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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Steuergerät für ein Fahrzeugantriebssystem,
und insbesondere auf eine Technik zum Reduzieren der Größe eines
Elektromotors eines Fahrzeugantriebssystems, das den Elektromotor und
einen Differenzialmechanismus aufweist, der eine Differenzialfunktion
bewirken kann.
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STAND DER TECHNIK
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Es
ist ein Fahrzeugantriebssystem bekannt, das einen Differenzialmechanismus,
der zum Verteilen einer Abgabe von einer Kraftmaschine zu einem ersten
Elektromotor und einer Abgabewelle betreibbar ist, und einen zweiten
Elektromotor aufweist, der zwischen der Abgabewelle des Differenzialmechanismus
und Antriebsrädern
angeordnet ist. Die Patentdruckschrift 1 offenbart ein Beispiel
eines derartigen Fahrzeugantriebssystems in der Gestalt eines Hybridfahrzeugantriebssystems.
Bei diesen Hybridfahrzeugantriebssystem ist der Differenzialmechanismus
zum Beispiel durch einen Planetengetriebesatz gebildet, und ein
großer
Teil eine Abgabe von der Kraftmaschine wird mechanisch zu den Antriebsrädern durch
die Differenzialfunktion des Differenzialmechanismus übertragen,
während
der andere Teil der Abgabe von der Kraftmaschine elektrisch von dem
ersten Elektromotor zu dem zweiten Elektromotor durch einen Elektrischen
Pfad übertragen
wird, so dass der Differenzialmechanismus als ein Getriebe für das Drehzahlverhältnis dient,
das zum Beispiel elektrisch variabel ist, und zwar als ein Elektrisch
gesteuertes kontinuierlich variables Getriebe. Das Hybridfahrzeugantriebssystem
wird durch eine Steuervorrichtung so gesteuert, dass das Fahrzeug
so angetrieben wird, dass die Kraftmaschine in einem optimalen Betriebszustand
zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gehalten wird.
- Patentdruckschrift
1: JP-2000-2327 A
- Patentdruckschrift 2: JP-2001-234775
A
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Im
Allgemeinen ist ein kontinuierlich variables Getriebe als eine Vorrichtung
zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs bekannt, während eine
Getriebe-Leistungsübertragungsvorrichtung
wie zum Beispiel ein variables Automatikstufengetriebe als eine
Vorrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad der Leistungsübertragung
bekannt ist. Jedoch ist kein Leistungsübertragungsmechanismus verfügbar, der
die Vorteile von diesen Beiden Vorrichtungen vereinigt. Zum Beispiel
hat das in der vorstehend genannten Patentdruckschrift 1 offenbarte
Hybridfahrzeugantriebssystem einen elektrischen Pfad zum Übertragen
einer elektrischen Energie von dem ersten Elektromotor zu dem zweiten
Elektromotor, nämlich
einen Leistungsübertragungspfad,
durch den ein Teil der Fahrzeugsantriebskraft als die elektrische
Energie übertragen
wird, so dass der erste Elektromotor bei einer Erhöhung der
Kraftmaschinennennabgabe groß sein
muss, und der zweite Elektromotor, der durch die elektrische Energie
betrieben wird, welche durch den ersten Elektromotor erzeugt wird,
muss ebenfalls groß sein.
Dementsprechend hat das Antriebssystem eine Tendenz, dass es in
ungünstiger
Weise groß bemessen
ist. Alternativ wird ein Teil der Kraftmaschinenabgabe einmal zu
einer elektrischen Energie umgewandelt, die nachfolgend zum Antreiben
der Antriebsräder
verwendet wird, so dass eine Gefahr einer Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit
bei einigen Fahrtzuständen
des Fahrzeugs besteht, zum Beispiel während einer Fahrt mit hoher
Drehzahl des Fahrzeugs. Es besteht ein ähnliches Problem, bei dem der
Leistungsübertragungsmechanismus
gemäß der vorstehenden
Beschreibung als ein Getriebe für
das Drehzahlverhältnis
verwendet wird, das elektrisch gesteuert wird, zum Beispiel als
ein kontinuierlich variables Getriebe, das als ein „elektrisches
CVT" bezeichnet wird.
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Es
ist bekannt, dass das abgegebene Moment von der Kraftmaschine (nachfolgend
zur Vereinfachung als ein "Kraftmaschinenmoment" bezeichnet) aufgrund
einer periodischen Zündung
(Verbrennung) von ihren Zylindern geändert wird oder schwankt, oder
aufgrund eines Umschaltens zwischen einem mageren Verbrennungszustand,
in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
der Kraftmaschine größer ist
als der stöchiometrische
Wert, und einem fetten Verbrennungszustand, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner
ist als der stöchiometrische Wert.
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Wie
dies in der Patentdruckschrift 2 beschrieben ist, bewirkt zum Beispiel
ein Betrieb der Kraftmaschine in dem mageren Verbrennungszustand
zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Kraftmaschine
eine Erhöhung
der Sauerstoffkonzentration, die in dem Abgas enthalten ist, was
zu einer Förderung
einer Absorption von NOx durch ein NOx-Absorptionsmittel führt, das in dem Abgaskanal vorgesehen
ist. Da das NOx-Absorptionsmittel in seiner Kapazität zum Absorbieren
von NOx begrenzt ist, wird ein so genannter "Fettimpuls" implementiert, um die Kraftmaschine
vorübergehend
von dem mageren Verbrennungszustand zu dem fetten Verbrennungszustand
umzuschalten, dass heißt
zu dem kraftstofffetten Zustand, um das absorbierte NOx von dem NOx
Absorptionsmittel auszulassen, so dass das NOx-Absorptionsmittel
in seinen Zustand zur effektiven Absorption von NOx wiederhergestellt
wird. Der Fettimpuls führt
zu einer Erhöhung
der Kraftstoffzufuhr zu der Kraftmaschine und zu einer nachfolgenden,
vorübergehenden
Erhöhung
(Änderung)
des Kraftmaschinenmoments.
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Falls
die Änderung
des Kraftmaschinenmoments zu den Antriebsrädern übertragen wird, tritt eine Änderung
des Fahrzeugsantriebsmoments auf, was eine Gefahr einer Verschlechterung
des Fahrverhaltens des Fahrzeugs wahrscheinlicher macht. Es ist
gewünscht,
den Betrag der Kraftmaschinenmomentenänderung zu reduzieren, die
zu den Antriebsrädern übertragen
wird. Zum Beispiel ist ein Fahrzeugantriebssystem einschließlich eines
Momentenwandlers mit einer Sperrkupplung, der zwischen einer Kraftmaschine
und einem Automatikgetriebe angeordnet ist, so eingerichtet, dass
die Sperrkupplung in einen Schlupf- oder gelösten Zustand versetzt wird,
um dadurch den Momentenwandler zum Absorbieren der Kraftmaschinenmomentenänderung
zu veranlassen, um so den Betrag der Kraftmaschinenmomentenänderung
zu reduzieren, die zu den Antriebsrädern übertragen wird.
