DE112005000456T5

DE112005000456T5 - Steuervorrichtung für Fahrzeug-Antriebssystem

Info

Publication number: DE112005000456T5
Application number: DE112005000456T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Toyota Tabata; Yutaka Toyota Taga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: CN1946583A; US8135522B2; CN100513221C; DE112005000456B4; US20090118955A1; JP4168954B2; JP2005240918A; WO2005082662A1

Abstract

Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem, das dafür ausgelegt ist, die Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors an Antriebsräder eines Fahrzeugs abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist:
einen umschaltbaren Getriebemechanismus, der zwischen einem stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der umschaltbare Getriebemechanismus als elektrisch gesteuertes, stufenlos variables Getriebe dient, und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem der umschaltbare Getriebemechanismus als stufenweise variables Getriebe dient, umgeschaltet werden kann;
ein Umschaltungs-Steuermittel, um den umschaltbaren Getriebemechanismus aufgrund einer vorgegebenen Fahrzeugbedingung selektiv in entweder den stufenlos variablen Gangwechselzustand oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen;
ein Gangwechsel-Steuermittel, um eine Gangwechseloperation eines Automatikgetriebes, das in dem umschaltbaren Getriebemechanismus enthalten ist, aufgrund der Fahrzeugbedingung zu steuern; und
ein Ausführungszeit-Steuermittel, das eine Anweisung an das Umschaltungs-Steuermittel und das Gangwechsel-Steuermittel ausgibt, um eine Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und eine Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel nacheinander durchzuführen, auch wenn eine Überschneidungssteuerung, welche die Umschaltsteuerung und die Gangwechselsteuerung beinhaltet, erforderlich ist.

Description

[Gebiet der Technik]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem und genauer Steuerverfahren für das Umschalten des Antriebssystems zwischen einem elektrisch eingerichteten stufenlos variablen Gangwechselzustand und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand.
[Stand der Technik]
Bereits bekannt ist ein Fahrzeug, das mit einer Steuervorrichtung zum Steuern eines Antriebssystems ausgestattet ist, das Folgendes aufweist: einen Leistungsverteilungsmechanismus, der dafür ausgelegt ist, die Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors auf einen ersten Elektromotor und eine Ausgangswelle zu verteilen, und einen zweiten Motor, der zwischen der Ausgangswelle des Leistungsverteilungsmechanismus und Antriebsrädern des Fahrzeugs angeordnet ist. Beispiele für diese Steuervorrichtung schließen ein Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug ein, wie es im Patentdokument 1 offenbart ist. In den in diesem Dokument offenbarten Hybridfahrzeug-Antriebssystemen wird der größte Teil der vom Verbrennungsmotor erzeugten Antriebsleistung mechanisch direkt auf die Antriebsräder übertragen, während der Rest der Antriebsleistung vom ersten Elektromotor elektrisch auf den zweiten Elektromotor übertragen wird, und zwar auf einem elektrischen Weg zwischen diesen beiden, und die Antriebssysteme so gesteuert werden, dass der Verbrennungsmotor im optimalen Betriebszustand gehalten wird, wodurch das Fahrzeug mit verbesserter Kraftstoffausnutzung fahren kann.
Patentdokument 1: JP-2003-130202A
Patentdokument 2: JP-2003-130203A
Patentdokument 3: JP-2003-127681A
Patentdokument 4: JP-11-19868A
Patentdokument 5: JP-11-198670A
Patentdokument 6: JP-11-217025A
Patentdokument 7: WO 03/016749A1
[Offenbarung der Erfindung]
[Von der Erfindung zu lösendes Problem]
Generell ist ein stufenlos variables Getriebe als Vorrichtung bekannt, welche die Kraftstoffausnutzung eines Fahrzeugs verbessert, während andererseits eine Planetengetriebe-Leistungübertragungseinrichtung, wie ein stufenweise variables Automatikgetriebe, als Vorrichtung bekannt ist, welche einen höhere Wirkungsgrad der Leistungsübertragung hat. Es ist jedoch kein Leistungsübertragungsmechanismus bekannt, der sich dafür eignet, sowohl die Kraftstoffausnutzung als auch den Wirkungsgrad der Leistungsübertragung zu verbessern. Die herkömmlichen Hybridfahrzeug-Antriebssysteme, wie beispielsweise in den oben angeführten Dokumenten offenbart, weisen einen elektrischen Weg auf, auf dem elektrische Energie vom ersten Elektromotor auf den zweiten Elektromotor übertragen wird, d.h. einen Leistungsübertragungsweg, auf dem ein Teil der Fahrzeug-Antriebskraft als elektrische Energie übertragen wird. Diese Antriebssysteme verlangen, dass der erste Elektromotor größer wird, je höher die erforderliche Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor ist, so dass der zweite Elektromotor, der mit der elektrischen Energie betrieben wird, die vom ersten Elektromotor erzeugt wird, auch groß sein muss, wodurch die ungünstige Tendenz zur Vergrößerung der Antriebssysteme besteht. Alternativ dazu besteht bei den herkömmlichen Fahrzeug-Antriebssystemen, in denen ein Teil der Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor einmal in elektrische Energie umgewandelt wird und dann auf die Antriebsräder übertragen wird, die Gefahr, dass unter bestimmten Fahrbedingungen des Fahrzeugs die Kraftstoffausnutzung verschlechtert wird, beispielsweise während das Fahrzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit fährt.
Als Ergebnis von intensiven Studien im Rahmen des Versuchs, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, fanden die Erfinder der vorliegenden Anmeldung, dass die ersten und zweiten Elektromotoren nicht groß sein müssen, wenn der Verbrennungsmotor in einem normalen oder vergleichsweise niedrigen Ausgangsleistungsbereich betrieben wird, aber dass die erforderliche Größe der Elektromotoren abhängig von der erforderlichen Leistung oder Ausgangsleistung zunimmt, wenn der Verbrennungsmotor im hohen Ausgangsleistungsbereich betrieben wird, beispielsweise um eine maximale Ausgangsleistung zu erzeugen, damit das Fahrzeug mit hoher Ausgangsleistung fährt. Aufgrund dieser Tatsache fanden die Erfinder ferner, dass durch eine Steuerung des Antriebssystems, mit der die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor auf die Antriebsräder in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen wird, wenn der Verbrennungsmotor im hohen Ausgangsleistungsbereich betrieben wird, die notwendige Größe der ersten und zweiten Elektromotoren verringert werden kann, um das Antriebssystem kompakt zu machen. Die Erfinder haben auch gefunden, dass durch die Übertragung der Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor auf die Antriebsräder in erster Linie auf dem mechanischen Leistungsübertragungsweg die Kraftstoffausnutzung weiter verbessert werden kann, indem der Verlust bei der Energieumwandlung eines Teils der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in elektrische Energie durch den ersten Elektromotor, der dem zweiten Elektromotor auf dem elektrischen Weg zugeführt wird und der vom zweiten Elektromotor in mechanische Energie umgewandelt wird, die auf die Antriebsräder übertragen wird, verringert ist, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Somit kann das Antriebssystem klein gehalten werden und die Kraftstoffausnutzung kann verbessert werden, wenn das Antriebssystem auf angemessene Weise zwischen einem stufenlos variablen Schalt- bzw. Gangwechselzustand, in dem das Antriebssystem als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe wirken kann, und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem das Antriebssystem als stufenweise variables Getriebe wirken kann, je nach der speziellen Fahrzeugbedingung umgeschaltet wird.
Wenn das Antriebssystem, das als Haupteinrichtung den Leistungsverteilungsmechanismus einschließt, der zwischen den oben beschriebenen stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen umschalten kann, aus dem Leistungsverteilungsmechanismus, der im oben genannten Patentdokument 1 offenbart ist, und einem stufenweise variablen Automatikgetriebe, das zwischen der Ausgangswelle des Leistungsverteilungsmechanismus und den Antriebsrädern angeordnet ist, besteht, besteht die Gefahr, dass sich eine Umschaltsteuerung zum Steuern einer Umschaltoperation des Antriebssystems zwischen den stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen und eine Gangwechselsteuerung, um einen Gangwechsel des stufenweise variablen Automatikgetriebes zu steuern, sich gegenseitig überschneiden. Die Gangwechselsteuerung wird nicht nur ausgeführt, um das stufenweise variable Automatikgetriebe lediglich anzuweisen, eine Gangwechselaktion zu bewirken, sondern ist dafür ausgelegt, von Zeit zu Zeit die Einrückkräfte von Kupplungseinrichtungen zu steuern, die im stufenweise variablen Automatikgetriebe enthalten sind, um die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen der Kupplungseinrichtungen aufgrund eines erfassten Fortschritts der Gangwechselaktion zu optimieren, um den Gangwechsel- bzw. Schaltstoß des Automatikgetriebes zu minimieren. Falls die Umschaltsteuerung des Antriebssystems, genauer gesagt, die Umschaltsteuerung des Leistungsverteilungsmechanismus, unabhängig von einer Änderung der Eingangsdrehzahl des stufenweise variablen Automatikgetriebes bewirkt wird, kann sich die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebes, bei der es sich um die Ausgangsdrehzahl des Leistungsverteilungsmechanismus handelt, aufgrund der Umschaltsteuerung des Leistungsverteilungsmechanismus ändern. Anders ausgedrückt, es besteht die Gefahr, dass die Umschaltsteuerung des Leistungsverteilungsmechanismus eine Änderung der Eingangsdrehzahl des stufenlose variablen Automatikgetriebes unabhängig von der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes bewirkt. In diesem Fall kann die Gangwechselsteuerung des stufenweise variablen Automatikgetriebes, mit der ein Schaltstoß verringert werden soll, während gleichzeitig die Änderung der Eingangsdrehzahl berücksichtigt werden soll, kompliziert werden, was das Risiko eines verstärken Schaltstoßes entstehen lässt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen Standes der Technik gemacht. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fahrzeug-Antriebssystem zu schaffen, das zwischen einem stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem das An triebssystem als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe wirkt, und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem das Antriebssystem als stufenweise variables Getriebe wirkt, umschaltbar ist, und eine Steuervorrichtung für das Fahrzeug-Antriebssystem zu schaffen, welches das Automatikgetriebe einschließt, wobei diese Steuervorrichtung dafür ausgelegt ist, den Schaltstoß des Automatikgetriebes wegen sich überschneidender Umschalt- und Gangwechselsteuerungen, wobei die Umschaltsteuerung, mit der die Umschaltoperation des Antriebssystems zwischen dem stufenlos variablen und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand gesteuert wird, sich mit der Gangwechselsteuerung, mit der der Gangwechsel des Automatikgetriebes gesteuert wird, überschneidet, zu verringern.
[Problemlösung]
Gemäß Anspruch 1 der Erfindung wird eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem geschaffen, das dafür ausgelegt ist, die Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors auf ein Antriebsrad eines Fahrzeugs zu übertragen und das folgendes aufweist: (a) einen umschaltbaren Getriebemechanismus, der zwischen einem stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der umschaltbare Getriebemechanismus als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe wirken kann, und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem der umschaltbare Getriebemechanismus als stufenweise variables Getriebe wirken kann, umgeschaltet werden kann, (b) ein Umschaltungs-Steuermittel, um den umschaltbaren Getriebemechanismus aufgrund einer vorgegebenen Fahrzeugbedingung selektiv entweder in den stufenlos variablen Gangwechselzustand oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen, (c) ein Gangwechsel-Steuermittel zum Steuern der Gangwechseloperation eines Automatikgetriebes, das im umschaltbaren Getriebemechanismus enthalten ist, aufgrund der Fahrzeugbedingung, und (d) ein Ausführungszeit-Steuermittel, um das Umschaltungs-Steuermittel und das Gangwechsel-Steuermittel anzuweisen, eine Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und eine Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel nacheinander durchzuführen, auch wenn eine Überschneidungs steuerung, welche die Umschaltsteuerung und die Gangwechselsteuerung beinhaltet, erforderlich ist.
[Vorteile der Erfindung]
In der vorliegenden Steuervorrichtung, die für den umschaltbaren Getriebemechanismus, der zwischen dem stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebemechanismus als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe wirken kann, und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebemechanismus als stufenweise variables Getriebe wirken kann, umgeschaltet werden kann, vorgesehen ist, ist das oben beschriebene Ausführungszeit-Steuermittel so ausgelegt, dass es das Umschaltungs-Steuermittel und das Gangwechsel-Steuermittel anweist, die Umschaltsteuerung des umschaltbaren Getriebemechanismus durch das Umschaltungs-Steuermittel und die Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel, um einen Gangwechsel in dem Automatikgetriebe, das im umschaltbaren Getriebemechanismus enthalten ist, durchzuführen, nacheinander auszuführen, auch wenn die Überschneidungssteuerung erforderlich ist, welche die Umschaltsteuerung und die Gangwechselsteuerung beinhaltet. Somit verhindert die vorliegende Steuervorrichtung eine Überschneidung der Umschaltsteuerung und der Gangwechselsteuerung und erlaubt einen schnellen Abschluss der Umschaltungs- und Gangwechselsteuerungen. Da der Gangwechselzustand des umschaltbaren Getriebemechanismus während der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes durch das Gangwechsel-Steuermittel nicht unter der Steuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel umgeschaltet wird, ändert sich die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebes nicht aufgrund einer Umschaltsteuerung, sondern nur aufgrund einer Änderung der Eingangsdrehzahl als Ergebnis einer Gangwechselsteuerung, wodurch eine komplizierte Gangwechselsteuerung und eine daraus folgender Schaltstoß des Automatikgetriebes vermieden werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 weist das Ausführungszeit-Steuermittel das Umschaltungs-Steuermittel an, die Umschaltsteuerung zuerst durchzuführen. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen verhindert. Beispielsweise wird die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel, um den umschaltbaren Getriebemechanismus vom stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, vor der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes durch das Gangwechsel-Steuermittel durchgeführt. In diesem Fall wird die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes durchgeführt, nachdem die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebes stabilisiert wurde, so dass eine komplizierte Gangwechselsteuerung vermieden wird und die Gangwechselsteuerung schnell abgeschlossen wird, wodurch der Schaltstoß verringert wird. Wenn die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel, um den umschaltbaren Getriebemechanismus aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu schalten, vor der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes durch das Gangwechsel-Steuermittel durchgeführt wird, wird die Eingangsgeschwindigkeit des Automatikgetriebes von dem umschaltbaren Getriebemechanismus, der in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht ist, schnell gändert, so dass die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes schnell abgeschlossen wird, wodurch der Schaltstoß verringert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 3, der 1. Ausführungsform, weist das Ausführungszeit-Steuermittel das Gangwechsel-Steuermittel an, die Gangwechselsteuerung zuerst auszuführen. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine Überschneidung der Umschaltungs- und Gangwechselsteuerungen verhindert. Beispielsweise wird die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes durch das Gangwechsel-Steuermittel zuerst ausgeführt, während der umschaltbare Getriebemechanismus im stufenweise variablen Gangwechsel-Steuerungszustand gehalten wird, und dann wird die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel ausgeführt, um den umschaltbaren Getriebemechanismus aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu schalten. In diesem Fall wird die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes ausgeführt, während die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebes stabil gehalten wird, so dass eine komplizierte Gangwechselsteuerung vermieden wird und die Gangwechselsteuerung schnell abgeschlossen wird, wodurch der Schaltstoß verringert ist. Wenn die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes durch das Gangwechel-Steuermittel zuerst ausgeführt wird, während der umschaltbare Getriebemechanismus im stufenlos variablen Gangwechselzustand gehalten wird, und dann die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel ausgeführt wird, um den umschaltbaren Getriebemechanismus aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen, wird die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebes durch den umschaltbaren Getriebemechanismus, der im stufenlos variablen Gangwechselzustand gehalten wird, schnell verändert, so dass die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes schnell abgeschlossen wird, wodurch der Schaltstoß verringert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 bestimmt das Ausführungszeit-Steuermittel aufgrund der Fahrzeugbedingung, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und der Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel vor der jeweils anderen von den Umschalt- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt werden soll. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen je nach Fahrzeugbedingung auf geeignete Weise verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 5 bestimmt das Ausführungszeit-Steuermittel, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und der Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel vor der jeweils anderen von den Umschaltungs- und Gangwechselsteuerungen ausgeführt werden soll, aufgrund dessen, ob der umschaltbare Getriebemechanismus gerade in den stufenlos variablen oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht ist. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen vermieden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 6 bestimmt das Ausführungszeit-Steuermittel, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und der Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuer mittel vor der jeweils anderen von den Umschalt- und Gangwechselsteuerungen ausgeführt werden soll, aufgrund dessen, ob der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenlos variablen oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet werden soll. Somit wird die Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen vermieden.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 7 wird die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund eines vorgegebenen oberen Grenzwerts für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, und das Umschaltungs-Steuermittel bringt den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand, wenn der aktuelle Wert der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert. Wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als der obere Grenzwert, wird daher die Ausgangsleistung des Fahrzeugs in erster Linie auf dem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf das Antriebsrad übertragen, so dass die Kraftstoffausnutzung aufgrund eines verringerten Umwandlungsverlusts zwischen mechanischer und elektrischer Energie im stufenweise variablen Gangwechselzustand im Vergleich zu der im stufenlos variablen Gangwechselzustand verbessert ist. Der vorgegebene obere Grenzwert wird festgelegt, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug sich im Hochgeschwindigkeits-Fahrzustand befindet.
Vorzugsweise wird die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund des vorgegebenen oberen Grenzwerts für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, und das Umschaltungs-Steuermittel verhindert, dass der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wenn der aktuelle Wert der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert. Wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als der obere Grenzwert, wird daher verhindert, dass der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, so dass die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf das Antriebsrad des Fahrzeugs übertragen wird und die Kraftstoffausnutzung aufgrund der Verringerung des Umwandlungsverlusts zwischen mechanischer und elektrischer Energie im stufenweise variablen Gangwechselzustand im Vergleich zu der im stufenlos variablen Gangwechselzustand verbessert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 8 wird die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund eines vorgegebenen oberen Grenzwerts für einen auf die Antriebsleistung des Fahrzeugs bezogenen Wert festgelegt, und das Umschaltungs-Steuermittel bringt den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand, wenn der auf die Antriebsleistung des Fahrzeugs bezogene Wert höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert. Entsprechend dieser Auslegung wird die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf das Antriebsrad übertragen, wenn der auf die Antriebsleistung bezogene Wert, beispielswwise die vom Fahrer des Fahrzeugs gewünschte Fahrzeug-Antriebsleistung oder die aktuelle Fahrzeug-Antriebsleistung, höher ist als ein vorgegebener oberer Grenzwert. Somit kann die erforderliche maximale Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor erzeugt werden sollte, verringert werden, so dass die notwendige Größe des ersten Elektromotors verringert werden kann, wodurch die notwendige Größe des Fahrzeug-Antriebssystems, das den ersten Elektromotor einschließt, verringert werden kann. Der auf die Antriebsleistung bezogene Wert ist ein Parameter, der direkt oder indirekt mit der Antriebsleistung des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, beispielsweise das Ausgangsmoment des Verbrennungsmotors, das Ausgangsmoment des umschaltbaren Getriebemechanismus, das Antriebsmoment des Antriebsrads, jedes andere Moment oder jede andere Antriebsleistung im Leistungsübertragungsweg und der Öffnungswinkel einer Drosselklappe des Verbrennungsmotors, der diese Momentwerte darstellt. Der oben beschriebene obere Grenzwert für die Fahrzeug-Ausgangsleistung wird bestimmt, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug sich im Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet.
