, die Hydraulikdruck-Einstelleinheit 110 erhöht
die befohlene Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 um
einen größeren Betrag, da der hydraulische Bereitschaftsdruck
beispielsweise niedriger ist als bei der Stillstandssteuerung im
N-Bereich, um die Menge des dem Hydraulikdruck-Steuerkreis 24 zugeführten Öls
zu erhöhen und dadurch zu bewirken, dass die hydraulischen
Reibeingriffsvorrichtungen der automatischen Schalteinheit 20 auf
den Hydraulikdruck schneller ansprechen. Die Ölmengeneinstelleinheit 110 kann
die Menge des dem Hydraulikdruck-Steuerkreis 42 zugeführten Öls
nicht nur dadurch erhöhen, dass die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 erhöht
wird, sondern auch dadurch, dass die Zeitdauer vergrößert
wird, während der die elektrische Ölpumpe 46 mit
einer erhöhten Drehzahl gedreht wird (Dauer von T20 bis
T21 in 11), das heißt durch
Erhöhung der Dauer der erhöhten Drehzahl. Somit
können selbst dann, wenn die Stillstandssteuerung im N-Bereich
ausgeführt wird, die hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen
schneller auf den Hydraulikdruck ansprechen, indem der Leitungsdruck schneller
erhöht wird. Die befohlenen Drehzahlen N3 und N4 und die
Zeitdauer, während der die elektrische Ölpumpe 46 mit
einer erhöhten Drehzahl gedreht wird (Dauer von T20 bis
T21) werden auf geeignete Werte eingestellt, die empirisch zuvor
bestimmt werden.
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Wenn
der Garagenschaltvorgang begonnen wird, während die Stillstandssteuerung
im N-Bereich ausgeführt wird, steigt der Leitungsdruck
langsam. Daher wird die Abgabe eines Befehls für den Eingriffsdruck
zum Anlegen bzw. Einrücken der gewünschten hydraulischen
Reibeingriffsvorrichtung verzögert, wodurch Schlupf der
hydraulischen Reibeingriffsvorrichtung unterdrückt wird.
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Genauer
gesagt wird, wenn beispielsweise der Garagenschaltvorgang als Wechsel
der Wählstellung zu Drive ausgeführt wird, wird üblicherweise der
erste Gang gewählt. Daher wird gemäß dem
Betriebsdiagramm in 2 die erste Kupplung C1 eingerückt.
In diesem Fall wird der Eingriffsdruck (befohlener Druck) zum Einrücken
der ersten Kupplung C1 später ausgegeben, wenn die Stillstandssteuerung im
N-Bereich ausgeführt wird, als dann, wenn die Bereitschaftssteuerung
im N-Bereich ausgeführt wird. Die Verzögerung
der Abgabe des befohlenen Drucks zum Einrücken der ersten
Kupplung C1 ermöglicht es, dass die erste Kupplung C1 eingerückt
wird, nachdem der Leitungsdruck auf einen geeigneten Wert gestiegen
ist. Daher ist es möglich, denjenigen Eingriffsdruck zuzuführen,
bei dem Schlupf der ersten Kupplung C1 nicht auftritt. Um den ersten
Gang zu wählen, wird zusätzlich zum Einrücken
der ersten Kupplung C1 die dritte Bremse B3 angelegt. Die gleiche
Steuerung wird bezüglich der dritten Bremse B3 ausgeführt.