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Bei
dem Antriebssystem, wie es in der Patentdruckschrift 1 offenbart
ist, das keine fluid-betätigte
Leistungsübertragungsvorrichtung
wie zum Beispiel den Momentenwandler aufweist, kann jedoch die Kraftmaschinenmomentenänderung
zu den Antriebsrädern
durch einen Leistungsübertragungspfad übertragen
werden, der die Kraftmaschine mit den Antriebsrädern verbindet, was zu einer
Gefahr einer Verschlechterung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs aufgrund
der Kraftmaschinenmomentenänderung führt. Das
Fahrzeugantriebssystem, das das Problem des Hybridfahrzeugantriebssystems
löst, leidet außerdem an
einer Gefahr einer Verschlechterung der Kraftmaschinenmomentenänderung.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend beschriebenen
Hintergrunds geschaffen. Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, ein Steuergerät für ein Fahrzeugantriebssystem
vorzusehen, das einen Differenzialmechanismus, der eine Differenzialfunktion
zum Verteilen einer Abgabe von einer Kraftmaschine zu einem ersten
Elektromotor und einer Abgabewelle bewirken kann, und einen Elektromotor
aufweist, der in einem Leistungsübertragungspfad
zwischen dem Differenzialmechanismus und einem Antriebsrad angeordnet
ist, wobei das Steuergerät
eine Reduzierung der Größe des Antriebssystems
oder Verbesserungen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs ermöglicht.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, ist ein Steuergerät für (a) ein
Fahrzeugantriebssystem vorgesehen, das eine Kraftmaschine und einen
kontinuierlich variablen Getriebeabschnitt aufweist, der als ein
elektrisch gesteuertes kontinuierlich variables Getriebe betreibbar ist
und einen Differenzialmechanismus aufweist, der zum Verteilen einer
Abgabe von der Kraftmaschine zu einem ersten Elektromotor und einem
Leistungsübertragungselement
betreibbar ist, und das einen zweiten Elektromotor aufweist, der
in einem Leistungsübertragungspfad
zwischen dem Leistungsübertragungselement
und einem Antriebsrads eines Fahrzeugs angeordnet ist, und das Steuergerät ist gekennzeichnet
durch (b) eine Differenzialzustandsumschaltvorrichtung, die in dem
Differenzialmechanismus angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass
sie den kontinuierlich variablen Getriebeabschnitt wahlweise entweder
in einen kontinuierlichen, variablen Schaltzustand, in dem der kontinuierlich variable
Getriebeabschnitt als das elektrisch gesteuerte kontinuierlich variable
Getriebe betreibbar ist, oder einen nicht-kontinuierlichen, variablen Schaltzustand
versetzt, bei dem der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt
nicht als das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe
betreibbar ist, (c) eine Einrichtung zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung,
die zum Steuern einer elektrischen Energie konfiguriert ist, die
zu dem zweiten Elektromotor in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand
des kontinuierlich variablen Getriebeabschnitts zugeführt wird,
um eine Änderung
eines Übertragungsmoments
zu begrenzen, das zu dem Leistungsübertragungselement zu übertragen
ist, und zwar ungeachtet einer Änderung
eines abgegebenen Moments von der Kraftmaschine, und (d) eine Umschaltsteuereinrichtung,
die dann betreibbar ist, wenn der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt
in dem nicht-kontinuierlichen, variablen Schaltzustand versetzt
ist, und die so konfiguriert ist, dass sie den kontinuierlich variablen
Getriebeabschnitt zu dem kontinuierlich variablen Schaltzustand
umschaltet, um der Einrichtung zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
zu ermöglichen, dass
sie die elektrische Energie steuert, die zu dem zweiten Elektromotor
zuzuführen
ist.
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Bei
dem Steuergerät,
das gemäß der vorstehenden
Beschreibung aufgebaut ist, wird der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt
des Fahrzeugantriebssystems wahlweise durch die Differenzialzustandsumschaltvorrichtung
zwischen dem kontinuierlich variablen Schaltzustand, in dem der
kontinuierlich variable Getriebeabschnitt als das elektrisch gesteuerte
kontinuierlich variable Getriebe betreibbar ist, und dem nicht-kontinuierlich
variablen Schaltzustand umgeschaltet, zum Beispiel ein variabler
Stufenschaltzustand, in dem der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt
nicht als das elektrisch gesteuerte kontinuierlich variable Getriebe
betreibbar ist, so dass das Fahrzeugsantriebssystem sowohl einen Vorteil
einer Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Getriebes
hat, dessen Drehzahlverhältnis
elektrisch variabel ist, als auch einen Vorteil eines höheren Leistungsübertragungswirkungsgrads
einer Getriebe-Leistungsübertragungsvorrichtung
für eine mechanische
Leistungsübertragung.
Zum Beispiel wird der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt
in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand, in einen Niedrig-
oder Mittelgeschwindigkeitsfahrtzustand oder einen Niedrig- oder
Mittelabgabefahrtzustand des Fahrzeugs versetzt, wobei die Kraftmaschine
in einem normalen Abgabebereich betrieben wird, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
des Fahrzeugs verbessert wird. In einem Hochgeschwindigkeitsfahrtzustand
des Fahrzeugs wird jedoch der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt
in den nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt, bei
dem die Abgabe der Kraftmaschine zu dem Antriebsrad hauptsächlich durch
einen mechanischen Leistungsübertragungspfad übertragen
wird, wodurch es möglich
ist, einen Verlust bei der Umwandlung zwischen einer mechanischen
Energie und einer elektrischen Energie zu reduzieren, der dann auftreten
würde, wenn
der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt als das Getriebe betrieben
wird, dessen Drehzahlverhältnis
elektrisch gesteuert wird. Wenn die Differenzialzustandsumschaltvorrichtung
so eingerichtet ist, dass sie den kontinuierlich variablen Getriebeabschnitt
in den nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand während der
Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs versetzt, wird der kontinuierlich
variable Getriebeabschnitt als das Getriebe betrieben, dessen Drehzahlverhältnis elektrisch
variabel ist, und zwar nur in dem Niedrig- oder Mittelgeschwindigkeitszustand
oder Niedrig- oder Mittelabgabefahrtzustand, so dass die maximale
Menge der elektrischen Energie reduziert werden kann, die durch
den Elektromotor erzeugt werden soll, wodurch die erforderliche
Größe des Elektromotors
und die erforderliche Größe des Fahrzeugantriebssystems
einschließlich des
Elektromotors weiter reduziert werden können.