Vorzugsweise wird die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund des vorgegebenen oberen Grenzwerts eines auf die Antriebsleistung des Fahrzeugs bezogenen Werts festgelegt, und das Umschaltungs-Steuermittel verhindert, dass der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wenn der auf die Antriebsleistung des Fahrzeugs bezogene Wert höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert. Entsprechend dieser Auslegung wird verhindert, dass der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wenn der auf die Antriebsleistung des Fahrzeugs bezogene Wert, wie die vom Fahrer des Fahrzeugs gewünschte Fahrzeug-Antriebsleistung oder die aktuelle Fahrzeug-Antriebsleistung, höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert, die erforderliche maximale Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor erzeugt werden sollte, kann verringert werden und die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor wird in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf das Antriebsrad übertragen, so dass die notwendige Größe des ersten Elektromotors verringert werden kann, wodurch die notwendige Größe für das Fahrzeug-Antriebssystem, das den ersten Elektromotor einschließt, verringert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 9 wird die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund eines aktuellen Werts der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eines aktuellen Werts eines auf die Antriebsleistung des Fahrzeugs bezogenen Werts und entsprechend einem gespeicherten Umschaltgrenzlinien-Kennfeld bestimmt, welches eine Grenzlinie für das Fahren mit hoher Geschwindigkeit und eine Grenzlinie für das Fahren mit hoher Ausgangsleistung einschließt, die durch Parameter in Form der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und des auf die Antriebsleistung des Fahrzeugs bezogenen Werts bestimmt werden. Entsprechend dieser Auslegung kann die Bestimmung, ob das Fahrzeug sich in dem Zustand befindet, in dem es mit hoher Geschwindigkeit fährt oder in dem es mit hoher Ausgangsleistung fährt, erleichtert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 10 ist die vorgegebene Fahrzeugbedingung eine Bedingung für die Bestimmung einer funktionellen Verschlechterung, die erfüllt ist, wenn eine Funktion einer der Steuerkomponenten, mit denen der umschaltbare Getriebemechanismus in den elektrisch eingerichteten stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, verschlechtert ist, und das Umschaltungs-Steuermittel bringt den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand, wenn die Bedingung für die Bestimmung einer funktionellen Verschlechterung erfüllt ist. Entsprechend dieser Auslegung wird im Fall der Bestimmung einer funktionellen Verschlechterung, die es unmöglich macht, den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen, der Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht, so dass das Fahrzeug auch bei Vorliegen einer funktionellen Verschlechterung im stufenweise variablen Gangwechselzustand gefahren werden kann.
Vorzugsweise ist die vorgegebene Fahrzeugbedingung eine Bedingung zum Bestimmen einer funktionellen Verschlechterung, die erfüllt ist, wenn eine Funktion einer der Steuerungskomponenten, mit denen der umschaltbare Getriebemechanismus in den elektrisch eingerichteten stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, verschlechtert ist, und das Umschaltungs-Steuermittel verhindert, dass der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wenn die Bedingung für die Bestimmung einer funktionellen Verschlechterung erfüllt ist. Entsprechend dieser Auslegung wird im Fall der Bestimmung einer funktionellen Verschlechterung einer Steuerungskomponente, mit der der umschaltbare Getriebemechanismus in den elektrisch eingerichteten stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, verhindert, dass der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, so dass der Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht wird, damit das Fahrzeug im stufenweise variablen Gangwechselzustand fahren kann, auch wenn eine funktionelle Verschlechterung vorliegt, die es unmöglich macht, den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 11 schließt der umschaltbare Getriebemechanismus einen ersten Elektromotor, einen Leistungsverteilungsmechanismus, der dazu dient, die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor auf den ersten Elektromotor und ein Leistungsübertragungs-Bauteil zu verteilen, und einen zweiten Elektromotor, der zwischen dem Leistungsübertragungs-Bauteil und dem Antriebsrad angeordnet ist, ein. Vorzugsweise weist der Leistungsübertragungsmechanismus ein erstes Element auf, das am Verbrennungsmotor befestigt ist, ein zweites Element, das am ersten Elektromotor befestigt ist, und ein drittes Element, das am zweiten Elektromotor und am Leistungsübertragungs-Bauteil befestigt ist, und schließt eine Betriebszustands-Umschalteinrichtung ein, die dazu dient, den umschaltbaren Getriebemechanismus zwischen den stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen zu schalten, und das Umschaltungs-Steuermittel steuert die Betriebszustands-Umschalteinrichtung, um dadurch den umschaltbaren Getriebemechanismus zwischen den stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen umzuschalten. In dieser Form der Erfindung wird die Betriebszustands-Umschalteinrichtung von dem Umschaltungs-Steuermittel so gesteuert, dass sie den umschaltbaren Getriebemechanismus des Fahrzeug-Antriebssystems zwischen dem stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebemechanismus als stufenlos variables Getriebe wirken kann, und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebemechanismus als stufenweise variables Getriebe wirken kann, umschaltet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 12 weist der Leistungsverteilungsmechanismus ein erstes Element auf, das am Verbrennungsmotor befestigt ist, ein zweites Element, das am ersten Elektromotor befestigt ist, und ein drittes Element, das am zweiten Elektromotor und am Leistungsübertragungs-Bauteil befestigt ist, schließt die Betriebszustands-Umschalteinrichtung eine Kupplungseinrichtung ein, die dazu dient, beliebige zwei von den ersten bis dritten Elementen miteinander zu verbinden und/oder das zweite Element an einem ortsfesten Bauteil zu befestigen, und bringt das Umschaltungs-Steuermittel den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand, indem es die Kupplungseinrichtung ausrückt, wodurch das erste Element, das zweite Element und das dritte Element sich relativ zueinander drehen können, und bringt den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechsel-Mechanismus, indem es die Kupplungseinrichtung in Eingriff bringt, um dadurch mindestens zwei von dem ersten Element, dem zweiten Element und dem dritten Element miteinander zu ver binden oder um das zweite Element am ortsfesten Bauteil zu befestigen. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Leistungsverteilungsmechanismus einfach aufgebaut und kann leicht zwischen den stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen geschaltet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 13 handelt es sich bei dem Leistungsübertragungsmechanismus um einen Planetenradsatz, und das erste Element ist ein Träger des Planetenradsatzes, das zweite Element ist ein Sonnenrad des Planetenradsatzes und das dritte Element ist ein Zahnkranz des Planetenradsatzes, wobei die Kupplungseinrichtung eine Kupplung, die dazu dient, beliebige zwei von dem Träger, dem Sonnenring und dem Zahnkranz miteinander zu verbinden, und/oder eine Bremse einschließt, die dazu dient, das Sonnenrad am ortsfesten Bauteil zu befestigen. In dieser Ausführungsform der Erfindung kann die axiale Dimension des Leistungsverteilungsmechanismus verringert sein, und der Leistungsverteilungsmechanismus ist einfach aufgebaut und besteht nur aus einem einzigen Planetenradsatz.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 14 handelt es sich bei dem Planetenradsatz um einen vom Typ Einzelritzel. Entsprechend dieser Auslegung kann die axiale Dimension des Leistungsübertragungsmechanismus verringert sein, und der Leistungsverteilungsmechanismus ist einfach aufgebaut und besteht nur aus einem einzigen Planetenradsatz.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 15 steuert das Umschaltungs-Steuermittel die Kupplungseinrichtung, um den Träger und das Sonnenrad miteinander zu verbinden, wodurch der Einzelritzel-Planetenradsatz als Getriebe mit der Übersetzung 1 dienen kann, oder um das Sonnenrad am ortsfesten Bauteil zu befestigen, wodurch der Einzelritzel-Planetenradsatz als drehzahlerhöhendes Getriebe mit einer Übersetzung unter 1 dienen kann. Entsprechend dieser Auslegung kann der Leistungsverteilungsmechanismus, der aus dem Einzelritzel-Planetenradsatz besteht, durch das Umschaltungs-Steuermittel leicht gesteuert werden, so dass er selek tiv als Getriebe mit einer einzigen festen Übersetzung oder als Getriebe mit einer Vielzahl von festen Übersetzungen arbeiten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 16 ist das Automatikgetriebe zwischen dem Leistungsübertragungs-Bauteil und dem Antriebsrad angeordnet und mit dem Leistungsverteilungsmechanismus in Reihe geschaltet, und der umschaltbare Getriebemechanismus weist eine Übersetzung auf, die von der Übersetzung des Automatikgetriebes bestimmt wird. Entsprechend dieser Auslegung kann die Antriebsleistung des Fahrzeugs über einen breiten Bereich der Übersetzung erhalten werden, indem man die Übersetzung des Automatikgetriebes nutzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 17 weist der umschaltbare Getriebemechanismus eine Gesamtübersetzung auf, die von der Übersetzung des Leistungsverteilungsmechanismus und der Übersetzung des Automatikgetriebes bestimmt wird. Entsprechend dieser Auslegung kann die Antriebsleistung des Fahrzeugs über einen breiten Übersetzungsbereich erhalten werden, indem man die Übersetzung des Automatikgetriebes nutzt, so dass der Wirkungsgrad der stufenlos variablen Gangwechselsteuerung des Leistungsverteilungsmechanismus verbessert werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Automatikgetriebe um ein stufenweise variables Automatikgetriebe. In diesem Fall wirken der Leistungsverteilungsmechanismus und das stufenweise variable Automatikgetriebe zusammen, um den stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der umschaltbare Getriebemechanismus als stufenlos variables Getriebe dienen kann, und den stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebemechanismus als stufenweise variables Automatikgetriebe dienen kann, einzurichten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 18 ist das Automatikgetriebe ein stufenweise variables Automatikgetriebe, dessen Gänge entsprechend einem gespeicherten Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld gewechselt werden. Entsprechend dieser Auslegung kann das Wechseln der Gänge des stufenweise variablen Automatikgetriebes leicht durchgeführt werden.
Das Umschaltungs-Steuermittel ist vorzugsweise dafür ausgelegt, den umschaltbaren Getriebemechanismus aufgrund der vorgegebenen Fahrzeugbedingung selektiv entweder in den stufenlos variablen Gangwechselzustand oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen. Entsprechend dieser Auslegung hat das Antriebssystem nicht nur den Vorteil einer Verbesserung der Kraftstoffausnutzung aufgrund der Funktion des elektrisch gesteuerten stufenlos variablen Getriebes, sondern auch den Vorteil eines hohen Wirkungsgrads bei der Leistungsübertragung aufgrund der Funktion des stufenweise variablen Getriebes, das in der Lage ist, eine Fahrzeug-Antriebskraft mechanisch zu übertragen. Wenn das Fahrzeug beispielsweise in einem Fahrzustand mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit ist oder in einem Fahrzustand mit niedriger oder mittlerer Ausgangsleistung, wird der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht, so dass die Kraftstoffausnutzung verbessert ist. Wenn das Fahrzeug dagegen in einem Fahrzustand mit hoher Geschwindigkeit ist, wird der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht, in dem der Getriebemechanismus als stufenweise variables Getriebe dienen kann, und die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor wird in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf das Antriebsrad übertragen, so dass die Kraftoffausnutzung aufgrund der Verringerung eines Energieverlusts bei der Umwandlung zwischen mechanischer und elektrischer Energie, der stattfinden würde, wenn der Getriebemechanismus als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe arbeiten würde, verbessert ist. Wenn das Fahrzeug im Fahrzustand mit hoher Ausgangsleistung ist, wird der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht. Somit wirkt der Getriebemechanismus nur dann als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe, wenn das Fahrzeug in einem Fahrzustand mit niedriger oder mittlerer Fahrgeschwindigkeit oder in einem Fahrzustand mit niedriger oder mittlerer Ausgangsleistung ist, so dass die Menge an elektrischer Energie, die vom Elektromotor erzeugt werden muss, d.h. die maximale Menge an elektrischer Energie, die vom Elektromotor übertragen werden muss, verringert werden kann, so dass die notwendige Größe des Elektromotors verringert werden kann, wodurch es möglich ist, die notwendige Größe des Elektromotors sowie die notwendige Größe des Antriebssystem, welches den Elektromotor einschließt, zu minimieren.
Vorzugsweise ist der umschaltbare Getriebemechanismus so ausgelegt, dass der zweite Elektromotor direkt mit dem Leistungsübertragungs-Bauteil verbunden ist. Entsprechend dieser Auslegung kann das erforderliche Ausgangsmoment vom zweiten Elektromotor im Vergleich zu dem Moment der Ausgangswelle des oben beschriebenen Automatikgetriebes verringert werden, so dass die notwendige Größe des zweiten Elektromotors verringert werden kann.
[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
[1] Diese Figur ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Hybridfahrzeug-Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] Diese Figur ist eine Tabelle, welche Gangwechselaktionen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems der Ausführungsform von 1, welches in einem stufenlos variablen Gangwechselzustand und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand wirken kann, in Beziehung zu verschiedenen Kombinationen aus Betriebszuständen von hydraulisch betätigten Kupplungseinrichtungen zeigt, wodurch die jeweiligen Gangwechselaktionen bewirkt werden können.
[3] ist ein kolineares Diagramm, das relative Drehzahlen von Drehelementen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems der Ausführungsform von 1, das im stufenweise variablen Gangwechselzustand wirkt, in verschiedenen Gangstellungen des Antriebssystems zeigt.
[4] Diese Figur ist eine Darstellung von Eingangs- und Ausgangssignalen einer elektronischen Steuereinrichtung, die vorgesehen ist, um das Antriebssystem der Ausführungsform von 1 zu steuern.
[5] Diese Figur ist ein Funktions-Blockschema, welches wichtige Steuerfunktionen darstellt, die von der elektronischen Steuereinrichtung von 4 durchgeführt werden.
[6] Diese Figur ist die Darstellung einer Umschaltoperation, die von dem Umschaltungs-Steuermittel der elektronischen Steuereinrichtung in der Ausführungsform von 5 durchgeführt wird.
[7] Diese Figur ist die Darstellung einer gespeicherten Beziehung, die Grenzlinien zeigt, die eine stufenlos variable Gangwechselregion und eine stufenweise variable Gangwechselregion definieren, welche verwendet wird, um ein Kennfeld aus Grenzlinien zu erstellen, die von durchbrochenen Linien in 6 angezeigt sind und die die stufenlos variable Gangwechselregion und die stufenweise variable Gangwechselregion definieren.
[8] Diese Figur ist ein Ablaufschema, welches eine Haupt-Steueroperation darstellt, die von der elektronischen Steuereinrichtung von 4 durchgeführt wird.
[9] Diese Figur ist ein Zeitschema, das die Steueroperation von 8 erläutert, die durchgeführt wird, wenn der Getriebemechanismus vom stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet wird, während ein stufenweise variables Getriebe des Antriebssystems von einer dritten Gangstellung in eine erste Gangstellung runtergeschaltet wird.
[10] Diese Figur ist ein Zeitschema, das die Steueroperation von 8 erläutert, die durchgeführt wird, wenn der Getriebemechanismus aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet wird, während das stufenweise variable Getriebe aus der dritten Gangstellung in eine vierte Gangstellung raufgeschaltet wird.
[11] Diese Figur zeigt ein Beispiel für eine Änderung der Motordrehzahl infolge einer Raufschaltaktion des stufenweise variablen Getriebes.
[12] Diese Figur ist eine schematische Darstellung, die der von 1 entspricht und die den Aufbau eines Hybridfahrzeug-Antriebssystems entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[13] Diese Figur ist eine Tabelle, die der von 2 entspricht und die Gangwechselaktionen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems der Ausführungsform von 12, das in einem stufenlos variablen Gangwechselzustand und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand wirken kann, in Beziehung mit verschiedenen Kombinationen von Betriebszuständen von hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen zeigt, um die jeweiligen Gangwechselaktionen zu bewirken.
[14] Diese Figur ist ein kolineares Schema, das dem von 13 entspricht und das relative Drehzahlen der Drehelemente des Hybridfahrzeug-Antriebssystems der Ausführungsform von 12, das im stufenweise variablen Gangwechselzustand arbeiten kann, in den verschiedenen Gangstellungen zeigt.
[15] Diese Figur ist die Darstellung eines Beispiels für eine manuell zu betätigende Gangwechselzustands-Wahleinrichtung in Form eines Wippschalters 44, der als Umschalteinrichtung zum Auswählen des Gangwechselzustands vorgesehen ist.
[Nomenklatur der Elemente]

8: Verbrennungsmotor
10, 70: umschaltbarer Getriebemechanismus (Antriebssystem)
12: Getriebegehäuse (ortsfestes Element)
16: Leistungsverteilungsmechanismus
18: Leistungsübertragungs-Bauteil
20, 72: Automatikgetriebeabschnitt (stufenweise variables Automatikgetriebe)
24: Erster Planetenradsatz (Einzelritzel-Planetenradsatz)
38: Antriebsräder
50: Umschaltungs-Steuermittel
82: Ausführzeit-Steuermittel
M1: erster Elektromotor
M2: zweiter Elektromotor
C0: Schaltkupplung (Betriebszustands-Schalteinrichtung)
B0: Schaltbremse (Betriebszustands-Schalteinrichtung)

[Beste Weise zur Durchführung der Erfindung]
Mit Bezug auf die Zeichnung werden nun ausführlich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Ausführungsform 1]
1 ist eine schematische Darstellung eines umschaltbaren Getriebemechanismus 10 (im Folgenden als „Getriebemechanismus 10" bezeichnet), der als Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug vorgesehen ist und der von einer Steuereinrichtung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung gesteuert wird. Wie in 1 dargestellt, schließt der Getriebemechanismus folgendes ein: ein Eingangsdrehelement in Form einer Antriebswelle 14, die auf einer gemeinsamen Achse in einem Getriebegehäuse 12 (im folgenden als „Getriebegehäuse 12" bezeichnet) angeordnet ist, das als ortsfestes Element dient, welches an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist; einen umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der mit der Antriebswelle 14 entweder direkt oder indirekt über einen (nicht dargestellten) Schwingungen absorbierenden Dämpfer (eine Stoßdämpfereinrichtung) verbunden ist; einen stufenweise variablen Atuomatikgetriebeabschnitt 20 (im folgenden als „Automatikgetriebeabschnitt 20" bezeichnet), der als Automatikgetriebe dient und zwischen dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 und einer Ausgangswelle 22 angeordnet ist und mit dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 und der Ausgangswelle 22 über ein Leistungsübertragungs-Bauteil 18 (eine Leistungsübertragungswelle) in Reihe geschaltet ist; und ein Ausgangsdrehelement in Form der Ausgangswelle 22, die mit dem Automatikgetriebeabschnitt 20 verbunden ist. Die Ein gangswelle 12, der umschaltbare Getriebeabschnitt 11, der Automatikgetriebeabschnitt 20 und die Ausgangswelle 22 sind in Reihe geschaltet. Dieser Übertragungsmechanismus 10 eignet sich für die Verwendung in einem transversen FR-Fahrzeug (Frontmotor/Heckantriebs-Fahrzeug) und ist zwischen einer Antriebsleistungsquelle in Form eines Verbrennungsmotors 8 und einem Paar Antriebsrädern 38 angeordnet, um eine Fahrzeug-Antriebsleistung vom Verbrennungsmotor 8 über eine Differentialeinrichtung 36 (ein Enduntersetzungsgetriebe) und ein Paar Antriebsachsen an das Paar Antriebsräder 38 auszugeben, wie in 5 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die untere Hälfte des Getriebemechanismus 10, die symmetrisch in Bezug auf ihre Achse aufgebaut ist, in 1 weggelassen ist. Dies trifft auch für die anderen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen zu.