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Nachdem
die Schnelleingriffssteuerung bei T21 beendet worden ist, wird die
Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 bei einer
vorbestimmten Drehzahl gehalten unabhängig davon, ob die
Bereitschaftssteuerung im N-Bereich oder die Stillstandssteuerung
im N-Bereich ausgeführt wird. Dann wird eine Anstiegssteuerung
bezüglich der ersten Kupplung C1 innerhalb einer Periode
von T21 bis T22 ausgeführt, wodurch die erste Kupplung
C1 sanft eingerückt wird. Der Zeitpunkt des Beginns der
Anstiegssteuerung kann später liegen, wenn die Stillstandssteuerung
im N-Bereich ausgeführt wird, als dann, wenn die Bereitschaftssteuerung
im N-Bereich ausgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich,
Schlupf an der ersten Kupplung C1 auf Grund langsamen Anstiegs des
Leitungsdrucks zu unterdrücken. Dies hat zur Folge, dass die
Lebensdauer der ersten Kupplung C1 durch Unterdrückung
des Schlupfes verlängert ist.
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das den wesentlichen Abschnitt der mittels der
elektronischen Steuereinheit 40 ausgeführten Steuerung
zeigt, das heißt das bezüglich der elektrischen Ölpumpe 46 ausgeführte
Steuerprogramm, wenn der Garagenschaltvorgang ausgeführt
wird. Das Steuerprogramm wird periodisch ausgeführt in
sehr kurzen Zeitabständen von beispielsweise mehreren Millisekunden
bis zu einigen zehn Millisekunden.
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Zunächst
ermittelt im Schritt (im Folgenden als "S" bezeichnet) 1 die Bestimmungseinheit 104 für den
Motorstillstand, ob der Motor 8 angehalten worden ist.
Wenn beispielsweise der Motor läuft, wird die Steuerung
an der elektrischen Ölpumpe 46 nicht ausgeführt,
weil die benötigte Ölmenge von der mechanischen Ölpumpe 44 erhalten
wird. Wenn ermittelt wird, dass der Motor läuft, erfolgt
eine negative Feststellung in S1 und endet das Programm.
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Wenn
andererseits eine positive Feststellung in S1 erfolgt, wird S2 von
der Bestimmungseinheit 106 für die Wählstellung
ausgeführt. In S2 wird ermittelt, ob der Wählhebel 49 der
Wählvorrichtung 48 auf Neutral steht, wobei es
sich um die Nicht-Fahrstellung handelt. Wenn eine negative Feststellung
in S2 erfolgt, endet das Steuerprogramm.
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Wenn
andererseits in S2 eine positive Feststellung erfolgt, wird von
der Bestimmungseinheit 108 für die Bremsbetätigung
S3 ausgeführt. In S3 wird ermittelt, ob das Fußbremspedal 68 niedergedrückt
worden ist, das heißt ob die Bremsen angelegt worden sind.
Wenn eine positive Feststellung in S3 erfolgt, wird von der Einstelleinheit 102 für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck S6 ausgeführt. In
S6 wird die elektrische Ölpumpe 46 bei der Bereitschaftsdrehzahl
gedreht, um zuverlässig den hydraulischen Bereitschaftsdruck
zu erreichen, wodurch eine Verringerung des Leitungsdrucks während
des Garagenschaltvorgangs unterdrückt wird (Bereitschaftssteuerung
im N-Bereich wird ausgeführt), weil eine hohe Wahrscheinlichkeit
besteht, dass der Garagenschaltvorgang ausgeführt werden
wird. Wenn andererseits in S3 eine negative Feststellung erfolgt, wird
mittels der Bestimmungseinheit 108 für die Bremsbetätigung
S4 ausgeführt. In S4 wird ermittelt, ob die Zeitdauer,
während der die Bremsen gelöst sind, kürzer
als die vorgegebene Zeitdauer ist. Wenn ermittelt wird, dass die
Zeitdauer, während der die Bremsen gelöst sind,
kürzer als die vorgegebene Dauer ist, besteht eine hohe
Wahrscheinlichkeit, dass der Garagenschaltvorgang ausgeführt
werden wird. Daher erfolgt in S4 eine positive Feststellung und
wird in S6 die Bereitschaftssteuerung im N-Bereich ausgeführt.