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Bei
dem Fahrzeugantriebssystem einschließlich des kontinuierlich variablen
Getriebeabschnitts, der zwischen dem kontinuierlich variablen Schaltzustand
und dem nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand umschaltbar
ist, ist die Einrichtung zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie die elektrische Energie, die zu dem zweiten
Elektromotor in den kontinuierlich variablen Schaltzustand des Differenzialabschnitts
zuzuführen
ist, so steuert, dass die Änderung
des Übertragungsmoments,
das zu dem Leistungsübertragungselement
zu übertragen
ist, ungeachtet der Änderung
des abgegebenen Moments von der Kraftmaschine begrenzt wird, wodurch
die Kraftmaschinenmomentenänderung
begrenzt wird, die zu dem Antriebsrad zu übertragen ist, so dass das
Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
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Die
Umschaltsteuereinrichtung wird in dem nicht-kontinuierlich variablen
Zustand des kontinuierlich variablen Getriebeabschnitts betrieben,
um den kontinuierlich variablen Getriebeabschnitt zu dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand umzuschalten, um der Einrichtung zum Steuern
der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
zu ermöglichen, dass
sie die elektrische Energie steuert, die zu dem zweiten Elektromotor
zuzuführen
ist, so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
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Gemäß der Erfindung,
wie sie in Anspruch 2 definiert ist, ist ein Steuergerät für (a) ein
Fahrzeugantriebssystem vorgesehen, das eine Kraftmaschine und einen
Differenzialabschnitt mit einem Differenzialmechanismus aufweist,
der zum Verteilen einer Abgabe von der Kraftmaschine zu einem ersten
Elektromotor und einem Leistungsübertragungselement
betreibbar ist, und das einen zweiten Elektromotor aufweist, der
in einem Leistungsübertragungspfad
zwischen dem Leistungsübertragungselement
und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, und das Steuergerät ist gekennzeichnet
durch (b) eine Differenzialzustandsumschaltvorrichtung, die in dem
Differenzialmechanismus angeordnet ist und so konfiguriert ist,
dass sie den Differenzialmechanismus wahlweise entweder in einen
Differenzialzustand, in dem der Differenzialmechanismus zum Durchführen einer
Differenzialfunktion betreibbar ist, oder einen Nicht-Differenzialzustand
versetzt, bei dem der Differenzialmechanismus nicht zum Durchführen der
Differenzialfunktion betreibbar ist, (c) Einrichtung zum Steuern
der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung,
die so konfiguriert ist, dass sie eine elektrische Energie steuert,
die zu dem zweiten Elektromotor in den Differenzialzustand des Differenzialabschnitts
zuzuführen
ist, um eine Änderung
des Übertragungsmoments,
das zu dem Leistungsübertragungselement
zu übertragen
ist, ungeachtet einer Änderung
eines abgegebenen Moments von der Kraftmaschine zu begrenzen, und
(d) eine Umschaltsteuereinrichtung, die dann betreibbar ist, wenn
der Differenzialabschnitt in den Nicht-Differenzialzustand versetzt
ist, und die so konfiguriert ist, dass sie den Differenzialabschnitt
zu dem Differenzialzustand schaltet, um der Einrichtung zum Steuern der
Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
zu ermöglichen,
dass sie die elektrische Energie steuert, die zu dem zweiten Elektromotor
zuzuführen
ist.
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Bei
dem Steuergerät,
das gemäß der vorstehenden
Beschreibung aufgebaut ist, wird der Differenzialmechanismus des
Fahrzeugantriebssystems wahlweise durch die Differenzialzustandsumschaltvorrichtung
zwischen dem Differenzialzustand, in dem der Differenzialabschnitt
zum Durchführen
der Differenzialfunktion betreibbar ist, und dem Nicht-Differenzialzustand
wie zum Beispiel ein gesperrter Zustand umgeschaltet, bei dem der
Differenzialabschnitt nicht zum Durchführen der Differenzialfunktion
betreibbar ist, so dass das Fahrzeugantriebssystem sowohl einen
Vorteil einer Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines
Getriebes, dessen Drehzahlverhältnis
elektrisch variabel ist, als auch einen Vorteil eines hohen Leistungsübertragungswirkungsgrads
einer Getriebe-Leistungsübertragungsvorrichtung
für eine
mechanische Leistungsübertragung
aufweist. Zum Beispiel wird der Differenzialmechanismus in den Differenzialzustand
bei einem Niedrig- oder Mittelgeschwindigkeitsfahrtzustand oder
einem Niedrig- oder Mittelgeschwindigkeitszustand oder einem Niedrig- oder Mittelabgabefahrtzustand
des Fahrzeugs versetzt, wobei die Kraftmaschine in einem normalen
Abgabebereich betrieben wird, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
des Fahrzeugs verbessert wird. In einem Hochgeschwindigkeitszustand
des Fahrzeugs wird jedoch der Differenzialmechanismus in den Nicht-Differenzialzustand versetzt,
bei dem die Abgabe von der Kraftmaschine zu dem Antriebsrad hauptsächlich durch
einen mechanischen Leistungsübertragungspfad übertragen wird,
wodurch es möglich
ist, einen Verlust bei der Umwandlung zwischen einer mechanischen
Energie und einer elektrischen Energie zu reduzieren, der dann auftreten
würde,
wenn der Differenzialmechanismus als das Getriebe betrieben wird,
dessen Drehzahlverhältnis
elektrisch gesteuert wird. Wenn die Differenzialzustandsumschaltvorrichtung
so eingerichtet ist, dass der Differenzialmechanismus in den Nicht-Differenzialzustand
während
der Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs versetzt wird, wird
der Differenzialmechanismus als das Getriebe betrieben, dessen Drehzahlverhältnis elektrisch
variabel ist, und zwar nur in dem Niedrig- oder Mittelgeschwindigkeitszustand
oder Niedrig- oder Mittelabgabefahrtzustand, so dass der maximale
Betrag der elektrischen Energie reduziert werden kann, die durch
den Elektromotor erzeugt werden soll, wodurch die erforderliche
Größe des Elektromotors
und die erforderliche Größe des Fahrzeugantriebssystems
einschließlich
des Elektromotors weiter reduziert werden können.
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Bei
dem Fahrzeugantriebssystem einschließlich des Differenzialmechanismus,
der zwischen dem Differenzialzustand und dem Nicht-Differenzialzustand
umschaltbar ist, ist die Einrichtung zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie die elektrische Energie steuert, die zu
dem zweiten Elektromotor in den Differenzialzustand des Differenzialabschnitts
zuzuführen
ist, so dass die Änderung
des Übertragungsmoments,
das zu dem Leistungsübertragungselement
zu übertragen
ist, ungeachtet der Änderung
des abgegebenen Moments von der Kraftmaschine begrenzt wird, wodurch
die Kraftmaschinenmomentenänderung
begrenzt wird, die zu dem Antriebsrad zu übertragen ist, so dass das
Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
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Die
Umschaltsteuereinrichtung wird in dem Nicht-Differenzialzustand des Differenzialabschnitts betrieben,
um den Differenzialabschnitt zu dem Differenzialzustand umzuschalten,
um der Einrichtung zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
zu ermöglichen,
dass sie die elektrische Energie steuert, die zu dem zweiten Elektromotor
zuzuführen
ist, so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
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Gemäß der Erfindung,
wie sie in Anspruch 3 definiert ist, hat die Kraftmaschine ein variables Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und
das Steuergerät
hat des Weiteren eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung,
die so konfiguriert ist, dass sie einen Fettimpuls zum vorübergehenden
Halten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
in einem fetten Verbrennungszustand implementiert. In diesem Fall
begrenzt die Einrichtung zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
die elektrische Energie, die zu dem zweiten Elektromotor zuzuführen ist,
während
ein abgegebenes Moment von der Kraftmaschine aufgrund des Fettimpulses
geändert
wird, der durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung implementiert
wird. Auch bei dem Ereignis einer Änderung des Kraftmaschinenmoments
aufgrund des Fettimpulses wird dementsprechend die Kraftmaschinenmomentenänderung
begrenzt, die zu dem Antriebsrad zu übertragen ist, so dass das
Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
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Gemäß der Erfindung,
wie sie in Anspruch 4 definiert ist, hat das Steuergerät des Weiteren
eine elektrische Energiespeichervorrichtung zum Speichern der elektrischen
Energie, und die Einrichtung zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
begrenzt die elektrische Energie, die zu dem zweiten Elektromotor
zuzuführen
ist, durch Speichern der elektrischen Energie in der elektrischen
Energiespeichervorrichtung. In diesem Fall wird die elektrische
Energie, die andernfalls zu dem zweiten Elektromotor zuzuführen ist,
in der elektrischen Energiespeichervorrichtung gespeichert, so dass
die Kraftstoffwirtschaftlichkeit weiter verbessert wird.