Der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 schließt Folgendes ein: einen ersten Elektromotor M1; einen Leistungsverteilungsmechanismus 16, der als Mechanismus dient, der in der Lage ist, eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8, die von der Antriebswelle 14 aufgenommen wird, mechanisch auf den ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 zu verteilen, oder die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor 8 und die Ausgangsleistung vom ersten Elektromotor M1 zusammenzufassen und die Summe dieser Ausgangsleistungen auf das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 zu übertragen; und einen zweiten Elektromotor M2, dessen Ausgangswelle mit dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18 gedreht wird. Der zweite Elektromotor M2 kann an einer beliebigen Stelle im Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18 und der Ausgangswelle 22 angeordnet sein. Jeder von den ersten und zweiten Elektromotoren M1 und M2, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, ist ein sogenannter Motor/Generator mit einer Funktion als Elektromotor und einer Funktion als Elektrogenerator. Jedoch sollte der erste Elektromotor zumindest als Elektrogenerator dienen, der in der Lage ist, elektrische Energie und eine Reaktionsleistung zu erzeugen, während der zweite Elektromotor M2 zumindest als Elektromotor dienen sollte, der in der Lage ist, eine Fahrzeug-Antriebsleistung zu erzeugen.
Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 schließt als Hauptbestandteile einen ersten Einzelritzel-Planetenradsatz 24 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von beispielsweise etwa 0,418, eine Schaltkupplung C0 und eine Schaltbremse B1 ein. Der erste Planetenradsatz 24 weist Drehelemente auf, die die aus folgendem bestehen: einem ersten Sonnenrad S1, einem ersten Planetenrad P1; einem ersten Träger CA1, der das erste Planetenrad P1 so trägt, dass das erste Planetenrad P1 um seine Achse und um die Achse des ersten Sonnenrads S1 drehbar ist, und einen ersten Zahnkranz R1, der mit dem ersten Sonnenrad S1 über das ersten Planetenrad P1 kämmt. Wenn die Zahlen der Zähne des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Zahnkranzes R1 mit ZS1 zw. ZR1 bezeichnet sind, wird das oben genannte Zähnezahlverhältnis ρ1 mit ZS1/ZR1 dargestellt.
Im Leistungsverteilungs-Mechanismus 16 ist der erste Träger CA1 mit der Eingangswelle 14 verbunden, d.h. mit dem Verbrennungsmotor 8, und das erste Sonnenrad S1 ist mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden, während der erste Zahnkranz R1 mit dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18 verbunden ist. Die Schaltbremse B0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem Getriebegehäuse 12 angeordnet, und die Schaltkupplung C0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem ersten Träger CA1 angeordnet. Wenn sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Bremse B0 ausgerückt werden, wird der Leistungsverteilungs-Mechanismus 16 in den sogenannten stufenlos variablen Gangwechselzustand (einen elektrisch eingerichteten CVT-Zustand) gebracht, in dem das erste Sonnenrad S1, der erste Träger CA1 und der erste Zahnkranz R1 sich relativ zueinander drehen können, so dass die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor 8 auf den ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 verteilt wird, und ein Teil der Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor 8 wird verwendet, um den ersten Elektromotor M1 anzutreiben, um elektrische Energie zu erzeugen, die gespeichert wird oder verwendet wird, um den zweiten Elektromotor M2 anzutreiben. In diesem stufenlos variablen Gangwechselzustand ist die Drehzahl des Leistungsübertragungsabschnitts 18 unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 8 stufenlos variabel. Das heißt, wenn der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wird auch der um schaltbare Getriebeabschnitt 11 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht, in dem der Getriebeabschnitt 11 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe dient, dessen Übersetzung γ0 (Drehzahl der Antriebswelle 14/Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18) von einem minimalen Wert γ0min bis zu einem maximalen Wert γ0max stufenlos variabel ist.
Wenn die Schaltkupplung C0 eingerückt wird, während das Fahrzeug mit Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor 8 fährt, während der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 im stufenlos variablen Gangwechselzustand ist, werden das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden, und die drei Drehelemente S1, CA1, R1 des ersten Planetenradsatzes 24 können sich als Einheit drehen, so dass der leistungsumschaltbare Getriebeabschnitt 11 in einen Gangwechselzustand mit fester Übersetzung gebracht wird, in dem der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 als Getriebe mit einer festen Übersetzung γ0 gleich 1 wirkt. Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wird das erste Sonnenrad S1 stationär gehalten und die Drehzahl des ersten Zahnkranzes R1 wird höher als die des ersten Trägers CA1, so dass der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 in einen Gangwechselzustand mit konstanter Drehzahl gebracht wird, in dem der Getriebeabschnitt 11 als Drehzahlerhöhungs-Getriebe mit einer festen Übersetzung γ0 kleiner 1, beispielsweise etwa 0,7, wirkt. Somit dienen die Schaltkupplung C0 und die. Schaltbremse B0 als Betriebszustands-Schalteinrichtung, die in der Lage ist, den umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 selektiv in entweder den stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebeabschnitt 11 als stufenlos variables Getriebe wirken kann, dessen Übersetzung stufenlos variabel ist, und in den gesperrten Zustand, in dem der Getriebeabschnitt 11 nicht als stufenlos variables Getriebe wirken kann und seine Übersetzung konstant bei einem festen Wert gehalten wird, d.h. in den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung bringen kann, in dem der Getriebeabschnitt 11 als Getriebe, das eine einzige Gangstellung mit einer einzigen Übersetzung oder eine Vielzahl von Gangstellungen mit jeweils eigenen Übersetzungen aufweist, wirken kann.
Der Automatikgetriebeabschnitt 20 schließt einen zweiten Einzelritzel-Planetenradsatz 26, einen dritten Einzelritzel-Planetenradsatz 28 und einen vierten Einzelritzel-Planetenradsatz 30 ein. Der zweite Planetenradsatz 26 weist folgendes auf: ein zweites Sonnenrad S2; ein zweites Planetenrad P2; einen zweiten Träger CA2, der das zweite Planetenrad P2 so trägt, dass das zweite Planetenrad P2 sich um seine Achse und um die Achse des zweiten Sonnenrads S2 drehen kann; und einen zweiten Zahnkranz R2, der über das zweite Planetenrad P2 mit dem zweiten Sonnenrad S2 kämmt. Der zweite Planetenradsatz 26 weist beispielsweise ein Zähnezahlverhältnis ρ2 von etwa 0,562 auf. Der dritte Planetenradsatz 28 weist folgendes auf: ein drittes Sonnenrad S3; ein drittes Planetenrad P3; einen dritten Träger CA3, der das dritte Planetenrad P3 so trägt, dass das dritte Planetenrad sich um seine Achse und um die Achse des dritten Sonnenrads S3 drehen kann; und einen dritten Zahnkranz R3, der über das dritte Planetenrad P3 mit dem dritten Sonnenrad S3 kämmt. Der dritte Planetenradsatz 28 weist beispielsweise ein Zähnezahlverhältnis ρ3 von etwa 0,425 auf. Der vierte Planetenradsatz 30 weist folgendes auf: ein viertes Sonnenrad S4; ein viertes Planetenrad P4; einen vierten Träger CA4, der das vierte Planetenrad P4 so trägt, dass das vierte Planetenrad P4 sich um sich selbst und um die Achse des vierten Sonnenrads S4 drehen kann; und einen veirten Zahnkranz R4, der über das vierte Planetenrad P4 mit dem vierten Sonnenrad S4 kämmt. Der vierte Planetenradsatz 30 weist beispielsweise eine Übersetzung ρ4 von etwa 0,421 auf. Wenn die Zahl der Zähne des zweiten Sonnenrads S2, des zweiten Zahnkranzes R2, des dritten Sonnenrads S3, des dritten Zahnkranzes R3, des vierten Sonnenrads S4 und des dritten Zahnkranzes R4 durch ZS2, ZR2, ZS3, ZR3, ZS4 bzw. ZR4 dargestellt werden, werden die oben genannten Zähnezahlverhältnisse ρ2, ρ3 und ρ4 durch ZS2/ZR2, ZS3/ZR3 bzw. ZS4/ZR4 ausgedrückt.
Im Automatikgetriebeabschnitt 20 sind das zweite Sonnenrad S2 und das dritte Sonnenrad S3 als Einheit integral aneinander befestigt, werden über eine zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18 verbunden und werden über eine erste Bremse B1 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt. Der zweite Träger CA2 wird über eine zweite Bremse B2 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt und der vierte Zahnkranz R4 wird über eine dritte Bremse B3 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt. Der dritte Zahnkranz R3 und das vierte Sonnenrad S4 sind als Einheit integral aneinander befestigt und werden über eine erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18 verbunden.
Die oben beschriebene 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 betätigte Reibkupplungseinrichtungen, die in einem herkömmlichen Fahrzeug-Automatikgetriebe verwendet werden. Jede dieser Reibkupplungseinrichtungen besteht aus einer nassen Lamellenkupplung, die eine Vielzahl von Reibplatten einschließt, die durch ein hydraulisches Stellglied aneinander gedrückt werden, oder aus einer Bandbremse, die eine Drehtrommel und ein oder zwei Bänder aufweist, die auf die Außenumfangsfläche der Drehtrommel gewunden sind und an einem Ende von einem hydraulischen Stellglied gespannt werden. Jede der Kupplungen C0–C2 und der Bremsen B0–B3 wird selektiv eingerückt, um zwei Elemente zu verbinden, zwischen denen jeweils eine Kupplung oder Bremse angeordnet ist.
In dem wie oben beschrieben aufgebauten Getriebemechanismus 10 werden eine erste Gangstellung (Erster Gang-Stellung) bis fünfte Gangstellung (Fünfter Gang-Stellung), eine Rückwärts-Gangstellung (Rückwärtsantriebsstellung) und eine Neutralstellung durch Einrückaktionen einer entsprechenden Kombination der oben beschriebenen 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 selektiv eingerichtet, wie in der Tabelle von 2 angezeigt. Diese Stellungen weisen jeweilige Übersetzungen γ (Antriebswellen-Drehzahl N_IN/Ausgangswellen-Drehzahl N_OUT) auf, die sich als geometrische Reihe ändern. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass der Leistungsverteilungs-Mechanismus 16 mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 ausgestattet ist, so dass der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 selektiv sowohl in den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung, in dem der Getriebeabschnitt 11 als Getriebe dienen kann, dessen Übersetzungsverhältnis konstant gehalten wird, als auch in den Gangwechselzustand mit stufenlos variablem Gangwechselzustand gebracht werden kann, in dem der Getriebeabschnitt 11 als stufenlos variables Getriebe dienen kann, wie oben beschrieben. Im vorliegenden Getriebemechanismus 10 besteht daher ein stufenweise variables Getriebe aus dem Automatikgetriebeabschnitt 20 und dem stufenlos variablen Getriebeabschnitt 11, der durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung gebracht werden kann. Ferner besteht ein stufenlos variables Getriebe aus dem Automatikgetriebeabschnitt 20 und dem stufenlos variablen Getriebeabschnitt 11, der in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist, wobei weder die Schaltkupplung C0 noch die Schaltbremse B0 eingerückt sind. Anders ausgedrückt, der Getriebemechanismus 10 wird durch Einrücken entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht und wird durch Ausrücken sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Bremse B0 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht. Der umschaltbare Getriebeabschnitt wird auch als Getriebe betrachtet, das zwischen dem stufenweise variablen Gangwechselzustand und dem stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet werden kann.
Wenn der Getriebemechanismus 10 beispielsweise als stufenweise variables Getriebe dient, wird die erste Gangstellung mit der höchsten Übersetzung γ1 von beispielsweise etwa 3,357 durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der dritten Bremse B3 eingerichtet, und die zweite Gangstellung mit der Übersetzung γ2 von beispielsweise etwa 2,180, die unter der Übersetzung γ1 liegt, wird durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet, wie in 2 dargestellt. Ferner wird die dritte Gangstellung mit einer Übersetzung γ3 von beispielsweise 1,424, die unter der Übersetzung γ2 liegt, durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet, und die vierte Gangstellung mit der Übersetzung γ4 von beispielsweise etwa 1,000, die unter der Übersetzung γ3 liegt, wird durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet. Die fünfte Gangstellung mit der Übersetzung γ5 von beispielsweise etwa 0,0705, was unter der Übersetzung γ4 liegt, wird durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet. Ferner wird die Rückwärtsgangstellung mit der Übersetzung γR von beispielsweise etwa 3,209, die zwischen den Übersetzungen γ1 und γ2 liegt, durch Einrückaktionen der zweiten Kupplung C2 und der dritten Bremse B3 eingerichtet. Die Neutralstellung N wird durch Einrücken nur der Schaltkupplung C0 eingerichtet.
Wenn der Getriebemechanismus 10 als stufenlos variables Getriebe wirkt, werden andererseits sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0, wie in 2 dargestellt, ausgerückt, so dass der stufenlos variable Getriebeabschnitt 11 als stufenlos variables Getriebe wirkt, während der Automatikgetriebeabschnitt 20, der mit dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 in Reihe geschaltet ist, als stufenweise variables Getriebe wirkt, wodurch die Geschwindigkeit der Drehbewegung, die auf den Automatikgetriebeabschnitt 20 übertragen wird, der in eine der ersten bis vierten Gangstellungen gebracht ist, d.h. die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18, stufenlos verändert wird, so dass die Übersetzung des Antriebssystems, wenn der Automatikgetriebeabschnitt 20 in eine der Gangstellungen gebracht wird, über einen vorgegebenen Bereich stufenlos variabel ist. Somit ist die Übersetzung des Automatikgetriebeabschnitts 20 über benachbarte Gangstellungen hinweg stufenlos variabel, wodurch die Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10 stufenlos variabel ist.
Das kolineare Schema von 3 zeigt durch gerade Linien eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in den jeweiligen Gangstellungen des Getriebemechanismus 10, der aus dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der als stufenlos variabler Getriebeabschnitt oder als erster Gangwechselabschnitt wirkt, und dem Automatikgetriebeabschnitt 20, der als stufenweise variabler Gangwechselabschnitt oder zweiter Gangwechselabschnitt wirkt, besteht. Das kolineare Schema von 3 ist ein rechtwinkliges zweidimensionales Koordinatensystem, in dem die Zähnezahlverhältnisse ρ der Planetenradsätze 24, 26, 28 30 entlang der horizontalen Achse aufgetragen sind, während die relativen Drehzahlen der Drehelemente entlang der vertikalen Achse aufgetragen sind. Die untere der drei horizontalen Linien X1, X2, XG, d.h. die horizontale Linie X1, zeigt die Drehzahl 0 an, während die obere der drei horizontalen Linien, d.h. die horizontale Linie X2, die Drehzahl 1,0 anzeigt, d.h. die Betriebsdrehzahl NE des Verbrennungsmotors 8, der mit der Antriebswelle 14 verbunden ist. Die horizontale Linie XG zeigt die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18 an. Drei vertikale Linien Y1, Y2 und Y3, die dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11 entsprechen, stellen jeweils die relativen Drehzahlen eines zweiten Drehelements (eines zweiten Elements) RE2 in Form des ersten Sonnenrads S1, eines ersten Drehelements (eines ersten Elements) RE1 in Form des ersten Trägers CA1 und eines dritten Drehelements (eines dritten Elements) RE3 in Form des ersten Zahnkranzes R1 dar. Die Abstände zwischen Benachbarten von den vertikalen Linien Y1, Y2 und Y3 werden durch das Zähnezahlverhältnis ρ1 des ersten Planetenradsatzes 24 bestimmt. Das heißt, der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 entspricht „1 ", während der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Zähnezahlverhältnis ρ1 entspricht. Ferner stellen fünf vertikale Linien Y4, Y5, Y6, Y7 und Y8, die dem Automatikgetriebeabschnitt 20 entsprechen, jeweils die relativen Drehzahlen eines vierten Drehelements (eines vierten Elements) RE4 in Form der zweiten und dritten Sonnenräder S2, S3, die integral aneinander befestigt sind, eines fünften Drehelements (eines fünften Elements) RE5 in Form des zweiten Trägers CA2, eines sechsten Drehelements (eines sechsten Elements) RE6 in Form des vierten Zahnkranzes R4, eines siebten Drehelements (eines siebten Elements) RE7 in Form des zweiten Zahnkranzes R2 und dritter und vierter Träger CA3, CA4, die integral aneinander befestigt sind, und eines achten Drehelements (eines achten Elements) RE8 in Form des dritten Zahnkranzes und des vierten Sonnenrads, die integral aneinander befestigt sind, dar. Die Abstände zwischen Benachbarten von den vertikalen Linien Y4 bis Y8 werden von den Zähnezahlverhältnissen ρ2, ρ3 und ρ4 der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze 26, 28, 30 bestimmt. Das heißt, die Abstände zwischen dem Sonnenrad und dem Träger der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze 26 28, 30 entsprechen jeweils „1", während die Abstände zwischen dem Träger und dem Zahnkranz dieser Planetenradsätze 26, 28, 30 jeweils dem Zähnezahlverhältnis ρ entsprechen, wie in 3 dargestellt.
Wie im kolinearen Schema von 3 dargestellt, ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 des Getriebemechanismus 10 so ausgelegt, dass der erste Träger CA1, der eines der drei Drehelemente des ersten Planetenradsatzes 24 ist, integral an der Antriebswelle 14 befestigt ist und über die Schaltkupplung C0 selektiv mit einem anderen Drehelement in Form des ersten Sonnenrads S1 verbunden wird, und dieses Drehelement in Form des ersten Sonnenrads S1 am ersten Elektromotor M1 befestigt ist und über die Schaltbremse B0 selektiv am Getriebegehäuse 12 befestigt wird, während das dritte Drehelement in Form des ersten Zahnkranzes R1 am Leistungsübertragungs-Bauteil 18 und am zweiten Elektromotor M2 befestigt ist, so dass die Drehbewegung der Antriebswelle 14 über das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 auf das Automatikgetriebe 20 (den stufenweise variablen Getriebeabschnitt) übertragen wird. Die Beziehung zwischen den Drehzahlen des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Zahnkranzes R1 wird durch eine schräge gerade Linie L0 dargestellt, die durch einen Schnittpunkt zwischen den Linien Y2 und X2 verläuft. Wenn der Leistungsverteilungsmechanismus 16 durch Ausrückaktionen der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wird beispielsweise die Drehzahl des ersten Sonnenrads S1, die von einem Schnittpunkt zwischen der Linie L0 und der vertikalen Linie Y1 dargestellt wird, durch Steuern der Reaktionskraft, die durch Betätigung des ersten Elektromotors M1, um elektrische Energie zu erzeugen, erzeugt wird, angehoben oder gesenkt, so dass die Drehzahl des ersten Zahnkranzes R1, die vom Schnittpunkt zwischen der Linie L0 und der vertikalen Linie Y3 dargestellt wird, erhöht oder gesenkt wird. Wenn die Schaltkupplung C0 eingerückt wird, werden das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird in den Nicht-Differentialzustand gebracht, in dem die oben genannten drei Drehelemente als Einheit gedreht werden, so dass die Linie L0 an der horizontalen Linie X2 ausgerichtet wird, so dass das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 bei einer Geschwindigkeit gedreht wird, die der Drehzahl NE des Verbrennungsmotors entspricht. Wenn die Schaltbremse B0 eingerückt wird, wird dagegen die Drehung des ersten Sonnenrads X1 angehalten, und der Leistungsverteilungs-Mechanismus 16 wird in den Nicht-Differentialzustand gebracht und dient als drehzahlerhöhender Mechanismus, so dass die Linie L0 in dem in 3 dargestellten Zustand schräg verläuft, wodurch die Drehzahl des ersten Zahnkranzes R1, d.h. die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18, die vom Schnittpunkt zwischen den Linien L0 und Y3 dargestellt ist, über die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors erhöht und an den Automatikgetriebeabschnitt 20 übertragen wird.