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Wenn
dagegen eine negative Feststellung in S4 erfolgt, das heißt
wenn ermittelt wird, dass die Zeitdauer, während der die
Bremsen gelöst sind, gleich der vorbestimmten Zeitdauer
oder größer als diese ist, besteht nur eine geringe
Wahrscheinlichkeit, dass der Garagenschaltvorgang ausgeführt
werden wird. Daher wird mittels der Einstelleinheit 102 für
den hydraulischen Bereitschaftsdruck S5 ausgeführt, um
die Menge der von der elektrischen Ölpumpe 46 verbrauchten
Elektrizität niedrig zu halten. In S5 wird die Stillstandssteuerung
im N-Bereich ausgeführt, um die elektrische Ölpumpe 46 anzuhalten.
Danach wird mittels der Bestimmungseinheit 106 für
die Wählstellung S7 ausgeführt. In S7 wird ermittelt,
ob der Garagenschaltvorgang zum Ändern der Wählstellung
von Neutral zu Drive oder Rückwärts ausgeführt
worden ist. Wenn in S7 eine negative Feststellung erfolgt, wird
erneut S3 ausgeführt.
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Wenn
andererseits eine positive Feststellung in S7 erfolgt, wird S8 von
der Ölmengeneinstelleinheit 110 ausgeführt.
In S8 wird die Schnelleingriffssteuerung ausgeführt. Bei
der Schnelleingriffssteuerung wird die für den schnellen
Eingriff befohlene Drehzahl auf der Grundlage der befohlenen Drehzahl der
elektrischen Ölpumpe 46 so bestimmt, dass die Ölmenge
zunimmt. Genauer gesagt, wenn Neutral gewählt ist, steigt
der Leitungsdruck langsamer, wenn die Stillstandssteuerung im N-Bereich
ausgeführt wird, als dann, wenn die Bereitschaftssteuerung im
N-Bereich ausgeführt wird. Wenn die Stillstandssteuerung
im N-Bereich ausgeführt wird, wird daher die befohlene
Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 auf einen
höheren Wert eingestellt, damit die hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen
schneller auf den Hydraulikdruck ansprechen. Auch die Zeitdauer, während
der die Schnelleingriffssteuerung ausgeführt wird, kann
erhöht werden, damit die hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen
noch schneller auf den Hydraulikdruck ansprechen können.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung dann, wenn der Garagenschaltvorgang ausgeführt
wird, die Menge des den hydraulischen Reibeingriffsvorrichtungen der
automatischen Schalteinheit 20 zugeführten Öls auf
der Grundlage des hydraulischen Bereitschaftsdrucks eingestellt.
Selbst wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck erhöht
oder verringert wird, ist es auf diese Weise möglich, den
bei dem Garagenschaltvorgang benötigten Hydraulikdruck
einfacher zu erreichen. Daher ist es möglich, den hydraulischen
Bereitschaftsdruck zu erhöhen oder zu verringern, ohne die Lebensdauer
der automatischen Schalteinheit 20 zu verringern und ohne
das Ansprechen der automatischen Schalteinheit 20 auf den
Hydraulikdruck zu verzögern. Daher ist es möglich,
die Menge der von der elektrischen Ölpumpe 46 verbrauchten
Energie zu verringern und dadurch die Kraftstoffausnutzung zu verbessern.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Ölmenge,
die den Eingriffsvorrichtungen zugeführt wird, um einen
umso größeren Betrag erhöht, je niedriger
der hydraulische Bereitschaftsdruck ist. Daher ist es selbst dann,
wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck niedrig ist, möglich,
zuverlässig eine ausreichende Ölmenge zu erhalten,
die bei der Änderung der Wählstellung benötigt
wird.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich,
die Menge des Öls, das den Eingriffsvorrichtungen der automatischen
Schalteinheit 20 zugeführt wird, auf einfache
Weise zu erhöhen, indem die Drehzahl der elektrischen Ölpumpe 46 und/oder
die Dauer der Zeit erhöht wird, während der die
elektrische Ölpumpe 46 mit einer erhöhten
Drehzahl gedreht wird.