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Gemäß der Erfindung,
wie sie in Anspruch 5 definiert ist, ändert die Einrichtung zum Steuern
der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung eine
Drehzahl des ersten Elektromotors synchron mit einem Oszillieren
eines abgegebenen Moments von der Kraftmaschine, um dadurch das
Oszillieren des abgegebenen Moments zu begrenzen, das zu dem Leistungsübertragungselement
zu übertragen
ist. In diesem Fall wird die Momentenoszillation der Kraftmaschine
weniger wahrscheinlich zu dem stromabwärtigen Abschnitt des Leistungsübertragungspfads übertragen,
wie zum Beispiel das Leistungsübertragungselement
und das Fahrzeugantriebsrad, so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs
verbessert wird.
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Vorzugsweise
versetzt die Differenzialzustandsumschaltvorrichtung den Differenzialmechanismus
in einen Differenzialzustand, in dem der Differenzialmechanismus
zum Durchführen
einer Differenzialfunktion betreibbar ist, um dadurch den kontinuierlich
variablen Getriebeabschnitt in den kontinuierlich variablen Schaltzustand
zu versetzten, und sie versetzt den Differenzialmechanismus in einen Nicht-Differenzialzustand,
zum Beispiel einen gesperrter Zustand, bei dem der Differenzialmechanismus
nicht zum Durchführen
der Differenzialfunktion betreibbar ist, um dadurch den kontinuierlich
variablen Getriebeabschnitt in den nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand
zu versetzen. In diesem Fall wird der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt zwischen
dem kontinuierlich variablen Schaltzustand und dem nicht-kontinuierlich variablen
Schaltzustand geschaltet.
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Vorzugsweise
hat der Differenzialmechanismus ein erstes Element, das mit der
Kraftmaschine verbunden ist, und ein zweites Element, das mit dem ersten
Elektromotor verbunden ist, und ein drittes Element, das mit dem
Leistungsübertragungselement
verbunden ist, und die Differenzialzustandsumschaltvorrichtung ermöglicht es
dem ersten bis dritten Element, dass sie sich relativ zueinander
drehen, um dadurch den Differenzialabschnitt in den Differenzialzustand
zu versetzten, und sie ermöglicht
dem ersten bis dritten Element, dass sie sich als eine Einheit drehen
oder das zweite Element stationär
halten, um dadurch den Differenzialabschnitt in den Nicht-Differenzialzustand
zu versetzen. In diesem Fall ist der Differenzialmechanismus zwischen
dem Differenzialzustand und dem Nicht-Differenzialzustand schaltbar.
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Vorzugsweise
hat die Differenzialzustandsumschaltvorrichtung eine Kupplung, die
zum Verbinden von zwei beliebigen Elementen des ersten bis dritten
Elements miteinander betreibbar ist, um das erste bis dritte Element
als eine Einheit zu drehen, und/oder eine Bremse, die zum Fixieren
des zweiten Elements an einem stationären Element betreibbar ist.
In diesem Fall ist der Differenzialmechanismus in einfacher Weise
zwischen dem Differenzialzustand und dem Nicht-Differenzialzustand
schaltbar.
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Vorzugsweise
werden die Kupplung und die Bremse gelöst, um den Differenzialmechanismus
in den Differenzialzustand zu versetzen, bei dem das erste bis dritte
Element relativ zueinander drehbar sind, um dem Differenzialmechanismus
zu ermöglichen,
dass er als eine elektrisch gesteuerte Differenzialvorrichtung betrieben
wird, und die Kupplung wird in Eingriff versetzt, um dem Differenzialmechanismus zu
ermöglichen,
dass er als ein Getriebe mit einem Drehzahlverhältnis von 1 betrieben wird,
oder die Bremse wird in Eingriff versetzt, um dem Differenzialmechanismus
zu ermöglichen,
dass er als ein Drehzahlübersetzungsgetriebe
betrieben wird, das ein Drehzahlverhältnis aufweist, das kleiner
als 1 ist. In diesem Fall ist der Differenzialmechanismus zwischen
dem Differenzialzustand und dem Nicht-Differenzialzustand umschaltbar, und
er ist als ein Getriebe mit einem einzigen fixierten Drehzahlverhältnis oder
einer Vielzahl fixierte Drehzahlverhältnisse betreibbar.
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Vorzugsweise
ist der Differenzialmechanismus ein Planetengetriebesatz, der einen
Träger,
der als das erste Element dient, ein Sonnenrad, das als das zweite
Element dient, und ein Hohlrad aufweist, das als das dritte Element
dient. In diesem Fall ist das erforderliche axiale Maß des Differenzialmechanismus
reduziert, und der Differenzialmechanismus, der durch den einzigen
Planetengetriebesatz gebildet ist, hat einen einfachen Aufbau.
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Vorzugsweise
ist der Planetengetriebesatz ein Einfachritzel-Planetengetriebesatz. In diesem Fall
ist das erforderliche axiale Maß des
Differenzialmechanismus reduziert, und der Differenzialmechanismus,
der durch den Einfachritzel-Planetengetriebesatz
gebildet ist, hat einen einfachen Aufbau.
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Vorzugsweise
hat der vorstehend beschriebene Leistungsübertragungspfad einen Getriebeabschnitt,
und das Fahrzeugantriebssystem hat ein Gesamtdrehzahlverhältnis, das
durch ein Drehzahlverhältnis
von diesem Getriebeabschnitt und einem Drehzahlverhältnis von
dem vorstehend beschriebenen kontinuierlich variablen Getriebeabschnitt
definiert ist. In diesem Fall kann die Fahrzeugantriebskraft über einen
breiten Bereich des Drehzahlverhältnisses
erhalten werden, und zwar aufgrund einer Änderung des Drehzahlverhältnisses
des Getriebeabschnitts des Leistungsübertragungspfads, so dass der
Steuerungswirkungsgrad des kontinuierlich variablen Getriebeabschnitts
weiter verbessert wird, der als ein elektrisch gesteuertes kontinuierlich
variables Getriebe betrieben wird.
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Vorzugsweise
hat der vorstehend beschriebene Leistungsübertragungspfad einen Getriebeabschnitt,
und das Fahrzeugantriebssystem hat ein Gesamtdrehzahlverhältnis, das
durch ein Drehzahlverhältnis
von diesem Getriebeabschnitt des Leistungsübertragungspfads und ein Übersetzungsverhältnis des
Differenzialabschnitts definiert ist. In diesem Fall kann die Fahrzeugantriebskraft über einen
breiten Bereich des Drehzahlverhältnisses
erhalten werden, und zwar aufgrund einer Änderung des Drehzahlverhältnisses
des Getriebeabschnitts des Leistungsübertragungspfads.
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Vorzugsweise
ist der Getriebeabschnitt des Leistungsübertragungspfads ein variables
Automatikstufengetriebe. In diesem Fall ist ein kontinuierlich variables
Getriebe durch den kontinuierlich variablen Getriebeabschnitt, der
in den kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist, und
den Getriebeabschnitt des Leistungsübertragungspfads gebildet, während ein
variables Stufengetriebe durch den kontinuierlich variablen Getriebeabschnitt,
der in den nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist,
und den Getriebeabschnitt des Leistungsübertragungspfads gebildet ist.