Wenn die erste Kupplung C1 und die dritte Bremse B3 eingerückt werden, wird der Automatikgetriebeabschnitt 20 in die erste Gangstellung gebracht. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der ersten Gangstellung wird von einem Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, und einer schrägen geraden Linie L1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y8, die für die Drehzahl des achten Drehelements RE8 steht, und der horizontalen Linie X2 verläuft, und einem Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die für die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 steht, und der horizontalen Linie X1 bestimmt, wie in 3 dargestellt. Ebenso wird die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der zweiten Gangstellung, die durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet wird, von einem Schnittpunkt zwischen einer schrägen geraden Linie L2, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, die für die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 steht, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, dargestellt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der dritten Gangstellung, die durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen der schrägen geraden Linie L3, die durch diese Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, dargestellt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der vierten Gangstellung, die durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird von einem Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L4, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des siebten Drehelements RE7, das an der Ausgangswelle befestigt ist, anzeigt, dargestellt. In den ersten bis vierten Gangstellungen, in denen die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand gebracht wird, wird das achte Drehelement RE8 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die der Motordrehzahl NE entspricht, und zwar mit der Antriebskraft, die vom Leistungsverteilungs-Mechanismus 16 empfangen wird. Die Drehzahl der Ausgangs welle 22 in der fünften Gangstellung, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L5, die durch diese Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des siebten Drehelements RE7, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, anzeigt, dargestellt.
4 zeigt Signale, die von einer elektronischen Steuereinrichtung 40 empfangen werden, welche vorgesehen ist, um den Getriebemechanismus 10 zu steuern, sowie Signale, die von der elektronischen Steuereinrichtung 40 erzeugt werden. Diese elektronische Steuereinrichtung 40 schließt einen sogenannten Mikrorechner ein, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle einschließt, und ist dafür ausgelegt, die Signale entsprechend den im ROM hinterlegten Programmen zu verarbeiten, während sie eine Zwischenspeicherfunktion des ROM verwendet, um Hybridantriebssteuerungen des Verbrennungsmotors 8 und der Elektromotoren M1 und M2 sowie Antriebssteuerungen, wie Gangwechselsteuerungen des Automatikgetriebes 20, auszuführen.
Die elektronische Steuereinrichtung 40 ist dafür ausgelegt, von verschiedenen Sensoren und Schaltern, die in 4 dargestellt sind, verschiedene Signale zu empfangen, wie: ein Signal, das die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors anzeigt; ein Ausgangssignal, das eine aktuell ausgewählte Betätigungsstellung eines Gangschalthebels anzeigt; ein Signal, das die Betriebsdrehzahl NE des Verbrennungsmotors 8 anzeigt; ein Signal, das einen Wert anzeigt, der eine ausgewählte Gruppe von Vorwärtsantriebsstellungen des Getriebemechanismus 10 anzeigt; ein Signal, das einen M-Modus (Motorantriebsmodus) anzeigt; ein Signal, das zeigt, dass eine Klimaanlage arbeitet; ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, die der Drehzahl der Ausgangswelle 22 entspricht; ein Signal, das die Temperatur eines Arbeitsöls des Automatikgetriebeabschnitts 20 anzeigt; ein Signal, das anzeigt, dass eine Seitenbremse betätigt wird; ein Signal, das anzeigt, dass eine Fußbremse betätigt wird; ein Signal, das die Temperatur eines Katalysators anzeigt; ein Signal, das den Betätigungswinkel eines Gaspedals anzeigt; ein Signal, das einen Nockenwinkel anzeigt; ein Signal, das die Auswahl eines Schnee-Antriebsmodus anzeigt; ein Signal, das einen Längs-Beschleunigungswert des Fahrzeugs anzeigt; ein Signal, welches das Gewicht des Fahrzeugs anzeigt; Signale, welche die Drehzahlen der Antriebsräder des Fahrzeugs anzeigen; ein Signal, das den Betriebszustand eines Schalters für den stufenweise variablen Gangwechsel zeigt, der vorgesehen ist, um den Getriebemechanismus 10 in den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung zu bringen, in dem der Getriebemechanismus 10 als stufenweise variables Getriebe dient; und ein Signal, das einen Schalter für den stufenlos variablen Gangwechsel anzeigt, der vorgesehen ist, um den Getriebemechanismus 50 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen, in dem der Getriebemechanismus 10 als stufenlos variables Getriebe dient. Die elektronische Steuereinrichtung 40 ist ferner dafür ausgelegt, verschiedene Signale zu erzeugen, wie: ein Signal um ein Drosselklappen-Stellglied anzusteuern, um den Öffnungswinkel einer Drosselklappe zu steuern; ein Signal um den Druck eines Laders einzustellen; ein Signal, um die elektrische Klimaanlage anzusteuern; ein Signal zum Steuern einer Zündeinrichtung, um den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 zu steuern; Signale um die Elektromotoren M1 und M2 zu betätigen; ein Signal um einen Gangwechselbereichs-Anzeiger zu betätigen, um die ausgewählte Betätigungsstellung des Gangschalthebels anzuzeigen; ein Signal, um einen Zähnezahlverhältnis-Anzeiger zu betätigen, um das ausgewählte Zähnezahlverhältnis anzuzeigen; ein Signal um einen Schneemodus-Anzeiger zu betätigen, um die Auswahl des Schnee-Antriebsmodus anzuzeigen; ein Signal um ein ABS-Stellglied zu betätigen, um eine Antiblockierbremsung der Räder durchzuführen; ein Signal um einen M-Modus-Anzeiger zu betätigen, um die Auswahl des M-Modus anzuzeigen; Signale um magnetisch betätigte Ventile zu betätigen, die in einer Hydrauliksteuereinrichtung 42 enthalten sind, welche vorgesehen ist, um die hydraulischen Stellglieder von hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen des Leistungsverteilungs-Mechanismus 16 und des Automatikgetriebeabschnitts 20 zu steuern; ein Signal, um eine elektrische Ölpumpe zu betätigen, die als Hydraulikdruckquelle für die Hydrauliksteuereinheit 42 verwendet wird; ein Signal, um eine elektrische Heizung anzusteuern, und ein Signal, das an einen Tempomat-Computer ausgegeben wird.
5 ist ein Funktions-Blockschema zur Erläuterung wichtiger Steuerfunktionen, die von der elektronischen Steuereinrichtung 40 ausgeführt werden. Wie in 5 dargestellt, schließt ein Umschaltungs-Steuermittel 50 ein Mittel 62 für die Bestimmung eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit, ein Mittel 64 für die Bestimmung eines Fahrens mit hoher Ausgangsleistung und ein Mittel 66 für die Funktionsdiagnose des elektrischen Wegs ein und ist dafür ausgelegt, den umschaltbaren Getriebemechanismus 10 aufgrund der vorgegebenen Fahrzeugbedingung zwischen dem stufenlos variablen Gangwechselzustand und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten. Ein Hybridsteuermittel 52 ist dafür ausgelegt, den Verbrennungsmotor 8 so zu steuern, dass er mit hohem Wirkungsgrad läuft, und den ersten Elektromotor M1 und/oder den zweiten Elektromotor M2 so zu steuern, dass das Verhältnis der Antriebskraft, die vom Verbrennungsmotor 8 und vom ersten Elektromotor M1 und/oder vom zweiten Elektromotor M2 erzeugt wird, zu optimieren, um dadurch die Übersetzung γ0 des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11, der als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe wirkt, zu steuern, während der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist, d.h. während der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist. Ein Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel ist dafür ausgelegt, aufgrund der von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer Ausgabe T_OUT des Automatikgetriebeabschnitts 20 und entsprechend einem Gangwechsel-Grenzlinienkennfeld, das im Speichermittel 56 hinterlegt und in 6 dargestellt ist, zu bestimmen, ob eine Gangwechselaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20 stattfinden sollte. Das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel weist den Automatikgetriebeabschnitt 20 an, automatisch entsprechend der oben genannten Bestimmung einen Gangwechsel vorzunehmen.
Das oben genannte Mittel 62 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit ist dafür ausgelegt, zu bestimmen, ob die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V einen vorgegebenen Geschwindigkeitswert V1 erreicht hat, bei dem es sich um einen oberen Grenzwert handelt, oberhalb dessen bestimmt wird, dass das Fahrzeug sich in einem Hochgeschwindigkeits-Fahrzustand befindet. Das oben genannte Mittel 64 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Ausgangsleistung ist dafür ausgelegt zu bestimmen, ob ein auf die Antriebskraft bezogener Wert, wie das Ausgangsmoment T_OUT des Automatikgetriebes 20, der auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogen ist, einen vorgegebenen Ausgangsmomentwert T1 erreicht hat, bei dem es sich um einen oberen Grenzwert handelt, oberhalb dessen bestimmt wird, dass das Fahrzeug sich einem Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet. Das oben genannte Funktionsdiagnosemittel 66 für den elektrischen Weg ist dafür ausgelegt zu bestimmen, ob die Funktion der Komponenten des Getriebemechanismus 10, die dazu dienen, den stufenlos variablen Gangwechselzustand einzurichten, schlechter geworden ist. Diese Bestimmung durch das Diagnosemittel 66 beruht auf der funktionellen Verschlechterung von Komponenten, die mit dem elektrischen Weg in Zusammenhang stehen, auf dem elektrische Energie, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, in mechanische Energie umgewandelt wird. Beispielsweise wird die Bestimmung aufgrund eines Versagens oder einer funktionellen Verschlechterung oder eines Defekts aufgrund eines Versagens oder einer niedrigen Temperatur des ersten Elektromotors M1, des zweiten Elektromotors M2, des Wechselrichters 58, der elektrischen Engeriespeichereinrichtung 60 und der elektrischen Leiter, welche diese Komponenten verbinden, durchgeführt.
Der oben genannte auf die Antriebskraft bezogene Wert ist ein Parameter, der der Antriebskraft des Fahrzeugs entspricht, wobei es sich um das Ausgangsmoment T_OUT des Automatikgetriebeabschnitts 20, ein Ausgangsmoment T_E des Verbrennungsmotors 8 oder einen Beschleunigungswert des Fahrzeugs handeln kann, ebenso wie um ein Antriebsmoment oder eine Antriebskraft der Antriebsräder 38. Das Verbrennungsmotor-Drehmoment Te kann ein aktueller Wert sein, der aufgrund des Verstellwegs des Gaspedals oder des Öffnungswinkels der Drosselklappe (oder der Ansaugluftmenge, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder der eingespritzten Kraftstoffmenge) und der Verbrennungsmotor-Drehzahl NE berechnet wird, oder ein geschätzter Wert des Verbrennungsmotor-Drehmoments Te oder die erforderliche Fahrzeug-Antriebskraft, die aufgrund des Verstellwegs des Gaspedals durch den Fahrer des Fahrzeugs oder den Verstellwinkel der Drosselklappe berechnet wird. Das Fahrzeug-Antriebsmoment kann nicht nur aufgrund des Ausgangsmoments T_OUT usw., sondern auch aufgrund des Verhältnisses der Differentialeinrichtung 36 und des Radius der Antriebsräder 38 berechnet werden oder kann direkt von einem Momentsensor oder dergleichen erfasst werden. Das heißt, das Mittel 64 zum Bestimmen eines Fahrens des Fahrzeugs bei hoher Ausgangsleistung erfasst den Zustand des Fahrens des Fahrzeugs mit hoher Ausgangsleistung aufgrund des auf die Antriebskraft bezogenen Parameters, der direkt oder indirekt die Fahrzeug-Antriebskraft anzeigt.
Das Schnellgang-Bestimmungsmittel 68 ist dafür ausgelegt zu bestimmen, ob die Gangstellung, in die der Getriebemechanismus 10 aufgrund der erfassten Fahrzeugbedingung und entsprechend dem Gangwechsel-Grenzlinienkennfeld, das im Gangwechselkennfeld-Speichermittel 56 hinterlegt und in 6 dargestellt ist, geschaltet werden soll, eine Schnellgangstellung, beispielsweise die fünfte Gangstellung, ist. Diese Bestimmung wird durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine von der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 eingerückt werden soll, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen. Während der Getriebemechanismus 10 insgesamt in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wird die Schaltkupplung C0 eingerückt, um den Getriebemechanismus 10 in eine von der ersten Gangstellung bis vierten Gangstellung zu bringen, während die Schaltbremse B0 eingerückt wird, um den Getriebemechanismus in die fünfte Gangstellung zu bringen.
Das Gangwechsel-Steuermittel 50 bestimmt unter einer der folgenden vorgegebenen Bedingungen oder in einem der folgenden vorgegebenen Fälle, dass die Fahrzeugbedingung die stufenweise variable Gangwechselregion ist: wenn das Mittel 62 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit bestimmt hat, dass sich das Fahrzeug im Hochgeschwindigkeits-Fahrzustand befindet; wenn das Mittel 64 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Ausgangsleistung bestimmt hat, dass das Fahrzeug sich in einem Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet; und wenn das Funktionsdiagnosemittel 66 für den elektrischen Wewg bestimmt hat, dass die Funktion des elektrischen Wegs sich verschlechtert hat. In diesem Fall verhindert das Gangwechsel-Steuermittel 50 die Funktion des Hybridsteuermittels 52, d.h. sie verhindert, dass das Hybridsteuermittel 52 die Hybridsteuerung oder die stufenlos variable Gang wechselsteuerung durchführt, und weist das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel an, vorgegebene Steueroperationen für einen stufenweisen Gangwechsel durchzuführen, beispielsweise eine Operation, die anweist, das Automatikgetriebe 20 automatisch in die Gangstellung zu bringen, die entsprechend dem Gangwechsel-Grenzlinienkennfeld, das im Gangwechselkennfeld-Speichermittel 56 hinterlegt und in 6 dargestellt ist, ausgewählt wird. Die Tabelle von 2 zeigt die Kombinationen der Betriebszustände der hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen, d.h. C0, C1, C2, B0, B1, B2 und B3, die den jeweiligen Schaltstellungen entsprechen. In diesem Fall wirkt daher der Getriebemechanismus 10 insgesamt, der aus dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 und dem Automatikgetriebe 20 besteht, als sogenanntes stufenweise variables Automatikgetriebe und führt die in der Tabelle von 2 dargestellten automatischen Gangwechselaktionen durch.
Wenn das Schnellgang-Bestimmungsmittel 68 bestimmt, dass der ausgewählte Gang die fünfte Gangstellung ist, während das Mittel 62 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit bestimmt, dass das Fahrzeug sich im Hochgeschwindigkeits-Fahrzustand befindet, oder während das Mittel 64 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Ausgangsleistung bestimmt, dass das Fahrzeug sich im Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet, gibt das Umschaltungs-Steuermittel 50 eine Anweisung an die Hydrauliksteuereinrichtung 42 aus, die Schaltkupplung C0 auszurücken und die Schaltbremse B0 einzurücken, damit der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 als Hilfsgetriebe mit einer festen Übersetzung γ0 von beispielsweise 0,7 wirken kann, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt in die Schnellgangstellung, die sogenannte „Overdrive-Gangstellung" mit einer Untersetzung unter 1,0 gebracht wird. Wenn das Mittel 64 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Ausgangsleistung bestimmt, dass das Fahrzeug sich im Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet, und wenn das Schnellgang-Bestimmungsmittel 68 nicht bestimmt, dass die ausgewählte Gangstellung die Fünfter Gang-Stellung ist, weist das Umschaltungs-Steuermittel 50 die Hydrauliksteuereinheit 42 an, die Schaltkupplung C0 einzurücken und die Schaltbremse B0 auszurücken, damit der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 als Hilfsgetriebe mit einer festen Übersetzung γ0 von beispielsweise 1 dienen kann, so dass der Getriebe abschnitt 10 insgesamt in eine Langsamgangstellung mit einer Übersetzung von nicht unter 1,0 gebracht werden kann. Somit bringt das Umschaltungs-Steuermittel 50 den Getriebemechanismus 10 unter jeder der oben beschriebenen vorgegebenen Bedingungen in den stufenweise variablen Gangwechselzustand und bringt den umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der als Hilfsgetriebe wirkt, selektiv in die Schnellgangstellung oder eine niedrige Gangstellung, während der Automatikgetriebeabschnitt 20, der mit dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 in Reihe geschaltet ist, als stufenweise variables Getriebe dienen kann, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt als sogenanntes stufenweise variables Automatikgetriebe wirkt.
Der obere Fahrzeuggeschwindigkeits-Grenzwert V1 für die Fahrzeuggeschwindigkeit wird beispielsweise so bestimmt, dass der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher ist als der Grenzwert V1. Diese Bestimmung ist wirkungsvoll, um die Gefahr einer Verschlechterung der Kraftstoffausnutzung des Fahrzeugs zu minimieren, falls der Getriebemechanismus 10 bei einer relativ hohen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht würde. Der obere Ausgangsmoment-Grenzwert T1 wird abhängig von den Betriebskennlinien des ersten Elektromotors M1 bestimmt, der klein ist und dessen maximale Ausgangsleistung an elektrischer Energie relativ niedrig ist, so dass das Reaktionsmoment des ersten Elektromotors nicht so groß ist, wenn die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor relativ hoch ist, während das Fahrzeug mit hoher Ausgangsleistung fährt. Wenn das Fahrzeug sich dagegen im Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet, wird der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand (den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung) und nicht in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht, so dass sich die Verbrennungsmotor-Drehzahl NE mit einer Raufschaltaktion des Automatikgetriebes 20 ändert, was eine angenehme rhythmische Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl NE beim Raufschalten des Automatikgetriebeabschnitts 20 sicherstellt, wie in 11 dargestellt. In diesem Zusammenhang sein darauf hingewiesen, dass es, wenn der Verbrennungsmotor sich im Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet, wichtiger ist, den Wunsch des Fahrers nach verbesserter Ansteuerbarkeit des Fahrzeugs zu erfüllen als den Wunsch des Fahrers nach verbesserter Kraftstoffausnutzung.
Das Umschaltungs-Steuermittel 50 gibt jedoch eine Anweisung an die Hydrauliksteuereinheit 42 aus, sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Bremse B0 auszurücken, um den umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen, wenn der Getriebemechanismus 10 insgesamt normal in seinem stufenlos variablen Gangwechselzustand wirken kann, d.h. wenn das Mittel 62 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit nicht bestimmt, dass das Fahrzeug sich im Hochgeschwindigkeits-Fahrzustand befindet, und wenn das Diagnosemittel 66 für die Funktion des elektrischen Wegs nicht bestimmt, dass die Funktion des elektrischen Wegs verschlechtert ist. In diesem Fall erlaubt das Umschaltungs-Steuermittel 50 dem Hybridsteuermittel 52, die Hybridsteuerung durchzuführen, und gibt eine Anweisung an das Steuermittel 54 für den stufenweise variable Gangwechsel aus, den Automatikgetriebeabschnitt 20 in der vorgegebenen Gangstellung zu halten, die für die stufenlos variable Gangwechselsteuerung ausgewählt wurde, oder zuzulassen, dass der Automatikgetriebeabschnitt 20 automatisch in die Gangstellung geschaltet wird, die entsprechend dem Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld, das in dem Gangwechselkennfeld-Speichermittel 56 hinterlegt und in 6 dargestellt ist, ausgewählt wurde. In diesem Fall wird der Automatikgetriebeabschnitt 20 unter der Steuerung des Steuermittels 50 für einen stufenweise variablen Gangwechsel entsprechend der geeigneten Kombination aus Einrückzuständen der Reibkupplungseinrichtungen, die in 2 angegeben sind, abgesehen von den Kombinationen der Einrückungszustände der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0, automatisch einem Gangwechsel unterzogen. Somit ermöglicht das Umschaltungs-Steuermittel 50 unter der vorgegebenen Fahrzeugbedingung, dass der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 im stufenlos variablen Gangwechselzustand wirkt, wo er als stufenlos variables Getriebe dient, während der Automatikgetriebeabschnitt 20, der mit dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 in Reihe geschaltet ist, als stufenweise variables Getriebe dient, so dass die Geschwindigkeit der Drehbewegung, die auf den Automatikgetriebeabschnitt 20 übertragen wird, der entweder in die Erster Gang-, Zweiter Gang-, Dritter Gang- oder Vierter Gangstellung gebracht wird, d.h. die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18, stufenlos verändert wird, so dass die Übersetzung des Antriebssystems, wenn der Automatikgetriebeabschnitt 20 in eine dieser Gangstellungen gebracht wird, über einen vorgegebenen Bereich stufenlos variabel ist. Somit ist die Drehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 über benachbarte Gangstellungen hinweg stufenlos variabel, wodurch die Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10 stufenlos variabel ist.