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Ferner
wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Erfindung die Leistung der elektrischen Ölpumpe 46 abgesenkt
durch Verringerung des hydraulischen Bereitschaftsdrucks, wenn nur
eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Wählstellung
von Neutral zu Drive oder Rückwärts geändert werden
wird. Als Folge davon ist es möglich, den Stromverbrauch
zu senken.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich,
die Absicht des Fahrers verhältnismäßig
genau bei der Steuerung wiederzugeben, weil der hydraulische Bereitschaftsdruck
eingestellt wird auf Grund der Zeitdauer, während der die
Wählstellung bei Neutral gehalten wird, und/oder der vom Fahrer
ausgeübten Bremsbetätigung.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich,
den Betriebszustand des Schaltmechanismus 10 in geeigneter
Weise zu steuern, weil den Eingriffsvorrichtungen ein angemessener Hydraulikdruck
zugeführt wird in Abhängigkeit von der in der
Wählvorrichtung 48 gewählten Wählstellung,
um in angemessener Weise den Eingriffszustand der Eingriffsvorrichtungen
zu steuern.
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Das
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ausführlich
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
worden. Die Erfindung kann jedoch auch in Form der folgenden Modifikationen
des Ausführungsbeispiels der Erfindung realisiert werden.
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Beispielsweise
ist der Schaltmechanismus 10 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung gebildet durch ein Getriebe,
das die Differenzialeinheit 11 und die automatische Schalteinheit 20 aufweist.
Die Struktur des Getriebes ist jedoch darauf nicht beschränkt.
Die Erfindung kann angewendet werden bei einem Getriebe mit einer
Struktur, in der beispielsweise ein stufenloses Umschlingungsgetriebe
mit der Differenzialeinheit 11 verbunden ist. Mit anderen
Worten, die Erfindung ist anwendbar bei beliebigen Strukturen, die
eine elektrische Ölpumpe 46 und ein Getriebe aufweisen,
das mit dem von der elektrischen Ölpumpe 46 gelieferten
Hydraulikdruck eingestellt wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Bereitschaftsdrehzahl
der elektrischen Ölpumpe 46 auf null gesteuert,
wenn die Zeitdauer, während der die Bremsen gelöst
sind, gleich der vorgegebenen Dauer oder länger als diese
ist. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, die Bereitschaftsdrehzahl
der elektrischen Ölpumpe 46 auf null abzusenken.
Die Bereitschaftsdrehzahl kann auf eine geeignete Drehzahl abgesenkt
werden.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung vergrößert
die Ölmengeneinstelleinheit 110 die den Eingriffsvorrichtungen
zugeführte Ölmenge bei einer Verringerung des
hydraulischen Bereitschaftsdrucks. Alternativ kann die Ölmengeneinstelleinheit 110 die den
Eingriffsvorrichtungen zugeführte Ölmenge verringern,
wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck hoch ist.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die vorbestimmte
Zeitdauer, während der die elektrische Ölpumpe 46 mit
einer erhöhten Bereitschaftsdrehzahl gedreht wird, auf
einen zuvor empirisch bestimmten geeigneten Wert eingestellt. Alternativ
kann die Zeitdauer bedarfsweise geändert werden durch eine
lernfähige Steuerung.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der zweite Elektromotor
M2 direkt mit dem Übertragungselement 18 verbunden.
Die Position des zweiten Elektromotors M2 ist jedoch darauf nicht
beschränkt. Beispielsweise kann der zweite Elektromotor
M2 an einer beliebigen Position von der Differenzialeinheit 11 bis
zu den Antriebsrädern 38 direkt oder beispielsweise über
ein Getriebe mit dem Leistungsübertragungsweg verbunden
sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet die Differenzialeinheit 11 als
ein elektrisches stufenloses Getriebe, dessen Übersetzung γ0
stufenlos geändert wird innerhalb des Übersetzungsbereichs
vom Minimalwert γ0min bis zum Maximalwert γ0max.
Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar, wenn die Übersetzung γ0
nicht stufenlos, sondern mehrstufig unter Ausnutzung eines Differenzialeffektes
geändert wird.
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Bei
dem Leistungsverzweigungsmechanismus 16 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der erste Träger
CA1 mit dem Motor 8 verbunden, ist das erste Sonnenrad
S1 mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden und ist das erste Ringrad R1
mit dem Übertragungselement 18 verbunden. Die Art
und Weise, in der diese Elemente miteinander verbunden sind, ist
jedoch darauf nicht beschränkt. Der Motor 8, der
erste Elektromotor M1 und das Übertragungselement 18 können
mit einem beliebigen der drei drehenden Elemente CA1, S1 und R1 des
ersten Planetengetriebes 24 verbunden sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Motor 8 direkt
mit der Eingangswelle 14 verbunden. Der Motor braucht jedoch
nicht direkt mit der Eingangswelle 14 verbunden zu sein.
Beispielsweise kann der Motor 8 mit der Eingangswelle 14 über
ein Getriebe oder einen Riemen in Wirkverbindung stehen. Ferner
braucht der Motor 8 nicht koaxial zu der Eingangswelle 14 angeordnet
zu sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der erste Elektromotor
M1 und der zweite Elektromotor M2 koaxial zu der Eingangswelle 14 angeordnet,
ist der erste Elektromotor M1 mit dem ersten Sonnenrad S1 verbunden,
und ist der zweite Elektromotor M2 mit dem Übertragungselement 18 verbunden.
Diese Elemente brauchen jedoch nicht in dieser Weise angeordnet
zu sein. Beispielsweise kann der erste Elektromotor M1 mit dem ersten
Sonnenrad S1 über ein Getriebe, einen Riemen oder ein Vorgelege verbunden
sein und kann der zweite Elektromotor M2 mit dem Übertragungselement 18 über
ein Getriebe, einen Riemen oder ein Vorgelege verbunden sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die automatische
Schalteinheit 20 über das Übertragungselement 18 in
Reihe mit der Differenzialeinheit 11 verbunden. Alternativ
kann eine Vorgelegewelle parallel zur Eingangswelle 14 vorgesehen
sein und kann die automatische Schalteinheit 20 koaxial mit
der Vorgelegewelle angeordnet sein. In diesem Fall können
die Differenzialeinheit 11 und die automatische Schalteinheit 20 miteinander
verbunden sein über ein Vorgelegeradpaar oder gepaarte Übertragungselemente
wie Kettenrad und Kette, die dann als Übertragungselement 18 dienen,
so dass die Antriebsleistung von der Differenzialeinheit zu der
automatischen Schalteinheit 20 übertragen wird.
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Der
Leistungsverzweigungsmechanismus 16, der bei dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung als Differenzialmechanismus dient, kann ein Differenzialgetriebe
sein, in dem von dem Motor gedrehte Ritzel und gepaarte Kegelräder,
die mit den Ritzeln in Eingriff stehen, in Wirkverbindung mit dem
ersten Elektromotor M1 und dem Übertragungselement 18 (zweiter
Elektromotor M2) stehen.
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Der
Leistungsverzweigungsmechanismus 16 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist durch ein einfaches
Planetengetriebe gebildet. Alternativ kann der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 aus
zwei oder mehr einfachen Planetengetrieben bestehen und kann er
als ein Getriebe arbeiten, das drei oder mehr Gänge im
Nicht-Differenzialmodus (fester Übertragungsmodus) hat.