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Vorzugsweise
ist der Getriebeabschnitt des Leistungsübertragungspfads ein variables
Automatikstufengetriebe. In diesem Fall ist ein kontinuierlich variables
Getriebe durch den Differenzialabschnitt, der in den kontinuierlich
variablen Schaltzustand versetzt ist, und den Getriebeabschnitt
des Leistungsübertragungspfads
gebildet, während
ein variables Stufengetriebe durch den Differenzialabschnitt, der
in den nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist,
und den Getriebeabschnitt des Leistungsübertragungspfads gebildet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine schematische Ansicht zum Beschreiben einer Anordnung eines
Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Tabelle, die Schaltvorgänge des
Hybridfahrzeugantriebssystems gemäß der 1 angibt,
und zwar ausgewählt
in einem kontinuierlich variablen Schaltzustand oder einem variablen Stufenschaltzustand,
im Bezug auf unterschiedliche Kombinationen von Betriebszuständen von
hydraulisch betätigten
Reibkopplungsvorrichtungen, um die jeweiligen Schaltvorgänge zu bewirken.
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3 zeigt
einen Kutzbachplan, das relative Drehzahlen des Hybridfahrzeugantriebssystems
gemäß der 1 angibt,
die das in einem variablen Stufenschaltzustand betrieben wird, und
zwar in unterschiedlichen Gangpositionen des Antriebssystems.
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4 zeigt
eine Ansicht von Eingabe- und Abgabesignalen einer elektronischen
Steuervorrichtung des Antriebssystems gemäß der 1.
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5 zeigt
eine Funktionsblockdarstellung von Hauptsteuerfunktionen der elektronischen
Steuervorrichtung gemäß der 4.
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6 zeigte
eine Ansicht eines Beispiels eines gespeicherten Schaltgrenzlinienkennfelds,
das zum Bestimmen eines Schaltvorgangs eines Automatikgetriebeabschnitts
verwendet wird, eines Beispiels eines gespeicherten Umschaltgrenzlinienkennfelds,
das zum Umschalten des Schaltzustands eines Getriebemechanismus
verwendet wird, und eines Beispiels eines gespeicherten Umschaltgrenzlinienkennfelds
einer Antriebsleistungsquelle, das Grenzlinien zwischen einem Kraftmaschinenantriebsbereich
und einem Motorantriebsbereich zum Umschalten zwischen einem Kraftmaschinenantriebsmodus
und einem Motorantriebsmodus definiert, und zwar in demselben zweidimensionalen
Koordinatensystem, das durch Steuerparameter in der Gestalt einer
Fahrtgeschwindigkeit und eines abgegebenen Moments des Fahrzeugs
definiert ist, so dass diese Kennfelder miteinander in Bezug stehen.
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7 zeigt
eine Ansicht einer gespeicherten Beziehung, die Grenzlinien zwischen
einem kontinuierlich variablen Schaltbereich und einem variablen Stufenschaltbereich
definiert, wobei die Beziehung zum Abbilden von Grenzlinien verwendet
wird, die den kontinuierlich variablen und variablen Stufenschaltbereich
definieren, die durch gestrichelte Linien in der 6 angegeben
sind.
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8 zeigt
eine Ansicht eines Beispiels einer Änderung der Kraftmaschinendrehzahl
in Folge eines Hochschaltvorgangs des variablen Stufengetriebes.
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9 zeigt
eine Ansicht entsprechend einem Teil des Kutzbachplans gemäß der 3,
die einen Differenzialabschnitt zeigt, wobei die Ansicht das Prinzip
eines Steuerbetriebs einer Einrichtung zum Steuern einer Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
zeigt, um eine Oszillation des Kraftmaschinenmoments zu begrenzen,
das zu den Antriebsrädern
zu übertragen
ist.
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10 zeigt eine Ansicht einer Momentenkomponente
eines elektrischen Pfads der Kraftmaschinenmomentenoszillation aufgrund
einer Zündung
der Kraftmaschinenzylinder, die bei (a) eine Komponente A einer
Kraftmaschinenmomentenänderung
entsprechend der Momentenkomponente des elektrischen Pfads zeigt,
die größer als
eine obere Grenze des Moments des elektrischen Pfads ist, die durch
eine Strichpunktlinie angegeben ist, und die in einer elektrischen
Energiespeichervorrichtung zu speichern ist, und die bei (b) eine
elektrische Energie zeigt, die von der elektrischen Energiespeichervorrichtung
zum Ausgleichen der Komponente A der Kraftmaschinenmomentenänderung
entsprechend der Momentenkomponente des elektrischen Pfads zuzuführen ist,
die nicht größer als
die obere Grenze des Moments des elektrischen Pfads ist, die durch die
Strichpunktlinie angegeben ist.
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11 zeigt ein Flussdiagramm einer Steuerroutine,
die durch die elektronische Steuervorrichtung gemäß der 5 ausgeführt wird,
und insbesondere einen Steuerbetrieb der Einrichtung zum Steuern
der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
während
einer Fahrt des Fahrzeugs in einem nicht-kontinuierlich variablen
Schaltzustand, um das Moment des elektrischen Pfads zu steuern.
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12 zeigt ein Zeitdiagramm zum Beschreiben des
Steuerbetriebs, der in dem Flussdiagramm gemäß der 11 dargestellt
ist, und zwar im Falle einer Bestimmung zum Implementieren eines Fettimpulses
während
der Fahrt des Fahrzeugs in dem nicht-kontinuierlichen variablen
Schaltzustand.
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13 zeigt ein Zeitdiagramm zum Beschreiben des
Steuerbetriebs, das in dem Flussdiagramm gemäß der 11 dargestellt
ist, und zwar im Falle einer Bestimmung der Fahrt des Fahrzeugs
in einem Oszillationsbegrenzungsbereich in dem nicht-kontinuierlich
variablen Schaltzustand.
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14 zeigt eine schematische Ansicht zum Beschreiben
einer Anordnung eines Hybridfahrzeugsantriebssystems, das gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung aufgebaut ist.
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15 zeigt eine Tabelle entsprechend der Tabelle
in der 2, und sie gibt Schaltvorgänge des Hybridfahrzeugantriebsystems
gemäß der 14 ausgewählt
in einem kontinuierlich variablen oder variablen Stufenschaltzustand
an, und zwar im Bezug zu unterschiedlichen Kombinationen von Betriebszuständen von
hydraulisch betätigten-Reibkopplungsvorrichtungen,
um die jeweiligen Schaltvorgänge
zu bewirken.
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16 zeigt einen Kutzbachplan entsprechend dem Diagramm
in der 3, und es gibt relative Drehzahlen
der Drehelemente des Hybridfahrzeugantriebssystems gemäß der 14 in dem variablen Stufenschaltzustand in den
unterschiedlichen Gangpositionen an.
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17 zeigt eine Ansicht eines Beispiels einer manuell
betätigbaren
Schaltzustandsauswahlvorrichtung in der Gestalt eines Sägezahnschalters, der
durch einen Benutzer zum Auswählen
des Schaltzustands betätigt
wird.
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BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER
BESCHREIBUNG
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Die
Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen
beschrieben.