Das Hybridsteuermittel 52 steuert den Verbrennungsmotor 8 so, dass dieser mit hohem Wirkungsgrad betrieben wird, und steuert den ersten Elektromotor M1 und/oder den zweiten Elektromotor M2 so, dass das Verhältnis der Antriebskräfte, die vom Verbrennungsmotor 8 und vom ersten Elektromotor M1 und/oder vom zweiten Elektromotor M2 erzeugt werden, optimiert wird. Beispielsweise berechnet das Hybridsteuermittel 52 die Ausgangsleistung, die vom Fahrer bei der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gefordert wird, aufgrund des Verstellwegs des Gaspedals und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und berechnet eine erforderliche Fahrzeug-Antriebskraft aufgrund der berechneten erforderlichen Ausgangsleistung und die Menge an elektrischer Energie, die vom Elektromotor erzeugt werden muss. Aufgrund der errechneten erforderlichen Fahrzeug-Antriebskraft berechnet das Hybridsteuermittel 52 die gewünschte Verbrennungsmotor-Drehzahl NE und die Gesamtausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 und steuert die aktuelle Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 und die vom Elektromotor erzeugte Menge an elektrischer Energie entsprechend der errechneten gewünschten Drehzahl NE und der Gesamtausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8. Das Hybridsteuermittel 52 ist dafür ausgelegt, die oben beschriebene Hybridsteuerung durchzuführen, während es die aktuell ausgewählte Gangstellung des Automatikgetriebeabschnitts 20 berücksichtigt, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs und die Kraftstoffausnutzung des Verbrennungsmotors 8 zu verbessern. Bei der Hybridsteuerung wird der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 so gesteuert, dass er als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe dient, um die Verbrennungsmotor-Drehzahl NE und die Fahrzeuggeschwindigkeit V für einen effizienten Betrieb des Verbrennungsmotors 8 und die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18, die von der ausgewählten Gangstellung des Automatikgetriebeabschnitts 20 bestimmt wird, optimal zu koordinieren. Das heißt, das Hybridsteuermittel 52 bestimmt einen Zielwert für die Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10 so, dass der Verbrennungsmotor 8 entsprechend einer gespeicherten optimalen Kraftstoffausnutzungs-Kurve betrieben wird. Die gespeicherte optimale Kraftstoffausnutzungs-Kurve ermöglicht sowohl den gewünschten Betriebswirkungsgrad als auch die optimale Kraftstoffausnutzung durch den Verbrennungsmotor 8. Das Hybridsteuermittel 52 steuert die Übersetzung γ0 des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11, um den Zielwert der Gesamtübersetzung γT zu erreichen, so dass die Gesamtübersetzung γT innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, beispielsweise zwischen 13 und 0,5, gesteuert werden kann.
Bei der Hybridsteuerung steuert das Hybridsteuermittel 52 einen Wechselrichter 58 so, dass die elektrische Energie, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, der Speichereinrichtung 60 für elektrische Energie und dem zweiten Elektromotor M2 durch den Wechselrichter zugeführt wird, so dass der größte Teil der Antriebskraft, die vom Verbrennungsmotor 8 erzeugt wird, mechanisch auf das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 übertragen wird, während der übrige Teil der Antriebskraft vom ersten Elektromotor M1 verbraucht wird, um diesen Teil in elektrische Energie umzuwandeln, die über den Wechselrichter 58 zum zweiten Elektromotor M2 oder zum ersten Elektromotor M1 geliefert wird, so dass der zweite Elektromotor M2 oder der erste Elektromotor M1 mit der zugeführten elektrischen Energie betrieben werden, um mechanische Energie zu erzeugen, die auf das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 übertragen wird. Somit ist das Antriebssystem mit einem elektrischen Weg ausgestattet, auf dem elektrische Energie, die durch Umwandlung eines Teils einer Antriebskraft des Verbrennungsmotors 8 erzeugt wird, in mechanische Energie umgewandelt wird. Es sei auch darauf hingewiesen, dass das Hybridsteuermittel 52 in der Lage ist, einen Elektromotor-Antriebsmodus einzurichten, in dem das Fahrzeug vom Elektromotor, der als Antriebsleistungsquelle verwendet wird, unter Nutzung der elektrischen CVT-Funktion des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11, unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor 8 gerade nicht betrieben wird oder sich im Leerlauf befindet.
6 zeigt ein Beispiel für das Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld (die Beziehung), das im Gangwechselkennfeld-Speichermittel 56 hinterlegt ist und verwendet wird, um zu bestimmen, ob im Automatikgetriebeabschnitt 20 ein Gangwechsel stattfinden sollte. Dieses Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld ist ein einem rechtwinkligen zweidimensionalen Koordinatensystem mit zwei Achsen, die den jeweiligen Parametern entsprechen, d.h. der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einem auf die Antriebskraft bezogenen Wert in Form des Ausgangsmoments T_OUT des Automatikgetriebeabschnitts 20, definiert. In 6 sind durchgezogene Linien Raufschalt-Grenzlinien und Punkt/-Strich-Linien sind Runterschalt-Grenzlinien. Durchbrochene Linien in 6 sind Grenzlinien, welche eine stufenweise variable Gangwechselregion und eine stufenlos variable Gangwechselregion definieren, die von dem Umschaltungs-Steuermittel 50 verwendet werden. Diese Grenzlinien stellen den oberen Fahrzeuggeschwindigkeits-Grenzwert V1 und den oberen Ausgangsleistungs-Grenzwert T1 dar und dienen jeweils als Grenzlinie für ein Fahren mit hoher Geschwindigkeit zum Bestimmen, ob die Fahrzeugbedingung der Hochgeschwindigkeits-Fahrzustand ist, und als Grenzlinie für ein Fahren mit hoher Ausgangsleistung zum Bestimmen, ob die Fahrzeugbedingung der Fahrzeugstand mit hoher Ausgangsleistung ist. 6 zeigt auch Zweipunkt/Strich-Linien, bei denen es sich um Grenzlinien handelt, die in Bezug auf die durchbrochenen Linien um einen geeigneten Betrag für die Steuerungshysterese versetzt sind, so dass die durchbrochenen Linien und die Zweipunkt/Strich-Linien selektiv als Grenzlinien verwendet werden. Somit zeigt 6 auch ein gespeichertes Umschaltgrenzlinien-Kennfeld (eine Beziehung), das vom Umschaltungs-Steuermittel 50 verwendet wird, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug im stufenweise variablen Gangwechselzustand oder im stufenlos variablen Gangwechselzustand befindet, je nachdem, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Ausgangsmoment T_OUT höher sind als die vorgegebenen oberen Grenzwerte V1, T1. Daher kann die Fahrzeugbedingung entsprechend diesem Umschaltgrenzlinien-Kennfeld und aufgrund der aktuellen Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Ausgangsmoments T_OUT bestimmt werden. Dieses Umschaltgrenzlinien-Kennfeld kann ebenso wie das Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld im Gangwechselkennfeld-Speichermittel 56 hinterlegt sein. Das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld kann mindestens eine der Grenzlinien einschließen, die für den oberen Fahr zeuggeschwindigkeits-Grenzwert V1 und den oberen Ausgangsmoment-Grenzwert T1 stehen, und muss nur einen der beiden Parameter V und T_OUT verwenden. Das Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld und das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld können durch gespeicherte Gleichungen für einen Vergleich der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit V mit dem Grenzwert V1 und einen Vergleich des aktuellen Ausgangsmoments T_OUT mit dem Grenzwert T1 ersetzt werden.
Die von den durchbrochenen Linien in 6 dargestellten Umschaltgrenzlinien, die über das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld für den Automatikgetriebeabschnitt 20 gelegt sind, beruhen auf einem gespeicherten Gangwechselregion-Umschaltungskennfeld (einer Beziehung), das in 7 dargestellt ist und das Grenzlinien darstellt, welche die stufenweise variable Gangwechselregion und die stufenlos variable Gangwechselregion in einem zweidimensionalen Koordinatensystem mit zwei Achsen, welche jeweils Parametern in Form der Verbrennungsmotor-Drehzahl NE und des Verbrennungsmotor-Drehmoments TE entsprechen, definieren. Anders ausgedrückt, das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 wird aufgrund des Gangwechselregion-Umschaltungskennfelds von 7 erhalten. Das Umschaltungs-Steuermittel 50 kann das Gangwechselregion-Umschaltungskennfeld von 7 anstelle des Gangwechselgrenzlinien-Kennfelds von 6 verwenden, um zu bestimmen, ob die erfasste Fahrzeugbedingung der stufenlos variablen oder stufenweise variablen Gangwechselregion entspricht.
Die stufenweise variable Gangwechselregion, die vom Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld von 6 definiert ist, ist als Region mit hohem Drehmoment definiert, in der das Ausgangsmoment T_OUT nicht unter dem vorgegebenen oberen Grenzwert T1 liegt, oder als Hochgeschwindigkeitsregion, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht unter dem vorgegebenen oberen Grenzwert V1 liegt. Somit wird die stufenweise variable Gangwechselsteuerung bewirkt, wenn das Drehmoment TE des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise hoch ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V vergleichsweise hoch ist, während die stufenlos variable Gangwechselsteuerung bewirkt wird, wenn das Drehmoment TE des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise niedrig ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V vergleichsweise niedrig ist, d.h. wenn der Verbrennungs motor 8 im normalen Ausgangsleistungszustand ist. Ebenso ist die stufenweise variable Gangwechselregion, die durch das Gangwechselregion-Umschaltungskennfeld von 7 definiert ist, als Region mit hohem Drehmoment definiert, in der das Verbrennungsmotor-Drehmoment TE nicht unter dem vorgegebenen oberen Grenzwert TE1 liegt, oder als Hochgeschwindigkeitsregion, in der die Verbrennungsmotor-Drehzahl NE nicht unter dem vorgegebenen oberen Grenzwert NE1 liegt, oder sie ist alternativ als Region mit hoher Ausgangsleistung definiert, in der die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor 8, die aufgrund des Verbrennungsmotor-Drehmoments TE und der Drehzahl NE berechnet wird, nicht unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Somit wird die stufenweise variable Gangwechselsteuerung bewirkt, wenn das Drehmoment TEE, die Drehzahl NE oder die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor 8 vergleichsweise hoch ist, während die stufenlos variable Gangwechselsteuerung bewirkt wird, wenn das Drehmoment TE_E, die Drehzahl NE oder die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise niedrig ist, d.h. wenn der Verbrennungsmotor 8 im normalen Ausgangsleistungszustand ist. Die Grenzlinien des Gangwechselregion-Umschaltungskennfeld von 7 können als Hochgeschwindigkeits-Schwellenlinien oder als Schwellenlinien für eine hohe Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors betrachtet werden, welche obere Grenzwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit V oder die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors definieren.
Ein Überschneidungssteuerungs-Bestimmungsmittel ist dafür ausgelegt, zu bestimmen, ob eine Umschaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 oder des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11, die vom Umschaltungs-Steuermittel 50 durchgeführt werden soll, und eine Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20, die vom Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel durchgeführt werden soll, sich einander überschneiden. Diese Bestimmung wird dadurch getroffen, dass bestimmt wird, ob die Fahrzeugbedingung es erfordert, dass das Umschaltungs-Steuermittel 50 den Gangwechselzustand des Getriebeabschnitts 10 umschaltet, und gleichzeitig erfordert, dass das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel einen Gangwechsel im Automatikgetriebeabschnitt 20 bewirkt. In der vorliegenden Anmeldung werden die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel, die einander überschneiden, als „Überschneidungssteuerung" bezeichnet, was nicht nur für die Umschalt- und Gangwechselsteuerungen steht, die gleichzeitig initiiert werden, sondern auch für die Umschalt- und Gangwechselsteuerungen, die einander während ihres Ablaufs zumindest teilweise überschneiden.
In 6 zeigt eine Linie mit Pfeil nach oben ein Beispiel für eine Überschneidungssteuerung an, bei der eine Umschaltaktion eine Runterschalt-Gangwechselaktion überschneidet, während eine Linie mit Pfeil nach unten ein Beispiel für eine Überschneidungssteuerung anzeigt, bei der eine Umschaltaktion eine Raufschalt-Gangwechselaktion überschneidet. In der Figur steht „T_OUT" für ein erforderliches Ausgangsmoment des Fahrzeugs, das aufgrund dessen berechnet wird, wie weit ein Fahrer das Gaspedal niedertritt. Im Einzelnen zeigt die Linie mit Pfeil nach oben in 6 eine Überschneidungssteuerung an, bei der eine Umschaltaktion des Getriebemechanismus 10 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand und eine Runterschalt-Gangwechselaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20 aus der dritten Gangstellung in die erste Gangstellung gleichzeitig als Antwort auf ein Niedertreten des Gaspedals stattfinden. Anders ausgedrückt, die Linie mit Pfeil nach oben zeigt an, dass das Mittel 64 für die Bestimmung eines Fahrens mit hoher Ausgangsleistung eine Änderung der Fahrzeugbedingung von der stufenlos variablen Gangwechselregion in die stufenweise variabel Gangwechselregion bestimmt und gleichzeitig das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel eine Bewegung des Punkts, der für die Fahrzeugbedingung steht, über eine 3-2-Runterschalt-Grenzlinie und eine 2-1-Runterschaltgrenzlinie bestimmt, wobei diese Bewegung verlangt, dass der Automatikgetriebeabschnitt 20 aus der dritten Gangstellung in die erste Gangstellung runtergeschaltet wird. Die Linie mit dem Pfeil nach unten in 6 zeigt dagegen eine Überschneidungssteuerung an, bei der eine Umschaltaktion des Getriebemechanismus 10 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand und eine Raufschalt-Gangwechselaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20 aus der dritten Gangstellung in die vierte Gangstellung gleichzeitig als Antwort auf ein Freigeben des Gaspedals stattfinden. Anders ausge drückt, die Linie mit dem Pfeil nach unten zeigt die Bestimmung einer Änderung des Fahrzeugzustands von einer stufenweise variablen Gangwechselregion in eine stufenlos variable Gangwechselregion zusammen mit negativen Bestimmungen durch das Mittel 62 zum Bestimmen einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit, das Mittel 64 zum Bestimmen eines Fahrens mit hoher Ausgangsleistung und das Mittel 66 zum Bestimmen der Funktion des elektrischen Wegs und der gleichzeitigen Bestimmung einer Bewegung des Punkts, der für die Fahrzeugbedingung steht, über eine 3-4-Raufschalt-Grenzlinie durch das Steuermittel 54 für einen stufenweise variablen Gangwechsel, wobei diese Bewegung verlangt, dass der Automatikgetriebeabschnitt 20 aus der dritten Gangstellung in die vierte Gangstellung raufgeschaltet wird. Die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Runterschaltungs-Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel, die einander überschneiden, werden als „Runterschaltungsgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung" bezeichnet, während die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Raufschaltungs-Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel als „Raufschaltungsgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung" bezeichnet werden. Das Überschneidungssteuerungs-Bestimmungsmittel 80 ist dafür ausgelegt, zu bestimmen, dass die Runterschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung erforderlich ist, wenn die Fahrzeugbedingung sich geändert hat, wie von der Linie mit Pfeil nach oben in 6 angezeigt, und zu bestimmen, dass die Raufschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung erforderlich ist, wenn die Fahrzeugbedingung sich geändert hat wie von der Linie mit Pfeil nach unten in 6 angezeigt.
Wie oben beschrieben ist die Überschneidungssteuerung als Folge einer Änderung der Fahrzeugbedingung notwendig, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem erforderlichen Ausgangsmoment T_OUT dargestellt wird, das beispielsweise aufgrund des Verstellwegs des Gaspedals berechnet wird, wie in 6 angezeigt. Aus 6 geht hervor, dass die Überschneidungssteuerung insbesondere als Folge einer Änderung des Verstellwegs des Gaspedals, d.h. infolge einer Änderung des Verstellwegs des erforderlichen Ausgangsmoments T_OUT, notwendig ist. Der Verstellweg des Gaspedals kann durch einen anderen mit der Antriebskraft in Beziehung stehendem Wert, wie dem Öffnungswinkel der Drosselklappe, ersetzt werden.
Ein Ausführungszeit-Steuermittel 82 ist dafür ausgelegt, das Umschalt-Steuermittel 50 und das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel anzuweisen, nacheinander eine Umschaltsteuerung des Gangwechselzustands des Getriebemechanismus 10 und eine Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 in vorgegebener Reihenfolge durchzuführen, um eine Überschneidung der Umschaltsteuerung und der Gangwechselsteuerung zu vermeiden, wenn das Überschneidungssteuerungs-Bestimmungsmittel 80 eine Überschneidungssteuerung bestimmt hat, in der die Umschalt- und Gangwechselsteuerungen einander überschneiden. Das heißt, das Ausführungszeit-Steuermittel 82 ist dafür ausgelegt, eine sogenannte „sequentielle Steuerung" zu bewirken, bei der entweder das Umschaltungs-Steuermittel 50 oder das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel zuerst angewiesen wird, die entsprechende Umschalt- oder Gangwechselsteuerung durchzuführen, und dann das jeweils andere von den Umschaltungs- und Gangwechsel-Steuermitteln angewiesen wird, die jeweils andere von den Umschalt- und Gangwechselsteuerungen nach Abschluss der oben genannten einen Steuerung auszuführen. Diese Auslegung des Ausführungszeit-Steuermittels 82 verhindert die aktuelle Ausführung der Überschneidungssteuerung und ermöglicht den schnellen Abschluss der Umschaltsteuerung und der Gangwechselsteuerung. Da die Umschaltsteuerung während der Ausführung der Gangwechselsteuerung nicht durchgeführt wird, ändert sich die Ausgangsdrehzahl des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11 oder die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebes 20, d.h. die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18, nicht aufgrund einer Umschaltsteuerung, sondern nur aufgrund, einer Änderung des Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 infolge der Gangwechselsteuerung, wodurch es möglich ist, eine komplizierte Gangwechselsteuerung zu vermeiden und den daraus folgenden Schaltstoß des Automatikgetriebeabschnitts zu verringern. Die vorgegebene Reihenfolge, in der die Umschaltsteuerung und die Gangwechselsteuerung nacheinander ausgeführt werden, wird ausführlich beschrieben.