Ferner ist das Planetengetriebe nicht beschränkt auf ein
Planetengetriebe mit einem Ritzelblock, sondern kann ein Planetengetriebe
mit zwei Ritzelblöcken sein. Auch dann, wenn der Leistungsverzweigungsmechanismus 16 aus
zwei oder mehr einfachen Planetengetrieben gebildet ist, sind der
Motor 8, der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor
M2 und das Übertragungselement 18 (und die Ausgangswelle 22,
wenn eine gewisse Struktur zur Anwendung kommt) mit den drehenden
Elementen der Planetengetriebe so verbunden, dass Antriebsleistung übertragbar
ist, und wird der Übertragungsbetrieb gewechselt zwischen
dem Stufen-Übertragungsbetrieb und dem stufenlosen Übertragungsbetrieb,
indem die Kupplung C und die Bremse B gesteuert werden, die mit den
drehenden Elementen der Planetengetriebe verbunden sind.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Motor 8 und
die Differenzialeinheit 11 direkt miteinander verbunden.
Der Motor 8 und die Differenzialeinheit 11 brauchen
jedoch nicht direkt miteinander verbunden zu sein. Der Motor 8 und
die Differenzialeinheit 11 können miteinander über
eine Kupplung verbunden sein.
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Die
Wählvorrichtung 48 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit dem Wählhebel 49 versehen,
der betätigt wird, um eine Wählstellung PSH aus mehreren Wählstellungen PSH auszuwählen. Statt des Wählhebels 49 kann
jedoch ein Schalter, beispielsweise ein Drucktastenschalter oder
ein Schiebeschalter, der eine Wählstellung PSH aus
mehreren Schaltstellungen PSH auswählt,
eine Vorrichtung, mittels der die Wählstellungen PSH statt durch manuelle Betätigung
auf eine Stimme ansprechend geändert werden, oder eine
fußbetätigte Vorrichtung zur Anwendung kommen,
die die Schaltstellungen PSH ändert.
Indem der Wählhebel 49 auf Manuell gestellt wird,
wird ein Schaltbereich eingestellt. Alternativ kann ein Gang eingestellt
werden, das heißt der höchste Gang innerhalb jedes
Schaltbereichs kann eingestellt werden, indem der Wählhebel 49 auf
Manuell gestellt wird. In diesem Fall erfolgt der Gangwechsel in
der automatischen Schalteinheit 20 so, dass die automatische
Schalteinheit 20 in einen gewünschten Gang geschaltet
wird. Beispielsweise dann, wenn in Manuell der Wählhebel 49 manuell
in die Hochschaltposition "+" oder die Runterschaltposition "–"
gebracht wird, wird die automatische Schalteinheit 20 entsprechend
der Betätigung des Wählhebels 49 in einen
der ersten bis vierten Gänge geschaltet.
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Das
Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Beschreibung
offenbart ist, ist im Hinblick auf alle Gesichtspunkte als erläuternd
und nicht als einschränkend zu verstehen. Die Erfindung
kann in zahlreichen anderen Formen ausgeführt werden, die
sich aus dem Wissen des Fachmannes ergeben.
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Wenn
die Wählstellung zu der Fahrstellung geändert
wird, wird die einer automatischen Schalteinheit (20) zugeführte Ölmenge
um einen umso größeren Betrag erhöht,
je niedriger der hydraulische Bereitschaftsdruck ist. Daher wird
selbst dann, wenn der hydraulische Bereitschaftsdruck verringert
ist, der benötigte Hydraulikdruck leichter erreicht, wenn die
Wählstellung zu der Fahrstellung geändert wird. Daher
ist es möglich, den hydraulischen Bereitschaftsdruck zu
verringern, ohne das Ansprechen der automatischen Schalteinheit
(20) auf den Hydraulikdruck zu verzögern und ohne
die Lebensdauer der automatischen Schalteinheit (20) zu
verringern. Die von der elektrischen Ölpumpe (46)
verbrauchte Elektrizitätsmenge wird somit verringert. Als
Ergebnis davon ist es möglich, die Kraftstoffausnutzung
zu verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-356148 [0006]
- - JP 2000-356148 A [0006, 0007, 0008]