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Ausführungsbeispiel
1
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Unter
Bezugnahme auf die schematische Ansicht in der 1 ist
ein Getriebemechanismus 10 gezeigt, der einen Teil eines
Antriebssystems für
ein Hybridfahrzeug bildet, auf das ein Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung anwendbar ist. Gemäß der 1 weist
der Getriebemechanismus 10 Folgendes auf: Ein Eingabedrehelement
in der Gestalt einer Eingabewelle 14; einen Differenzialabschnitt 11,
der mit der Eingabewelle 14 entweder direkt oder indirekt über einen
Pulsationsabsorptionsdämpfer
(Schwingungsdämpfungsvorrichtung)
verbunden ist, der nicht gezeigt ist; einen Getriebeabschnitt, der
als ein variables Stufengetriebe in der Gestalt eines Automatikgetriebeabschnitts 20 dient,
der in einem Leistungsübertragungspfad zwischen
dem Differenzialabschnitt 11 und Antriebsrädern 38 des
Fahrzeugs angeordnet ist, und der über ein Leistungsübertragungselement 18 (Leistungsübertragungswelle)
mit dem Getriebeabschnitt 11 und den Antriebsrädern 38 in
Reihe verbunden ist; und ein Abgabedrehelement in der Gestalt einer
Abgabewelle 22, die mit dem Automatikgetriebeabschnitt 20 verbunden
ist. Die Eingabewelle 12, der Differenzialabschnitt 11,
der Automatikgetriebeabschnitt 20 und die Abgabewelle 22 sind
an einer gemeinsamen Achse in einem Getriebegehäuse 12 (nachfolgend
als ein Gehäuse 12 bezeichnet)
coaxial angeordnet, das als ein stationäres Element dient, welches
an einer Karosserie des Fahrzeugs angebracht ist, und sie sind miteinander
in Reihe verbunden. Dieser Getriebemechanismus 10 wird
in geeigneter Weise für
ein Quer-FR-Fahrzeug (Fahrzeug mit Frontmaschine und Heckantrieb)
verwendet, und er ist zwischen einer Antriebsleistungsquelle in
der Gestalt einer Brennkraftmaschine 8 und dem Paar Antriebsräder 38 angeordnet,
um eine Fahrzeugantriebskraft von der Kraftmaschine 8 zu
dem Paar Antriebsräder 38 durch
eine Differenzialgetriebevorrichtung 36 (letztes Drehzahluntersetzungszahnrad)
und ein Paar Antriebsachsen zu übertragen,
wie dies in der 5 gezeigt ist. Die Kraftmaschine 8 kann
eine Benzinkraftmaschine oder eine Dieselkraftmaschine sein, und
sie dient als eine Fahrzeugantriebsleistungsquelle, die mit der
Eingabewelle 14 direkt oder über einen Pulsationsabsorptionsdämpfer indirekt verbunden
ist.
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Bei
dem gegenwärtigen
Getriebemechanismus 10 sind die Kraftmaschine 8 und
der Differenzialabschnitt 11 direkt miteinander verbunden,
wie dies vorstehend beschrieben ist. Diese direkte Verbindung bedeutet,
dass die Kraftmaschine 8 und der Getriebeabschnitt 11 ohne
eine fluid-betätigte
Leistungsübertragungsvorrichtung
wie zum Beispiel ein Momentenwandler oder eine dazwischen angeordnete
Fluidkopplung miteinander verbunden sind, aber sie können durch
den Pulsationsabsorptionsdämpfer
miteinander verbunden sein, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Es ist zu beachten, dass eine untere Hälfte des Getriebemechanismus 10,
der hinsichtlich seiner Achse symmetrisch aufgebaut ist, in der 1 weggelassen
ist. Dies trifft auch für
die anderen Ausführungsbeispiele
der Erfindung zu, die nachfolgend beschrieben werden.
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Der
Differenzialabschnitt 11 ist des Weiteren mit Folgendem
versehen: Einem ersten Elektromotor M1; einem Leistungsverteilungsmechanismus 16, der
als ein Differenzialmechanismus dient, der zum mechanischen Verteilen
einer Abgabe von der Kraftmaschine 8 betreibbar ist, die
durch die Eingabewelle 14 aufgenommen wird, und zwar zu
dem ersten Elektromotor M1 und dem Leistungsübertragungselement 18;
und einen zweiten Elektromotor M2, der mit der Abgabewelle 22 gedreht
wird. Der zweite Elektromotor M2 kann an irgendeinem Abschnitt des
Leistungsübertragungspfads
zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und
den Antriebsrädern 38 angeordnet
sein. Der erste und der zweite Elektromotor M1 und M2, die bei dem
gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel
verwendet werden, sind jeweils ein so genannter Motor/Generator
mit einer Funktion eines Elektromotors und einer Funktion eines
elektrischen Generators. Jedoch soll der erste Elektromotor M1 zumindest
als ein elektrischer Generator dienen, der zum Erzeugen einer elektrischen
Energie und einer Reaktionskraft betreibbar ist, während der
zweite Elektromotor M2 zumindest als eine Antriebsleistungsquelle
dienen soll, die zum Erzeugen einer Fahrzeugantriebskraft betreibbar
ist.
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Der
Leistungsverteilungsmechanismus 16 hat als Hauptkomponenten
einen ersten Planetengetriebesatz 24 mit einer Einfachritzelbauart,
die ein Übersetzungsverhältnis ρ1 von zum
Beispiel ungefähr
0,418 aufweist, Kopplungsvorrichtungen in der Gestalt einer Schaltkupplung
C0 und einer Schaltbremse B1. Der erste Planetengetriebesatz 24 hat Drehelemente,
die aus Folgendem bestehen: Einem ersten Sonnenrad S1, einem ersten
Planetenrad P1; einem ersten Träger
CA1, der das erste Planetenrad P1 so stützt, dass das erste Planetenrad
P1 um dessen Achse und um die Achse des ersten Sonnenrads S1 drehbar
ist; und einem ersten Hohlrad R1, das das erste Sonnenrad S1 durch
das erste Planetenrad P1 kämmt.
Wenn die Anzahl der Zähne
des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Hohlrads R1 durch ZS1 bzw.
ZR1 dargestellt werden, wird das vorstehend angegebene Übersetzungsverhältnis ρ1 durch ZS1/ZR1
dargestellt.
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Bei
dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 ist der erste Träger CA1
mit der Eingabewelle 14, dass heißt mit der Kraftmaschine 8 verbunden,
und das erste Sonnenrad S1 ist mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden,
während
das erste Hohlrad R1 mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden
ist. Die Schaltbremse P0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und
dem Gehäuse 12 angeordnet, und
die Schaltkupplung C0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem
ersten Träger
CA1 angeordnet. Wenn die Schaltkupplung C0 und die Bremse B0 jeweils
gelöst
sind, dass heißt
wenn sie in einen gelösten
Zustand gebracht wurden, ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
einen Differenzialzustand versetzt, bei dem drei Elemente des ersten
Planetengetriebesatzes 24 bestehend aus dem ersten Sonnenrad
S1, dem ersten Träger
CA1 und dem ersten Hohlrad R1 relativ zueinander drehbar sind, um so
eine Differenzialfunktion zu bewirken, so dass die Abgabe von der
Kraftmaschine 8 zu dem ersten Elektromotor M1 und dem Leistungsübertragungselement 18 verteilt
wird, wodurch ein Teil der Abgabe von der Kraftmaschine 8 zum
Antreiben des ersten Elektromotors M1 verwendet wird, um eine elektrische
Energie zu erzeugen, die gespeichert wird oder die zum Antreiben
des zweiten Elektromotors M2 verwendet wird. Dementsprechend dient
der Differenzialabschnitt 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
als eine elektrisch gesteuerte Differenzialvorrichtung, und sie
wird in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand (elektrisch eingerichteter
CVT-Zustand) versetzt, bei dem die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 ungeachtet
der Drehzahl der Kraftmaschine 8 kontinuierlich variabel
ist, sie wird nämlich
in den Differenzialzustand versetzt, bei dem ein Drehzahlverhältnis γ0 (Drehzahl
der Eingabewelle 13/Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18)
des Leistungsverteilungsmechanismus 16 kontinuierlich von
einem minimalen Wert γ0min
zu einem maximalen Wert γ0max
geändert
wird, dass heißt
in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand, in dem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als ein
elektrisch gesteuertes, kontinuierlich variables Getriebe dient,
dessen Drehzahlverhältnis γ0 von dem
minimalen Wert γ0min
zu dem maximalen Wert γ0max
kontinuierlich variabel ist.