In einem Steueroperationsmodus des Ausführungszeit-Steuermittels 82 wird die Umschaltsteuerung, mit der der Gangwechselzustand des Getriebemechanismus 10 unter der Steuerung des Umschaltungs-Steuermittels 50 geändert wird, immer zuerst ausgeführt. In diesem Steueroperationsmodus wird im Automatikgetriebeabschnitt 20 unter der Steuerung des Steuermittels 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel ein Gangwechsel durchgeführt, nachdem der Getriebemechanismus 10 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet wurde, beispielsweise unter Steuerung des Umschaltungs-Steuermittels 50. Somit findet die Gangwechselaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20 erst statt, nachdem die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18 realtiv zur Fahrzeuggeschwindigkeit NE konstant gehalten wird, da der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 bereits in den stufenweise variablen Gangwechselzustand (den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung) gebracht wurde, d.h. erst nachdem die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 stabilisiert wurde. Die sequentielle Steuerung in diesem Modus erlaubt einen raschen Abschluss der Gangwechselsteuerung mit einer weniger komplizierten Gangwechselsteuerung und einem verringerten daraus entstehenden Schaltstoß des Automatikgetriebeabschnitts im Vergleich zur Überschneidungssteuerung. Wenn im Automatikgetriebeabschnitt 20 unter der Steuerung des Steuermittels 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel ein Gangwechsel vorgenommen wird, nachdem der Getriebemechanismus 10 unter der Steuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet wurde, wird die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20, d.h. die Drehzahl des Kraftübertragungselements 18, durch den umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, bevor die Gangwechselaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20 stattfindet, schnell geändert, so dass die Gangwechselaktion schnell abgeschlossen werden kann und der Schaltstoß dabei verringert ist.
In einem anderen Steueroperationsmodus des Ausführungszeit-Steuermittels 82 wird die Gangwechselsteuerung des Steuermittels 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel immer zuerst ausgeführt. In diesem Steueroperationsmodus wird der Getriebemechanismus 10 beispielsweise aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet, unter Steuerung des Umschaltungs-Steuermittels 50, nachdem der Automatikgetriebeabschnitt 20 unter der Steuerung des Steuermittels 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel in den stufenweise variablen Gangwechselzustand des Getriebemechanismus 10 geschaltet wurde. Somit findet die Umschaltaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20 statt, während die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18 relativ zur Verbrennungsmotor-Drehzahl NE konstant gehalten wird, da der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 im stufenweise variablen Gangwechselzustand gehalten wird, d.h. während die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 stabil gehalten wird. Die sequentielle Steuerung in diesem Modus erlaubt den schnellen Abschluss der Gangwechselsteuerung, wobei die Steuerung weniger komplex ist und der resultierende Schaltstoß des Automatikgetriebes im Vergleich zur Überschneidungssteuerung verringert ist. Wenn der Getriebemechanismus 10 unter der Steuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet wird, nachdem im Automatikgetriebeabschnitt 20 unter der Steuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenlos variablen Gangwechsel ein Gangwechsel durchgeführt wurde, wird die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20, d.h. die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18 schnell verändert, da der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 im stufenlos variablen Gangwechselzustand gehalten wird, so dass die Gangwechselaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20 schnell abgeschlossen werden kann, wobei das Ausmaß des Schaltstoßes verringert ist.
In einem weiteren Steueroperationsmodus des Ausführungszeit-Steuermittels 82 wird die Reihenfolge, in der die Umschaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel für den stufenweise variablen Gangwechsel nacheinander durchgeführt werden, aufgrund der Fahrzeugbedingung bestimmt, und diese Umschalt- und Gangwechselsteuerungen werden in der bestimmten Reihenfolge durchgeführt. Wenn beispielsweise die Raufschaltgangwechsel/Umschaltungs-Über schneidungssteuerung infolge einer Änderung der Fahrzeugbedingung, die durch ein Loslassen des Gaspedals bewirkt wird, erforderlich ist, wie von einer Linie mit Pfeil nach unten in 6 dargestellt, gibt das Ausführungszeit-Steuermittel 82 eine Anweisung an das Steuermittel für den stufenweise variablen Gangwechsel aus, den Automatikgetriebeabschnitt 20 raufzuschalten, während der Getriebemechanismus 10 im stufenweise variablen Gangwechselzustand gehalten wird. Wie die oben beschriebenen Steueroperationsmodi verringert auch dieser Steueroperationsmodus den Schaltstoß des Automatikgetriebeabschnitts 20. Wenn die Raufschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung erforderlich ist, kann das Ausführungszeit-Steuermittel 82 jedoch das Umschaltungs-Steuermittel 50 anweisen, den Getriebemechanismus 10 vor der Raufschaltaktion in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen. Auch in diesem Fall ist der Schaltstoß des Automatikgetriebes 20 verringert. Wenn die Runterschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung als Folge einer Änderung der Fahrzeugbedingung, die durch das Niedertreten des Gaspedals bewirkt wird, erforderlich ist, wie von der Linie mit dem Pfeil nach oben in 6 dargestellt, gibt das Ausführungszeit-Steuermittel 82 angesichts der Gefahr, dass die Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, wenn dieser relativ klein ist, nicht ausreicht, um mit einem hohen Ausgangsleistungsbereich des Verbrennungsmotors verglichen zu werden, eine Anweisung an das Umschaltungs-Steuermittel aus, den Getriebemechanismus 10 vor der Runterschaltaktion in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen. In diesem Fall wird in Betracht gezogen, dass das Ausführungszeit-Steuermittel 82 dafür ausgelegt ist, die vorgegebene Reihenfolge der Ausführung der Umschaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel aufgrund einer Änderung der Fahrzeugbedingung zu ändern. Auch in diesem Fall wird der Schaltstoß des Automatikgetriebes 20 verringert. Wenn die Leistung des ersten Elektromotors M1 mit einem hohen Ausgangsleistungsbereich des Verbrennungsmotors vergleichbar ist, kann das Ausführungszeit-Steuermittel 82 das Steuermittel 54 für den stufenlos variablen Gangwechsel anweisen, das Automatikgetriebe 20 runterzuschalten, während der Getriebemechanismus 10 im stufenlos variablen Gangwechselzustand gehalten wird.
Auch in diesem Fall ist der Schaltstoß des Automatikgetriebeabschnitts 20 verringert. Somit ist die Überschneidungssteuerung notwendig, wenn der Getriebemechanismus 10 als Antwort auf eine Verringerung des erforderlichen Ausgangsmoments T_OUT infolge des Loslassens des Gaspedals aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet werden muss oder wenn der Getriebemechanismus 10 als Antwort auf eine Erhöhung des erforderlichen Ausgangsmoments T_OUT infolge eines Niedertretens des Gaspedals aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzusand geschaltet werden muss. Sobald die Notwendigkeit für die Überschneidungssteuerung festgestellt ist, bestimmt daher das Ausführungszeit-Steuermittel 82 die Reihenfolge der Ausführung der Schaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 53 für den stufenweise variablen Gangwechsel aufgrund der Fahrzeugbedingung, die von dem Verstellweg des Gaspedals dargestellt wird. Die Fahrzeugbedingung kann von einem auf die Antriebskraft bezogenen Wert abgesehen vom Verstellweg des Gaspedals dargestellt werden, beispielsweise dem Öffnungswinkel der Drosselklappe oder einem anderen Parameter wie der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Temperatur des hydraulischen Arbeitsfluids.
In einem weiteren Steueroperationsmodus des Ausführungszeit-Steuermittels 82 wird die Reihenfolge, in der die Umschaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel nacheinander durchgeführt werden, aufgrund des aktuell eingerichteten Gangwechselzustands des Getriebemechanismus 10, d.h. aufgrund dessen, ob aktuell der stufenlos variable Gangwechselzustand oder der stufenweise variable Gangwechselzustand eingerichtet ist, bestimmt. Die Umschalt- und Gangwechselsteuerungen werden in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt. Wenn der Getriebemechanismus 10 beispielsweise aktuell in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist, gibt das Ausführungszeit-Steuermittel 82 eine Anweisung an das Umschaltungs-Steuermittel 50 aus, den Getriebemechanismus vor der Gangwechselsteuerung aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten. Wenn der Getriebemechanismus 10 aktuell in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht ist, gibt das Ausführungszeit-Steuermittel 82 eine Anweisung an das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel aus, die Gangwechselsteuerung vor der Umschaltsteuerung durchzuführen. In diesen Fällen findet ein Gangwechsel im Automatikgetriebeabschnitt 20 statt, während der Getriebemechanismus 10 im stufenweise variablen Gangwechselzustand ist, so dass der Schaltstoß des Automatikgetriebes 20 verringert ist, wie in den oben beschriebenen Steueroperationsmodi. Wenn der Getriebemechanismus 10 aktuell in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist, kann das Ausführungszeit-Steuermittel 82 dem Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel die Anweisung geben, die Gangwechselsteuerung vor der Umschaltsteuerung durchzuführen. Wenn der Getriebemechanismus 10 aktuell in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht ist, kann das Ausführungszeit-Steuermittel 82 das Umschaltungs-Steuermittel 50 anweisen, den Getriebemechanismus 10 vor der Gangwechselsteuerung aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand schalten. In diesem Fall wird die Gangwechselstseuerung des Automatiketriebeabschnitts 20 durchgeführt, während der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist, so dass der Schaltstoß des Automatikgetriebeabschnitts 20 verringert ist.
In einem weiteren Steueroperationsmodus des Ausführungszeit-Steuermittels 82 wird die Reihenfolge, in der die Umschaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel nacheinander durchgeführt werden, aufgrund der Gangwechselzustands, in den der Getriebemechanismus 10 geschaltet werden soll, d.h. aufgrund dessen, ob der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand oder in den stufenweise variablen Gangwechselzutand geschaltet werden soll, bestimmt. Die Umschalt- und Gangwechselsteuerungen werden in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt. Wenn der Getriebemechanismus 10 beispielsweise in den stufenlos variablen Gang wechselzustand geschaltet werden soll, gibt das Ausführungszeit-Steuermittel 82 eine Anweisung an das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel aus, die Gangwechselsteuerung vor der Umschaltsteuerung durchzuführen. Wenn der Getriebemechanismus 10 beispielsweise in den stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet werden soll, weist das Ausführungszeit-Steuermittel das Umschaltungs-Steuermittel an, den Getriebemechanismus 10 vor der Gangwechselsteuerung aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten. In diesem Fall wird die Gangwechselsteuerung durchgeführt, nachdem der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet wurde, so dass der Schaltstoß des Automatikgetriebes 20 verringet ist. Wenn der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet werden soll, kann das Ausführungszeit-Schaltmittel 82 eine Anweisung an das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel ausgeben, die Gangwechselsteuerung vor der Umschaltsteuerung durchzuführen. Auch in diesen Fällen wird die Umschaltsteuerung des Automatikgetriebes 20 durchgeführt, während der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzusand gebracht ist, so dass der Schaltstoß des Automatikgetriebes 20 verringert ist.
In einem weiteren Steueroperationsmodus des Ausführungszeit-Steuermittels 82 wird diejenigen von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 oder der Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel, die bereits initiiert wurde, abgeschlossen, bevor die jeweils andere von den Umschalt- und Gangwechselsteuerungen initiiert wird. Auch in diesem Steueroperationsmodus werden die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel nacheinander durchgeführt, so dass der Schaltstoß des Automatikgetriebeabschnitts 20 verringert ist.
8 ist ein Ablaufschema, das wichtige Steueroperationen zeigt, die von der elektronischen Steuereinrichtung 40 mit einer extrem kurzen Zykluszeit von etwa mehreren Mikrosekunden bis zu mehreren zehn Mirkosekunden durchgeführt werden.
9 ist das Zeitschema, das die Steueroperationen erläutert, wenn die 3-1-Runterschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung erforderlich ist, während 10 das Zeitschema ist, das die Steueroperationen erläutert, wenn die 3-4-Raufschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung erforderlich ist.
Zuerst werden die Schritte S1 und S2 („Schritt" wird im Folgenden weggelassen), die dem Überschneidungssteuerungs-Bestimmungsmittel 80 entsprechen, durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine Überschneidungssteuerung, welche die Umschaltsteuerung des Getriebemechansimsu 10 durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenlos variablen Gangwechsel einschließt, erforderlich ist. Beispielsweise ist S1 dafür ausgelegt zu bestimmen, ob die Runterschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteeurung als Folge einer Änderung der Fahrzeugbedingung, die durch eine Änderung des Verstellwegs des Gaspedals verursacht wurde, notwendig ist, und S2 ist dafür ausgelegt zu bestimmen, ob die Raufschaltgangwechsel/Umschaltungs-Überschneidungssteuerung als Folge einer Änderung der Fahrzeugbedingung, die durch eine Änderung des Verstellwegs des Gaspedals bewirkt wurde, notwendig ist. Eine positive Entscheidung wird in S1 erhalten, wenn die Fahrzeugbedingung geändert wird wie von der Linie mit dem Pfeil nach oben in 6 dargestellt, und eine positive Entscheidung wird in S2 erhalten, wenn die Fahrzeugbedingung geändert wird wie von der Linie mit dem Pfeil nach unten in 6 dargestellt.
Wenn in S1 eine positive Entscheidung erhalten wird, wird S6, der dem Umschaltungs-Steuermittel 50 entspricht, durchgeführt, um den Getriebemechanismus 10 im Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen, der in 9 als „GESPERRTER ZUSTAND" bezeichnet ist. Um in diesem stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, wird die Schaltkupplung C0 eingerückt, da der Automatikgetriebeabschnitt 20 anschließend in die erste Gangstellung geschaltet wird oder da das erforderliche Ausgangsmoment T_OUT größer ist als der obere Grenzwert T1. Infolgedessen wird die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebe abschnitts 20 auf die Verbrennungsmotor-Drehzahl NE festgelegt. Dabei kann jedoch die Verbrennungsmotor-Drehzahl NE vom ersten Elektromotor M1 oder vom zweiten Elektromotor M2 geändert werden. Anschließend wird S7, der dem Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel entspricht, durchgeführt, um den Automatikgetriebeabschnitt 20 im Zeitraum ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t4, wie in 9 dargestellt, entsprechend der Tabelle von 2 in die erste Gangstellung runterzuschalten. Somit wird die Überschneidungssteuerung vermieden, so dass die Gangwechselsteuerung schnell abgeschlossen wird und der Schaltstoß vermindert ist. Um den Schaltstoß wegen einer Erhöhung des Ausgangsmoments T_OUT im Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkg t4, der in 9 dargestellt ist, zu verringern, kann das Eingangsmoment des Automatikgetriebeabschnitts 20 gesenkt werden. Beispielsweise kann das Eingangsmoment des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch Steuern des ersten Elektromotors M1 oder des zweiten Elektromotors M2, so dass diese ein umgekehrtes Eingangsmoment oder ein regeneratives Bremsmoment erzeugen, oder durch Senken des Verbrennungsmotor-Drehmoments durch Steuern der Kraftstoffmenge, die dem Verbrennungsmotor 8 zugeführt wird, oder des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors 8 im Zeitraum vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4, der in 9 dargestellt ist, verringert werden. Durchbrochene Linien in 9 zeigen ein Beispiel, in dem das Gaspedal mit geringerer Geschwindigkeit niedergetreten wird als in dem Beispiel, das duch durchgezogenen Linien dargestellt ist, wodurch die Runterschaltaktion über einen längeren Zeitraum oder vergleichsweise langsam durchgeführt wird (während des Zeitraums vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t5, der in 9 dargestellt ist). In den Beispielen für S6 und S7 von 8 und 9 beinhaltet die erforderliche Überschneidungssteuerung die Umschaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand und die Runterschaltsteuerung. In einem anderen Beispiel, in dem die erforderliche Überschneidungssteuerung die Umschaltsteuerung, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen, und die Runterschaltsteuerung beinhaltet, kann die Runterschaltsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 vor der Umschaltsteuerung, mit der der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, durchgeführt werden.
Wenn in S1 eine negative Entscheidung erhalten wird, während in S2 eine positive Entscheidung erhalten wird, wird S1, der dem Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel entspricht, ensprechend der Tabelle von 2 während des Zeitraums vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t4, der in 10 dargestellt ist, nach dem Zeitpunkt t1, zu dem ein Raufschaltbefehl erzeugt wird, durchgeführt, um die automatische Gangwechselsteuerung auszuführen, um das Automatikgetriebe 20 in die vierte Gangstellung raufzuschalten. Die Raufschaltsteuerung wird durchgeführt, während die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 auf die Verbrennungsmotor-Drehzahl NE festgelegt bleibt. Um den Schaltstoß aufgrund der Erzeugung eines Trägheitsmoments wärhend der Raufschaltsteuerung während eines Zeitraums von einem Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t5, der in 10 dargestell ist, zu reduzieren, kann das Eingangsmoment des Automatikgetriebes 20 gesenkt werden. Beispielsweise kann das Eingangsmoment des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch Steuern des ersten Elektromotors M1 oder des zweiten Elektromotors M2, um ein umgekehrtes Antriebsmoment oder ein regeneratives Bremsmoment zu erzeugen, oder durch Senken des Verbrennungsmotor-Drehmoments durch Steuern der Kraftstoffmenge, die dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, oder des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors 8 während des Zeitraums vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4, der in 20 dargestellt ist, verringert werden. Andererseits kann das Eingangsmoment des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch Steuern des ersten Elektromotors M1 oder des zweiten Elektromotors M2, um ein vorwärts gerichtetes Antriebsmoment zu erzeugen, oder durch Erhöhen des Verbrennungsmotor-Drehmoments durch Steuern der zugeführten Kraftstoffmenge oder eines anderen Parameters des Verbrennungsmotors 8 nach dem Zeitpunkt t4 erhöht werden. Anschließend wird S9, der dem Umschaltungs-Steuermittel 50 entspricht, ausgeführt, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen (während eines Zeitraums vom Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5, der in 10 dargestellt ist). Um in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu schalten, wird die Schaltbremse C0 ausgerückt, da der Automatikgetriebeabschnitt 20 aktuell in die vierte Gangstellung gebracht ist. Somit wird eine Überschneidungssteuerung vermieden, so dass die Gangwechselsteuerung rasch abgeschlossen wird und der Schaltstoß verringert ist. Durchbrochene Linien in 10 zeigen ein Beispiel, in dem die Raufschaltaktion über einen längeren Zeitraum oder vergleichsweise langsam durchgeführt wird (während eines Zeitraums vom Zeitpunkts t2 bis zum Zeitpunkt t6, der in 10 dargestellt ist), um den Schaltstoß zu verringern. In diesem Beispiel wird der Getriebemechanismus 10 nach dem Zeitpunkt t6, der in 10 dargestellt ist, aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet. In den Beispielen für S8 und S9 von 8 und 10 beinhaltet die erforderliche Überschneidungssteuerung die Umschaltsteuerung, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu schalten, und die Raufschaltsteuerung. In einem anderen Beispiel, in dem die erforderliche Überschneidungssteuerung die Umschaltsteuerung, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, und die Raufschaltsteuerung beinhaltet, kann die Umschaltsteuerung, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, vor der Raufschaltsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 ausgeführt werden.
Wenn sowohl in S1 als auch S2 negative Entscheidungen erhalten werden, wird S3, der dem Umschaltsteuermittel 50 entspricht, ausgeführt, um zu bestimmen, ob das Getriebe 10 zwischen den stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen geschaltet werden muss, ohne eine Notwendigkeit für eine Gangwechselaktion des Automatikgetriebeabschnitts 20. Die Bestimmung, ob der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet werden sollte, wird aufgrund der Fahrzeugbedingung getroffen. Wenn in S3 eine positive Entscheidung erhalten wird, wird S10, der auch dem Umschaltungs-Steuermittel 50 entspricht, ausgeführt, um den Getriebemechanismus 10 in den Ausgewählten von den stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen zu bringen. Wenn die Bestimmung, dass das Umschalten aus dem stufen weise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand erforderlich ist, in S3 erhalten wird, wird eine Anweisung an die Hydrauliksteuereinheit 42 ausgegeben, die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 auszurücken, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu bringen, während gleichzeitig das Hybridsteuermittel 52 angewiesen wird, die Hybridsteuerung durchzuführen. Wenn die Bestimmung, dass das Umschalten aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand notwendig ist, in S3 erhalten wird, wird die Hydrauliksteuereinheit 42 angewiesen, die Schaltkupplung C0 einzurücken, falls der Automatikgetriebeabschnitt 20 in eine der ersten bis vierten Gangstellungen gebracht ist, oder die Schaltbremse B0 einzurücken, falls der Automatikgetriebeabschnitt 20 in die fünfte Gangstellung gebracht ist, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, während gleichzeitig das Hybridsteuermittel 52 angewiesen wird, die Hybridsteuerung oder die stufenlos variable Gangwechselsteuerung zu verhindern. Altnerativ wird aufgrund des Ausgangsmoments T_OUT oder der Fahrzeuggeschwindigkeit V und entsprechend der Beziehung in 6 bestimmt, welche von der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 eingerückt wird, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen, so dass die Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wenn das Ausgangsmoment T_OUT bei oder über dem oberen Grenzwert T2 liegt, und die Schaltbremse B0 eingerückt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V bei oder über dem oberen Grenzwert V1 liegt.