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Wenn
die Schaltkupplung C0 oder die Bremse B0 im Eingriff ist, dass heißt wenn
sie in einen Eingriffszustand gebracht wurden, während der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
dem kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist, wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
einen Nicht-Differenzialzustand
gebracht, in dem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 die
Differenzialfunktion nicht bewirkt. Wenn die Schaltkupplung C0 im
Eingriff ist, werden genauer gesagt das erste Sonnenrad S1 und der
erste Träger
S1 miteinander Verbunden, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
einen verbundenen oder gesperrten Zustand versetzt wird, in dem
die drei Drehelemente des ersten Planetengetriebesatzes 24 bestehend aus
dem ersten Sonnenrad S1, dem ersten Träger CA1 und dem ersten Hohlrad
R1 als eine Einheit drehbar sind, sie werden nämlich in den Nicht-Differenzialzustand
versetzt, in dem die Differenzialfunktion nicht verfügbar ist,
so dass der Differenzialabschnitt 11 außerdem in einen Nicht-Differenzialzustand
versetzt wird. In diesem Nicht-Differenzialzustand werden die Drehzahl
der Kraftmaschine 8 und die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 aneinander
angeglichen, so dass der Differenzialabschnitt 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
in einem Schaltzustand mit festem Drehzahlverhältnis oder einem variablen
Stufenschaltzustand versetzt wird, in dem der Mechanismus 16 als
ein Getriebe mit einem festen Drehzahlverhältnis γ0 dient, das gleich 1 ist.
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Wenn
die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 im Eingriff ist,
wird das erste Sonnenrad S1 an das Gehäuse 12 fixiert, so
dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den verbundenen
oder den gesperrten Zustand versetzt wird, in dem das erste Sonnenrad
S1 nicht drehbar ist, er wird nämlich
in den Nicht-Differenzialzustand versetzt, in dem die Differenzialfunktion
nicht verfügbar ist,
so dass der Differenzialabschnitt 11 ebenfalls in den Nicht-Differenzialzustand
versetzt wird. Da die Drehzahl des ersten Hohlrads R1 größer als
die Drehzahl des ersten Trägers
CA1 ist, wird der Differenzialabschnitt 11 in den Schaltzustand
mit fixiertem Drehzahlverhältnis
oder in den variablen Stufenschaltzustand versetzt, in dem der Differenzialabschnitt 11 (der
Leistungsverteilungsmechanismus 16) als ein Drehzahl erhöhendes Getriebe
mit einem festen Drehzahlverhältnis γ0 dient,
das kleiner als 1 ist, zum Beispiel ungefähr 0,7.
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Somit
dienen die Reibkopplungsvorrichtungen in der Gestalt der Schaltkupplung
C0 und der Bremse B0 als eine Differenzialzustandsumschaltvorrichtung,
die zum wahlweisen Umschalten des Differenzialabschnitts 11 (des
Leistungsverteilungsmechanismus 16) zwischen dem Differenzialzustand oder
dem nicht gesperrten Zustand (nicht verbundenen Zustand) und dem
Nicht-Differenzialzustand oder dem gesperrten Zustand (verbundenem
Zustand) betreibbar ist, dass heißt zwischen dem Differenzialzustand,
in dem der Differenzialabschnitt 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16)
als eine elektrisch gesteuerte Differenzialvorrichtung betreibbar
ist (zum Beispiel ein kontinuierlich variabler Schaltzustand, in
dem der Differenzialabschnitt 11 als ein elektrisch gesteuertes,
kontinuierlich variables Getriebe betreibbar ist, dessen Drehzahlverhältnis kontinuierlich
variabel ist), und einem nicht-kontinuierlich, variablen Schaltzustand,
in dem der Differenzialabschnitt 11 nicht als das elektrisch
gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe betreibbar ist (zum Beispiel
der gesperrte Zustand, in dem der Differenzialabschnitt 11 nicht
als ein kontinuierlich variables Getriebe betreibbar ist), nämlich der
Schaltzustand mit fixiertem Drehzahlverhältnis, in dem der Differenzialabschnitt 11 nicht
als das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe
betreibbar ist, das einen kontinuierlich variablen Schaltbetrieb
durchführen
kann, und in dem das Drehzahlverhältnis des Getriebeabschnitts 11 fixiert
gehalten wird, nämlich
der Schaltzustand mit fixiertem Drehzahlverhältnis (Nicht-Differenzialzustand),
in dem der Getriebeabschnitt 11 als ein Getriebe mit einer
einzigen Gangposition mit einem Drehzahlverhältnis oder einer Vielzahl Gangpositionen
mit verschiedenen Drehzahlverhältnissen
betreibbar ist. Der nicht verbundene Zustand, welcher vorstehend
beschrieben ist, kann den teilweisen Eingriffszustand oder den Schlupfzustand der
Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 und außerdem den
vollständig
gelösten
Zustand der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 beinhalten.
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Der
Automatikgetriebeabschnitt 20 hat einen zweiten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 26,
einen dritten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 28 und
einen vierten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 30. Der
zweite Planetengetriebesatz 26 weist Folgendes auf: Ein
zweites Sonnenrad S2; ein zweites Planetenrad P2; einen zweiten
Träger
CA2, der das zweite Planetenrad P2 so stützt, dass das zweite Planetenrad
P2 um dessen Achse und um die Achse des zweiten Sonnenrads S2 drehbar
ist; und ein zweites Hohlrad R2, das das zweite Sonnenrad S2 durch
das zweite Planetenrad kämmt.
Zum Beispiel hat der zweite Planetengetriebesatz 26 ein Übersetzungsverhältnis ρ2 von ungefähr 0,562.
Der dritte Planetengetriebesatz 28 weist Folgendes auf:
Ein drittes Sonnenrad S3; ein drittes Planetenrad P3; einen dritten
Träger
CA3, der das dritte Planetenrad P3 so stützt, dass das dritte Planetenrad
P3 um dessen Achse und um die Achse des dritten Sonnenrads S3 drehbar
ist; und ein drittes Hohlrad R3, das das dritte Sonnenrad S3 durch
das dritte Planetenrad P3 kämmt.
Zum Beispiel hat der dritte Planetengetriebesatz 28 ein Übersetzungsverhältnis ρ3 von ungefähr 0,425.
Der vierte Planetengetriebesatz 30 weist Folgendes auf:
Ein viertes Sonnenrad S4; ein viertes Planetenrad P4; einen vierten
Träger
CA4, der das vierte Planetenrad P4 so stützt, dass das vierte Planetenrad
P4 um dessen Achse und um die Achse des vierten Sonnenrads S4 drehbar
ist; und ein viertes Hohlrad R4, dass das vierte Sonnenrad S4 durch
das vierte Planetenrad P4 kämmt.