Wenn in S3 eine negative Entscheidung erhalten wird, wird S4, der dem Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel entspricht, durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein Gangwechsel im Automatikgetriebeabschnitt 20 notwendig ist. Diese Bestimmung wird aufgrund dessen getroffen, ob die Fahrzeugbedingung verändert wurde, so dass sie über eine der Gangwechsel-Grenzlinien bewegt wurde. Wenn in S4 eine positive Entscheidung erhalten wird, wird S11, der auch dem Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel entspricht, durchgeführt, um die automatische Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 entsprechend dem Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld, von dem in 6 ein Beispiel dargestellt ist, auszu führen. Die Tabelle von 2 zeigt die verschiedenen Kombinationen der hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen C0, C1, C2, B0, B1, B2 und B3, die eingerückt werden, um den Automatikgetriebeabschnitt 20 in die jeweiligen Gangstellungen zu schalten. Wenn in S4 eine negative Entscheidung erhalten wird, wird S5 durchgeführt, um den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs beizubehalten.
In der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform, die für den Getriebemechanismus 10, der zwischen dem stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebemechanismus 10 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe wirken kann, und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem der Getriebemechanismus 10 als stufenweise variables Getriebe wirken kann, umgeschaltet werden kann, geschaffen ist, ist das Ausführungszeit-Steuermittel 82 (S1, S2) dafür ausgelegt, eine Anweisung an das Umschaltungs-Steuermittel 50 (S6, S9) und das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel (S7, S8) auszugeben, um die Umschaltsteuerung des Getriebeabschnitts 10 durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 (S6, S9) und die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel (S7, S8) nacheinander auszuführen, auch wenn eine Überschneidungssteuerung, welche die Umschaltsteuerung und die Gangwechselsteuerung beinhaltet, erforderlich ist. Dementsprechend verhindert die vorliegende Ausführungsform eine Überschneidung der Umschaltsteuerung und der Gangwechselsteuerung und erlaubt einen schnellen Abschluss der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen. Da der Gangwechselzustand des Getriebemechanismus 10 während der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel nicht unter der Steuerung des Umschaltungs-Steuermittels 50 geschaltet wird, wird die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 nicht aufgrund der Umschaltsteuerung geändert, abgesehen von einer Änderung der Eingangsdrehzahl infolge der Gangwechselsteuerung, wodurch es möglich ist, eine komplizierte Gangwechselsteuerung zu vermeiden und den daraus folgenden Schaltstoß des Automatikgetriebeabschnitts 20 zu verringern.
Die vorliegende Erfindung ist ferner so ausgelegt, dass das Ausführungszeit-Steuermittel 82 das Umschaltungs-Steuermittel 50 anweist, zuerst die Umschaltsteuerung durchzuführen, so dass die Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen vermieden wird. Beispielsweise wird die Umschaltsteuerung durch das Umschaltsteuerungs-Steuermittel 50, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, vor der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel durchgeführt. In diesem Fall wird die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durchgeführt, nachdem die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 stabilisiert wurde, so dass eine komplizierte Gangwechselsteuerung vermieden wird und die Gangwechselsteuerung schnell abgeschlossen ist, wodurch der Schaltstoß vermindert wird. Wenn die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand zu schalten, vor der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel durchgeführt wird, wird die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch den Getriebemechanismus 10, der in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist, schnell geändert, so dass die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes schnell abgeschlossen wird, wodurch der Schaltstoß verringert wird.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass das Ausführungszeit-Steuermittel 82 das Gangschaltungs-Steuermittel 50 anweist, die Gangwechselsteuerung zuerst durchzuführen. Somit wird eine Überschneidung der Umschalt- und der Gangwechselsteuerungen vermieden. Beispielsweise wird die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenlos variablen Gangwechsel zuerst durchgeführt, während der Getriebemechanismus 10 im stufenweise variablen Gangwechsel-Steuerzustand gehalten wird, und dann wird die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlose variablen Gangwechselzustand zu schalten, durchgeführt. In diesem Fall wird die Gang wechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durchgeführt, während die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebes 20 stabil gehalten wird, so dass eine komplizierte Gangwechselsteuerung vermieden wird und die Gangwechselsteuerung rasch abgeschlossen wird, wodurch der Schaltstoß verringert wird. Wenn die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch das Steuermittel 54 für den stufenlos variablen Gangwechsel zuerst durchgeführt wird, während der Getriebemechanismus 10 im kontinuierlich variablen Gangwechselzustand gehalten wird und dann die Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50, um den Getriebemechanismus 10 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, durchgeführt wird, wird die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 durch den Getriebemechanismus 10, der im stufenlos variablen Gangwechselzustand gehalten wird, schnell geändert, so dass die Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 schnell abgeschlossen wird, wodurch der Schaltstoß verringert wird.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass das Ausführungszeit-Steuermittel 82 aufgrund der Fahrzeugbedingung bestimmt, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und der Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel vor der jeweils anderen von den Umschalt- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt werden soll. Somit wird eine Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen abhängig von der Fahrzeugbedingung auf angemessene Weise vermieden.
Die vorliegende Erfindung ist ferner so ausgelegt, dass das Ausführungszeit-Steuermittel 82 aufgrund dessen, ob sich der Getriebemechanismus 10 aktuell im stufenlos variablen oder im stufenweise variablen Gangwechselzustand befindet, bestimmt, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und der Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenlos variablen Gangwechsel vor der jeweils anderen der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt werden soll. Somit wird die Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen vermieden.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass das Ausführungszeit-Steuermittel 82 aufgrund dessen, ob der Getriebemechanismus in den stufenlos variablen oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet werden soll, bestimmt, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und der Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenlos variablen Gangwechsel vor der jeweils anderen der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt wird. Somit wird eine Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen vermieden.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass das Ausführungszeit-Steuermittel 82 abhängig davon, ob der Getriebemechanismus 10 aus dem stufenweise variablen Gangwechselzustand in den stufenlos variablen Gangwechselzustand geschaltet wird oder ob der Getriebemechanismus 10 aus dem stufenlos variablen Gangwechselzustand in den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet wird, bestimmt, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 und der Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel 54 für den stufenweise variablen Gangwechsel vor der jeweils anderen von den Umschaltungs- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt werden soll. Somit wird eine Überschneidung der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen vermieden.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund des vorgegebenen oberen Grenzwerts V1 für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird und das Umschaltungs-Steuermittel den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand bringt, wenn der aktuelle Wert V für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert V1. Wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V höher ist als der obere Grenzwert V1, wird daher die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf die Antriebsräder 38 übertragen, so dass die Kraftstoffausnutzung aufgrund einer Verringerung des Umwandlungsverlustes zwischen mechanischer und elektrischer Energie im stufenweise variablen Gangwechselzustand im Vergleich zu der im stufenweise variablen Gangwechselzustand verbessert ist.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund des vorgegebenen oberen Grenzwerts T1 des auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogenen Werts bestimmt wird und das Umschaltungs-Steuermittel 50 den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand bringt, wenn der auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogene Wert T_OUT höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert T1. Entsprechend dieser Auslegung wird die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf die Antriebsräder 38 übertragen, wenn der auf die Antriebskraft bezogene Wert T_OUT höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert T1. Somit kann die maximale Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor erzeugt werden soll, verringert werden, so dass die Größe des ersten Elektromotors verringert werden kann, wodurch die notwendige Größe des Fahrzeug-Antriebssystems, das den ersten Elektromotor M1 einschließt, verringert werden kann.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund des aktuellen Werts V für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und des aktuellen Werts T_OUT für den auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogenen Wert und entsprechend dem gespeicherten Umschaltungsgrenzlinien-Kennfeld, welches den oberen Drehzahl-Grenzwert V1 und den oberen Ausgangsmoment-Grenzwert T1 enthält und das von Parametern in Form der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs und des auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogenen Werts T_OUT definiert ist, bestimmt wird. Entsprechend dieser Auslegung kann die Bestimmung durch das Umschaltungs-Steuermittel 50, ob das Fahrzeug sich im Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit oder im Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet, erleichtert werden.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass die vorgegebene Fahrzeugbedingung eine Funktionsverschlechterungsbestimmungs-Bedingung ist, die erfüllt ist, wenn die Funktion einer der Steuerkomponenten, mit denen der Getriebemechanismus 10 in den elektrisch eingerichteten stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, verschlechtert ist, und das Umschaltungs-Steuermittel 50 den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand bringt, wenn die Funktionsverschlechterungsbestimmungs-Bedingung erfüllt ist. Entsprechend dieser Ausführungsform wird im Fall der Bestimmung einer funktionellen Verschlechterung, die es verhindert, dass der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht, so dass das Fahrzeug im stufenweise variablen Gangwechselzustand gefahren werden kann, selbst wenn eine funktionelle Verschlechterung vorliegt.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 einfach aus dem ersten Einzelritzel-Planetenradsatz 24, der den ersten Träger CA1, das erste Sonnenrad S1 und den ersten Zahnkranz R1 als die drei Elemente einschließt und relativ kleine Abmessungen aufweist, besteht. Ferner ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 mit den hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen in Form der Schaltkupplung C0, die dazu dient, das erste Sonnenrad S1 und den ersten Träger CA1 miteinander zu verbinden, und der Schaltbremse B0, die dazu dient, das erste Sonnenrad S1 am Getriebegehäuse 12 festzulegen, ausgestattet. Diese Schaltkupplung C0 und Schaltbremse B0 können durch das Umschaltungs-Steuermittel 50 leicht gesteuert werden, um den Getriebemechanismus 10 zwischen den stufenlos variablen und stufenweise variablen Gangwechselzuständen umzuschalten.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass der Automatikgetriebeabschnitt 20 zwischen dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18 und den Antriebsrädern 38 angeordnet ist und mit dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 in Reihe geschaltet ist, und die Gesamtübersetzung des Getriebeabschnitts 10 von der Übersetzung des Leistungsverteilungsmechanismus 16 (der Übersetzung des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11) und der Übersetzung des Automatikgetriebeabschnitts 20 bestimmt wird. Entsprechend dieser Auslegung kann die Fahrzeug-Antriebskraft über einen breiten Bereich von Übersetzungen unter Verwendung der Übersetzung des Automatikgetriebes erhalten werden, so dass der Wirkungsgrad der stufenlos variablen Gangwechselsteuerung des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11, d.h. der Wirkungsgrad der Hybridsteuerung, verbessert werden kann.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass, wenn der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht wird, der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 so wirkt, als wäre er ein Teil des Automatikgetriebeabschnitts 20, und schafft eine Overdrive-Gangstellung in Form der fünften Gangstellung mit einer Übersetzung unter 1.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass das Umschaltungs-Steuermittel 50 (S10) den Getriebemechanismus 10 aufgrund der vorgegebenen Fahrzeugbedingung automatisch in den stufenlos variablen Gangwechselzustand und den stufenweise variablen Gangwechselzustand bringt. Entsprechend dieser Auslegung weist das Antriebssystem nicht nur den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffausnutzung aufgrund der Funktion des elektrisch gesteuerten stufenlos variablen Getriebes auf, sondern auch den Vorteil eines hohen Wirkungsgrads der Leistungsübertragung aufgrund der Funktion des stufenweise variablen Getriebes, das in der Lage ist, eine Fahrzeug-Antriebskraft mechanisch zu übertragen. Das heißt, der Getriebemechanismus 10 wird in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht, wenn die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor im normalen Bereich liegt, beispielsweise wenn die Fahrzeugbedingung in der in 7 dargestellten stufenlos variablen Gangwechselregion oder in der in 6 dargestellten stufenlos variablen Gangwechselregion liegt, in denen die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Ausgangsmoment T_OUT niedriger sind als die jeweiligen oberen Grenzwerte V2, T1. Dementsprechend ist die Kraftstoffausnutzung verbessert, wenn das Fahrzeug im normalen Stadtverkehr fährt, d.h. bei einem Fahren des Fahrzeugs mit niedriger oder mittlerer Ausgangsleistung. Wenn das Fahrzeug sich dagegen in einem Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit befindet, z.B. wenn die Fahrzeugbedingung die in 6 dargestellte stufenweise variable Gangwechselregion ist, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher ist als der obere Grenzwert V1, wird der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht, in dem die Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor 8 in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf die Antriebsräder 38 übertragen wird, so dass die Kraftstoffausbeute aufgrund einer Verringerung des Energieverlusts durch die Umwandlung zwischen mechanischer Energie und elektrischer Energie, der stattfinden würde, wenn der Getriebemechanismus 10 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe arbeiten würde, verbessert ist. Wenn das Fahrzeug sich in einem Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet, beispielsweise wenn die Fahrzeugbedingung die in 6 dargestellte stufenweise variable Gangwechselregion ist, in der das aktuelle Ausgangsmoment T_OUT höher ist als der obere Grenzwert T1, wird der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht. Somit wird der Getriebemechanismus 10 nur dann als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt, wenn das Fahrzeug sich im Fahrzustand mit niedriger oder mittler Geschwindigkeit oder im Fahrzustand mit niedriger oder mittlerer Ausgangsleistung befindet, so dass die Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt werden muss, d.h. die maximale Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor M1 übertragen werden muss, verringert werden kann, wodurch es möglich ist, die erforderliche Größe des ersten Elektromotors M1 und des zweiten Elektromotors M2 sowie die erforderliche Größe des Antriebssystems, das den Elektromotor einschließt, zu minimieren.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass der zweite Elektromotor M2 direkt mit dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18, bei dem es sich um das Eingangsdrehelement des Automatikgetriebes 20 handelt, verbunden ist. Entsprechend dieser Auslegung kann das erforderliche Ausgangsmoment vom zweiten Elektromotor M2 in Bezug auf das Moment der Ausgangswelle 22 des Automatikgetriebes 20 verringert werden, so dass die erforderliche Größe des zweiten Elektromotors M2 verringert werden kann.
Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen wie in der vorangegan genen Ausführungsform verwendet, um die entsprechenden Elemente zu identifizieren, wobei diese nicht beschrieben werden.
[Ausführungsform 2]
12 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Getriebemechanismus 70, der von der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden kann, und 13 ist eine Tabelle, welche eine Beziehung zwischen den Gangstellungen des Getriebemechanismus 70 und verschiedenen Kombinationen von Betriebszuständen von hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen zum Einrichten der jeweiligen Gangstellungen zeigt, während 14 ein kolineares Schema ist, das die Gangwechseloperation des Getriebemechanismus 70 erläutert.
Der Getriebemechanismus 70 schließt den umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 mit dem ersten Elektromotor M1, den Leistungsverteilungsmechanismus 16 und den zweiten Elektromotor M2 ein, wie in der ersten Ausführungsform. Der Getriebemechanismus 70 schließt ferner einen Automatikgetriebeabschnitt 72 ein, der drei Vorwärtsfahrstellungen aufweist. Der Automatikgetriebeabschnitt 72 ist zwischen dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 und der Ausgangswelle 22 angeordnet und über das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 mit dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 und der Ausgangswelle 22 in Reihe geschaltet. Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 schließt den ersten Einzelritzel-Planetenradsatz 24 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von beispielsweise etwa 0,418 und die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 ein, wie in der ersten Ausführungsform. Der Automatikgetriebeabschnitt 72 schießt einen zweiten Einzelritzel-Planetenradsatz 26 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ2 von beispielsweise etwa 0,532 ein, und einen dritten Einzelritzel-Planetenradsatz 28 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ3 von beispielsweise etwa 0,418. Das zweite Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und das dritte Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes 28 sind integral als Einheit aneinander befestigt, werden über die zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungsmechanismus 18 verbunden und werden über die erste Bremse B1 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt. Der zweite Träger CA2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und der dritte Zahnkranz R3 des dritten Planetenradsatzes 28 sind integral aneinander befestigt und an der Ausgangswelle 22 festgelegt. Der zweite Zahnkranz R2 wird über die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18 verbunden, und der dritten Träger CA3 wird über die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 festgelegt.
In dem wie oben beschrieben aufgebauten Getriebemechanismus 70 werden eine erste Gangstellung (Erster Gang-Stellung) bis vierte Gangstellung (Vierter Gang-Stellung), eine Rückwärtsgangstellung (Rückwärtsfahrstellung) und eine Neutralstellung durch Einrückaktionen einer entsprechenden Kombination der aus den oben beschriebenen Schaltkupplung C0, erste Kupplung C1, zweite Kupplung C2, Schaltbremse B0, erste Bremse B1 und zweite Bremse B2 ausgewählten Reibkupplungseinrichtungen selektiv eingerichtet, wie in der Tabelle von 13 dargestellt. Diese Gangstellungen weisen jeweils eigene Übersetzungen γ (Eingangswellen-Drehzahl N_IN/Ausgangswellen-Drehzahl N_OUT) auf, die sich als geometrische Reihe ändern. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16, der mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 ausgestattet ist, durch Einrücken der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 selektiv in den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung, in dem der Mechanismus 16 als Getriebe mit fester Übersetzung oder festen Übersetzungen wirkt, und in den stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der Mechanismus 16 wie oben beschrieben als stufenlos variables Getriebe wirkt, gebracht werden kann. In dem vorliegenden Getriebemechanismus 70 besteht daher ein stufenweise variables Getriebe aus dem Automatikgetriebeabschnitt 20 und dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Gangwechselzusand mit fester Übersetzung gebracht werden kann. Ferner besteht ein stufenweise variables Getriebe aus dem Automatikgetriebeabschnitt 20 und dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht ist, in dem weder die Schaltkupplung C0 noch die Schaltbremse B0 eingerückt sind. Anders ausgedrückt, der Getriebemechanismus 70 wird durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht und durch Ausrücken sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 in den stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht.
Wenn der Getriebemechanismus 70 beispielsweise als stufenweise variables Getriebe wirkt, wird die erste Gangstellung mit der höchsten Übersetzung γ1 von beispielsweise etwa 2,804 durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet, und die zweite Gangstellung mit der Übersetzung γ2 von beispielsweise etwa 1,531, die unter der Übersetzung γ1 liegt, wird durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet, wie in 13 dargestellt. Ferner wird die dritte Gangstellung mit der Übersetzung γ3 von beispielsweise etwa 1,000, die unter der Übersetzung γ2 liegt, durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet, und die vierte Gangstellung mit der Übersetzung γ4 von beispielsweise etwa 0,705, die unter der Übersetzung γ3 liegt, wird durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet. Ferner wird die Rückwärtsgangstellung mit der Übersetzung γR von beispielsweise etwa 2,393, die zwischen den Übersetzungen γ1 und γ2 liegt, durch Einrückaktionen der zweiten Kupplung C2 und der zweiten Bremse C2 eingerichtet. Die Neutralstellung N wird durch Einrücken nur der Schaltkupplung C0 eingerichtet.
Wenn der Getriebemechanismus 70 als stufenlos variables Getriebe dient, werden dagegen sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0 wie in 13 dargestellt, ausgerückt, so dass der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 als stufenweise variables Getriebe wirkt, während der Automatikgetriebeabschnitt 72, der mit dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 in Reihe geschaltet ist, als stufenweise variables Getriebe wirkt, wodurch die Geschwindigkeit der Drehbewegung, die auf den in eine der ersten bis dritten Gangstellungen gebrachten Automatikgetriebeabschnitt 72 übertragen wird, d.h. die Drehzahl des Leistungsübertragungs-Bauteils 18, stufenlos verändert wird, so dass die Übersetzung des Getriebemechanismus 10, wenn der Automatikgetriebeabschnitt 72 in eine dieser Gangstellungen gebracht wird, über einen vorgegebenen Bereich stufenlos variabel ist. Somit ist die Übersetzung des Automatik getriebeabschnitts 72 über benachbarte Gangstellungen hinweg stufenlos variable, wodurch die Gedamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 70 stufenlos variabel ist.
Das kolineare Schema von 14 zeigt durch gerade Linien die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in jeder der Gangstellungen des Getriebemechanismus 70, der aus dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der als stufenlos variabler Gangwechselabschnitt oder erster Gangwechselabschnitt dient, und dem Automatikgetriebeabschnitt 72, der als stufenweise variabler Gangwechselabschnitt oder zweiter Gangwechselabschnitt dient. Das kolineare Schemac von 14 zeigt die Drehzahlen der einzelnen Elemente des Leistungsverteilungsmechanismus 16, wenn die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 beide ausgerückt sind, und die Drehzahlen dieser Elemente, wenn die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 eingerückt sind, wie in den vorangehenden Ausführungsformen.
Wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 eingerückt werden, wird der Automatikgetriebeabschnitt 72 in die erste Gangstellung gebracht. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der ersten Gangstellung wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die für die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Ausgangswelle befestigt ist, steht, und einer geraden Linien L1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, die für die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 (R2) steht, und der horizontalen Linie X2, und einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y5, die für die Drehzahl des fünften Drehelements RE5 (CA3) steht, und der horizontalen Linie X1 verläuft, wie in 28 dargestellt, dargestellt. Ebenso wird die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der zweiten Gangstellung, die durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, von einem Schnittpunkt zwischen einer schrägen geraden Linie L2, die durch diese Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die für die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 (CA2, R3), das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, steht, dargestellt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der dritten Gangstellung, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer schrägen geraden Linie L3, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die für die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, steht, dargestellt. In den ersten bis dritten Gangstellungen, in denen die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand gebracht wird, wird das siebte Drehelement RE7 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E entspricht, wobei die Antriebskraft vom umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 empfangen wird. Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wird das sechste Drehelement RE6 mit einer höheren Geschwindigkeit als die Verbrennungsmotor-Drehzahl NE gedreht, wobei die Antriebskraft vom umschaltbaren Getriebeabschnitt 11 empfangen wird. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der vierten Gangstellung, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet wird, wird vom Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L4, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die für die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, steht, dargestellt.
Der Getriebemechanismus 70 besteht auch aus dem umschaltbaren Getriebeabschnitt 11, der als stufenlos variabler Gangwechselabschnitt oder erster Gangwechselabschnitt dient, und dem Automatikgetriebeabschnitt 72, der als stufenweise variabler Gangwechselabschnitt oder zweiter Gangwechselabschnitt dient, so dass der vorliegende Getriebemechanismus 70 ähnliche Vorteile aufweist wie die erste Ausführungsform.
[Dritte Ausführungsform]
15 zeigt ein Beispiel für einen Wippschalter 44, der als Gangwechselzustands-Wähleinrichtung dient, die manuell betätigt werden kann, um den Gangwechselzustand des Getriebemechanismus 10 auszuwählen. In der vorangehenden Ausführungsform werden die automatische Umschaltsteuerung des Gangwechselzustands des Getriebemechanismus 10 und die automatische Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 aufgrund der Fahrzeugbedingung oder entsprechend der in 6 dargestellten Beziehungen so bewirkt, dass eine Überschneidung dieser Um schalt- und Gangwechselsteuerungen vermieden wird. Jedoch kann der Gangwechselzustand des Getriebemechanismus 10 durch eine manuelle Betätigung des Wippschalters 44 manuell geschaltet werden. In diesem Fall wird die Umschaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 bewirkt, um eine Überschneidung dieser Umschaltsteuerung und der automatischen Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 zu vermeiden. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist auch auf die automatische Umschaltsteuerung des Gangwechselzustands des Getriebemechanismus 10 und auf eine manuelle Gangwechselsteuerung, um manuell einen der Gangwechselbereiche oder eine der Gangstellungen des Automatikgetriebes in einem manuellen Gangwechselmodus auszuwählen, anwendbar, um eine Überschneidung dieser automatischen Umschalt- und manuellen Gangwechselsteuerungen zu vermeiden.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsormen der vorliegenden Erfindung vorstehend ausführlich mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch auf andere Weise ausgeführt werden.
Im Leistungsverteilungsmechanismus 16 in der dargestellten Ausführungsform ist der erste Trägre CA1 am Verbrennungsmotor 8 befestigt und das erste Sonnenrad S1 ist am ersten Elektromotor M1 befestigt, während der erste Zahnkranz R1 am Leistungsübertragungs-Bauteil 18 befestigt ist. Diese Anordnung ist jedoch nicht kritisch. Der Verbrennungsmotor 8, der erste Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungs-Bauteil 18 können an jedem anderen Element, ausgewählt aus den drei Elementen CA1, S1 und R1 des ersten Planetenradsatzes 24 befestigt sein.
Obwohl der oben beschriebene Leistungsverteilungsmechanismus 16 mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 ausgestattet ist, muss der Leistungsverteilungsmechanismus 16 nicht mit sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 ausgestattet sein, d.h. es kann auch nur eine von der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 vorgesehen sein. Während die Schaltkupplung C0 vorgesehen ist, um das erste Sonnenrad S1 und den ersten Träger CA1 selektiv miteinander zu verbinden, kann die Kupplung C0 vorgesehen sein, um das erste Sonnenrad S1 und den ersten Zahnkranz R1 selektiv miteinander zu verbinden oder um den ersten Träger CA1 und den ersten Zahnkranz R1 selektiv miteinander zu verbinden. Das heißt, die Schaltkupplung C0 kann so ausgelegt sein, dass sie beliebige zwei Elemente von den drei Elementen des ersten Planetenradsatzes miteinander verbindet.
Die hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen, die als Schaltkupplung C0, Schaltbremse B0 usw. in den dargestellten Ausführungsformen verwendet werden, können durch eine Magnetkraft-Kupplungseinrichtung, eine elektromagentische oder eine mechanische Kupplungseinrichtung ersetzt werden, beispielsweise eine Pulverkupplung (Magnetpulverkupplung), eine elektromagnetische Kupplung und eine kämmende Klauenkupplung.
In den dargestellten Ausführungsformen ist zweite Elektromotor M2 am Leistungsübertragungs-Bauteil 18 befestigt. De zweite Elektromotor kann jedoch auch an der Ausgangswelle 22 oder einem Drehelement des Automatikgetriebeabschnitts 20, 72 befestigt sein.
In den dargestellten Ausführungsformen ist der Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 im Leistungsübertragungsweg zwischen den Antriebsrädern 38 und dem Leistungsübertragungs-Bauteil 18, bei dem es sich um das Ausgabeelement des umschaltbaren Getriebeabschnitts 11, 90 oder des Leistungsverteilungsmechanismus 16 handelt, angeordnet. Der Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 kann jedoch durch eine andere Art von Leistungsübertragungseinrichtung, wie ein stufenlos variables Getriebe (CVT), bei dem es sich um eine Art Automatikgetriebe handelt, ersetzt werden. Wenn das stufenlos variable Gtetriebe (CVT) vorgesehen ist, wird der Getriebemechanismus isgesamt in den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht, wenn der Leistungsverteilungsmechanismus 6 in den Gangwechselzustand mit fester Übersetzung gebracht wird. Der Gangwechselzustand mit fester Übersetzung ist als Zustand definiert, in dem Leistung in erster Linie auf einem mechanischen Kraftübertragungsweg übertragen wird, ohne eine Leistungsübertragung auf einem elektrischen Weg.
In den dargestellten Ausführungsformen wird der Getriebemechanismus 20, 72 für ein Hybridfahrzeug verwendet, in dem die Antriebsräder 38 nicht nur vom Verbrennungsmotor 8, sondern auch vom Drehmoment der ersten oder zweiten Elektromotoren M1, M2 angetrieben werden können. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist jedoch auch auf ein nicht-hybrides Fahrzeug-Antriegssystem anwendbar, in dem der umschaltbare Getriebeabschnitt 11 oder der Leistungsverteilungsmechanismus 16 des Getriebemechanismus 10, 70 nur als stufenlos variables Getriebe, das eine elektrische CVT-Funktion aufweist, wirkt.
Der Leistungsverteilungsmechanismus 16, der in den dargestellten Ausführungsformen vorgesehen ist, kann durch eine Differentialeinrichtung ersetzt werden, die ein Ritzel, welches beispielsweise von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, und ein Paar von Kegelrädern einschließt, die mit dem Ritzel kämmen und die mit dem ersten Elektromotor M1 und dem zweiten Elektromotor M2 verbunden sind.
Obwohl der Leistungsverteilungsmechanismus in den dargestellten Ausführungsformen aus einem Planetenradsatz besteht, kann der Leistungsverteilungsmechanismus 16 auch aus zwei oder mehr Planetenradsätzen bestehen und so ausgelegt sein, dass er als Getriebe mit drei oder mehr Gangstellungen dient, wenn er in seinen Gangwechselzustand mit fester Übersetzung gebracht wird.
Obwohl der oben beschriebene Schalter 44 ein Wippschalter ist, kann der Schalter 44 durch einen einzigen Druckknopfschalter, zwei Druckknopfschalter, die selektiv in ihre Betriebsstellungen gedrückt werden, einen Schalthebel, einen Schiebeschalter oder jede andere Art von Schalter oder von Schalteinrichtung, die dazu dient, einen Gewünschten von dem stufenlos variablen Gangwechselzustand und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand auszuwählen, ersetzt werden.
Zwar wurden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben nur für Zwecke der Erläuterung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich mit verschiedenen Änderungen und Modifizierungen, die für den Fachmann naheliegen, ausgeführt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
STEUERVORRICHTUNG FÜR FAHRZEUG-ANTRIEBSSYSTEM
Ein Fahrzeug-Antriebssystem, das zwischen einem stufenlos variablen und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet werden kann, und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Fahrzeug-Antriebssystems, um den Schaltstoß eines Automatikgetriebes, das in dem Antriebssystem enthalten ist, zu verringern, welcher aufgrund einer Überschneidungssteuerung, welche eine Umschaltsteuerung des Antriebssystems und eine Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebes beinhaltet, stattfindet.
Ein Ausführungszeit-Steuermittel 82 ist vorgesehen, um ein Umschaltungs-Steuermittel 50 und ein Steuermittel 54 für den stufenweisen Gangwechsel anzuweisen, eine Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel, um den Getriebemechanismus 10 zwischen einem elektrisch eingerichteten stufenlos variablen Gangwechselzustand und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, und eine Gangwechselsteuerung durch das Steuermittel für einen stufenweisen Gangwechsel, um in einem Automatikgetriebeabschnitt 20 einen Gangwechsel durchzuführen, nacheinander durchzuführen, auch wenn eine Überschneidungssteuerung, die die Umschaltsteuerung und die Gangwechselsteuerung beinhaltet, erforderlich ist, wodurch die Umschalt- und Gangwechselsteuerungen schnell abgeschlossen werden können. Da der Getriebemechanismus 10 während der Gangwechselsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 nicht umgeschaltet wird, ändert sich die Eingangsdrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 nicht aufgrund der Umschaltsteuerung, abgesehen von einer Änderung der Eingangsdrehzahl als Folge der Gangwechselsteuerung, wodurch eine komplizierte Gangwechselsteuerung vermieden werden und der daraus folgende Schaltstoß verringert werden kann.

Claims

Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem, das dafür ausgelegt ist, die Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors an Antriebsräder eines Fahrzeugs abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: einen umschaltbaren Getriebemechanismus, der zwischen einem stufenlos variablen Gangwechselzustand, in dem der umschaltbare Getriebemechanismus als elektrisch gesteuertes, stufenlos variables Getriebe dient, und einem stufenweise variablen Gangwechselzustand, in dem der umschaltbare Getriebemechanismus als stufenweise variables Getriebe dient, umgeschaltet werden kann; ein Umschaltungs-Steuermittel, um den umschaltbaren Getriebemechanismus aufgrund einer vorgegebenen Fahrzeugbedingung selektiv in entweder den stufenlos variablen Gangwechselzustand oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand zu bringen; ein Gangwechsel-Steuermittel, um eine Gangwechseloperation eines Automatikgetriebes, das in dem umschaltbaren Getriebemechanismus enthalten ist, aufgrund der Fahrzeugbedingung zu steuern; und ein Ausführungszeit-Steuermittel, das eine Anweisung an das Umschaltungs-Steuermittel und das Gangwechsel-Steuermittel ausgibt, um eine Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und eine Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel nacheinander durchzuführen, auch wenn eine Überschneidungssteuerung, welche die Umschaltsteuerung und die Gangwechselsteuerung beinhaltet, erforderlich ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausführungszeit-Steuermittel eine Anweisung an das Umschaltungs-Steuermittel ausgibt, die Umschaltsteuerung zuerst durchzuführen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausführungszeit-Steuermittel eine Anweisung an das Gangwechsel-Steuermittel ausgibt, die Gangwechselsteuerung zuerst durchzuführen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausführungszeit-Steuermittel aufgrund der Fahrzeugbedingung bestimmt, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und der Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel vor der jeweils anderen von den Umschalt- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt werden soll.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausführungszeit-Steuermittel aufgrund dessen, ob der umschaltbare Getriebemechanismus aktuell in den stufenlos variablen Gangwechselzustand oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand gebracht ist, bestimmt, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und der Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel vor der jeweils anderen von den Umschalt- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt werden soll.
Steuervorrichtung nach nach Anspruch 1, wobei das Ausführungszeit-Steuermittel aufgrund dessen, ob der umschaltbare Getriebemechanismus in den stufenlos variablen oder den stufenweise variablen Gangwechselzustand geschaltet werden soll, bestimmt, welche von der Umschaltsteuerung durch das Umschaltungs-Steuermittel und der Gangwechselsteuerung durch das Gangwechsel-Steuermittel vor der jeweils anderen der Umschalt- und Gangwechselsteuerungen durchgeführt werden soll.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund eines vorgegebenen oberen Grenzwerts für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird und das Umschaltungs-Steuermittel den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gang wechselzustand bringt, wenn der aktuelle Wert der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund eines vorgegebenen oberen Grenzwerts für einen auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogenen Wert bestimmt wird und das Umschaltungs-Steuermittel den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand bringt, wenn der aktuelle Wert des auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogenen Werts höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die vorgegebene Fahrzeugbedingung aufgrund eines aktuellen Werts der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eines aktuellen Werts eines auf die Antriebskraft des Fahrzeugs bezogenen Werts und entsprechend einem gespeicherten Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld, das eine Grenzlinie für das Fahren mit hoher Geschwindigkeit und eine Grenzlinie für das Fahren mit hoher Ausgangsleistung einschließt, welche durch Parameter in Form der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und des auf die Antriebskraft bezogenen Werts definiert sind, bestimmt wird.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die vorgegebene Fahrzeugbedingung eine Funktionsverschlechterungsbestimmungs-Bedingung ist, die erfüllt ist, wenn die Funktion einer der Steuerkomponenten, mit denen der umschaltbare Getriebemechanismus in den elektrisch eingerichteten stufenlos variablen Gangwechselzustand gebracht wird, verschlechtert ist und das Umschaltungs-Steuermittel den umschaltbaren Getriebemechanismus in den stufenweise variablen Gangwechselzustand bringt, wenn die Funktionsverschlechterungsbestimmungs-Bedingung erfüllt ist.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, wobei der umschaltbare Getriebemechanismus einen Leistungsverteilungsmechanismus mit einem ersten Element, das am Verbrennungsmotor befestigt ist, einem zweiten Element, das an einem ersten Elektromotor befestigt ist, und einem dritten Element, das an einem zweiten Elektromotor und an einem Leistungsübertragungs-Bauteil befestigt ist, einschließt, und wobei der Leistungsverteilungsmechanismus eine Betriebszustands-Umschalteinrichtung einschließt, die dazu dient, den umschaltbaren Getriebemechanismus zwischen dem stufenlos variablen und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten, und wobei das Umschaltungs-Steuermittel die Betriebszustands-Umschalteinrichtung steuert, um dadurch den umschaltbaren Getriebemechanismus zwischen dem stufenlos variablen und dem stufenweise variablen Gangwechselzustand zu schalten.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Betriebszustands-Umschalteinrichtung eine Kupplungseinrichtung einschließt, die dazu dient, beliebige zwei von den ersten bis dritten Elementen miteinander zu verbinden und/oder das zweite Element an einem stationären Bauteil festzulegen, und wobei das Umschaltungs-Steuermittel den umschaltbaren Getriebemechanismus durch Ausrücken der Kupplungseinrichtung, wodurch das erste Element, das zweite Element und das dritte Element sich relativ zueinander drehen können, in den stufenlos variablen Gangwechselzustand bringt und den umschaltbaren Getriebemechanismus durch Einrücken der Kupplungseinrichtung, wodurch mindestens zwei von dem ersten Element, dem zweiten Element und dem dritten Element miteinander verbunden werden oder das zweite Element am stationären Bauteil festgelegt wird, in den stufenweise variablen Gangwechselzustand bringt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Leistungsverteilungsmechanismus ein Planetenradsatz ist und das erste Element ein Träger des Planetenradsatzes ist, das zweite Element ein Sonnenrad des Planetenradsatzes ist und das dritte Element ein Zahnkranz des Planetenradsatzes ist, und wobei die Kupplungseinrichtung eine Kupplung, die dazu dient, beliebige zwei von dem Träger, dem Sonnenrad und dem Zahnkranz miteinander zu verbinden, und/oder eine Bremse, die dazu dient, das Sonnenrad an dem stationären Bauteil festzulegen, einschließt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Planetenradsatz einer vom Typ Einzelritzel ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Umschaltungs-Steuermittel die Kupplungseinrichtung steuert, um den Träger und das Sonnenrad miteinander zu verbinden, wodurch der Einzelritzel-Planetenradsatz als Getriebe mit der Übersetzung 1 arbeiten kann, oder um das Sonnenrad am stationären Bauteil festzulegen, wodurch der Einzelritzel-Planetenradsatz als drehzahlerhöhendes Getriebe mit einer Übersetzung unter 1 arbeiten kann.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 11–15, wobei das Automatikgetriebe zwischen dem Leistungsübertragungs-Bauteil und dem Antriebsrad angeordnet ist und mit dem Leistungsverteilungsmechanismus in Reihe geschaltet ist, und der umschaltbare Getriebemechanismus eine Übersetzung aufweist, die von der Übersetzung des Automatikgetriebes bestimmt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei der umschaltbare Getriebemechanismus eine Gesamtübersetzung aufweist, die von der Übersetzung des Leistungsverteilungsmechanismus und der Übersetzung des Automatikgetriebes bestimmt wird.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei das Automatikgetriebe ein stufenweise variables Automatikgetriebe ist, das entsprechend einem gespeicherten Gangwechselgrenzlinien-Kennfeld geschaltet wird.