Zum Beispiel hat der vierte Planetengetriebesatz 30 ein Übersetzungsverhältnis ρ4 von ungefähr 0,421.
Wenn die Anzahl der Zähne
des zweiten Sonnenrads S2, des zweiten Hohlrads R2, des dritten
Sonnenrads S3, des dritten Hohlrads R3, des vierten Sonnenrads S4
und des vierten Hohlrads R4 durch ZS2, ZR2, ZS3, ZR3, ZS4 bzw. ZR4
dargestellt werden, werden die vorstehend angegebenen Übersetzungsverhältnisse ρ2, ρ3 und ρ4 durch ZS2/ZR2,
ZS3/ZR3 bzw. ZS4/ZR4 dargestellt.
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Bei
dem Automatikgetriebeabschnitt 20 sind das zweite Sonnenrad
S2 und das dritte Sonnenrad S3 einstückig als eine Einheit aneinander
befestigt, sie werden wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
eine zweite Kupplung C2 verbunden, und sie werden wahlweise an das
Gehäuse 12 durch
eine erste Bremse B1 fixiert. Der zweite Träger CA2 wird wahlweise an das
Gehäuse 12 durch
eine zweite Bremse B2 fixiert, und das vierte Hohlrad R4 wird wahlweise
an das Gehäuse 12 durch
eine dritte Bremse B3 fixiert. Das zweite Hohlrad R2, der dritte
Träger
CA3 und der vierte Träger CA3
sind einstückig
aneinander befestigt, und sie sind an der Abgabewelle 22 befestigt.
Das dritte Hohlrad R3 und das vierte Sonnenrad S4 sind einstückig aneinander
befestigt, und sie werden wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch eine
erste Kupplung C1 verbunden. Somit werden der Automatikgetriebeabschnitt 20 und
das Leistungsübertragungselement 18 wahlweise
durch die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2 miteinander
verbunden, die zum Schalten des Automatikgetriebeabschnitts 20 vorgesehen
ist. Anders gesagt dienen die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung
C2 als eine Kopplungsvorrichtung, die dazu betreibbar ist, dass
ein Leistungsübertragungspfad
zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und
dem Automatikgetriebeabschnitt 20, dass heißt zwischen
dem Differenzialabschnitt 11 (Leistungsübertragungselement 18)
und den Antriebsrädern 38 wahlweise
entweder in einen Leistungsübertragungszustand,
in dem eine Fahrzeugantriebskraft durch den Leistungsübertragungspfad übertragen werden
kann, oder einen Leistungsunterbrechungszustand versetzt wird, in
dem die Fahrzeugantriebskraft nicht durch den Leistungsübertragungspfad übertragen
werden kann. Genauer gesagt wird der vorstehend beschriebene Leistungsübertragungspfad
in den Leistungsübertragungszustand
versetzt, wenn zumindest entweder die erste Kupplung C1 oder die
zweite Kupplung C2 in den Eingriffszustand versetzt ist, und er
wird in den Leistungszerbrechungszustand versetzt, wenn die erste
Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in den gelösten Zustand versetzt
sind.
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Die
vorstehend 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 (die nachfolgend gemeinsam
als Kupplungen C und Bremsen B bezeichnet werden, sofern nicht anderweitig
angegeben wird) sind hydraulisch betätigte Reibkopplungsvorrichtungen,
die bei einem herkömmlichen
Fahrzeugautomatikgetriebe verwendet werden. Jede dieser Reibkopplungsvorrichtungen
ist durch eine Mehrscheiben-Nasskupplung
gebildet, die eine Vielzahl Reibungsplatten aufweist, welche gegeneinander
durch einen hydraulischen Aktuator gedrückt werden, oder durch eine
Bandbremse, die eine Drehtrommel und ein Band oder zwei Bänder aufweist,
die an einer Außenumfangsfläche der Drehtrommel
gewickelt ist/sind und an einem Ende durch einen hydraulischen Aktuator
gedrückt
werden. Jede der Kupplungen C0 bis C2 und der Bremsen B0 bis B3
gelangt wahlweise in Eingriff, um zwei Elemente zu verbinden, zwischen
denen die Kupplung oder die Bremse jeweils angeordnet ist.
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Der
Getriebemechanismus 10, der gemäß der vorstehenden Beschreibung
aufgebaut ist, wird wahlweise in eine Gangposition einer ersten
Gangposition (erste Drehzahl) bis zu einer fünften Gangposition (fünfte Drehzahl),
einer Rückwärtsgangposition
(Rückwärtsantriebsposition)
und einer neutralen Position versetzt, in dem die Schaltkupplung
C0, die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2, die Schaltbremse
B0, die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse
B3 wahlweise in Eingriff gelangt, wie dies in der Tabelle in der 2 angegeben
ist. Die erste Gangposition bis zu der fünften Gangposition haben Drehzahlverhältnisse γ (-Eingabewellendrehzahl
NIN/Abgabewellendrehzahl NOUT),
die sich als geometrische Reihe ändern.
Es ist insbesondere zu beachten, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 mit
der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 versehen ist, von
denen eine in Eingriff gelangt, um den Differenzialabschnitt 11 in
den kontinuierlich variablen Schaltzustand zu versetzen, in dem
der Differenzialabschnitt 11 als ein kontinuierlich variables
Getriebe betreibbar ist, oder in den Schaltzustand mit fixiertem
Drehzahlverhältnis,
in dem der Differenzialabschnitt als ein variables Stufengetriebe
mit einem fixierten Drehzahlverhältnis oder
fixierten Drehzahlverhältnissen
betreibbar ist. Bei dem gegenwärtigen
Getriebemechanismus 10 wirkt daher der Differenzialabschnitt 11,
der in den Schaltzustand mit fixiertem Drehzahlverhältnis durch die
Eingriffswirkung entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse
B0 versetzt wird, mit dem Automatikgetriebeabschnitt 12 zusammen,
um eine variable Stufengetriebevorrichtung zu bilden, während der
Differenzialabschnitt 11, der in den kontinuierlich variablen
Schaltzustand versetzt ist, wobei die Schaltkupplung C0 und die
Schaltbremse B0 jeweils in dem gelösten Zustand gehalten werden,
mit dem Automatikgetriebeabschnitt 20 zusammenwirkt, um eine
elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebevorrichtung
zu bilden. Anders gesagt wird der Getriebemechanismus 10 in
seinen variablen Stufenschaltzustand versetzt, in dem entweder die
Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 in Eingriff gelangt,
und in seinen kontinuierlich variablen Schaltzustand, in dem sowohl
die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0 gelöst wird.
In ähnlicher
Weise wird der Differenzialabschnitt 11 wahlweise entweder in
seinen variablen Stufenschaltzustand oder seinen kontinuierlich
variablen Schaltzustand versetzt.
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Wenn
der Getriebemechanismus 10 als das variable Stufengetriebe
dient, wird zum Beispiel die erste Gangposition mit dem höchsten Drehzahlverhältnis γ1 von zum
Beispiel ungefähr
3,357 durch Eingriffsvorgänge
der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der dritten Bremse
B3 eingerichtet, und die zweite Gangposition mit dem Drehzahlverhältnis γ2 von zum
Beispiel ungefähr
2,180, das kleiner ist als das Drehzahlverhältnis γ1, wird durch Eingriffsvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse
B2 eingerichtet, wie dies in der 2 angegeben
ist. Des Weiteren wird die dritte Gangposition mit dem Drehzahlverhältnis γ3 von zum
Beispiel ungefähr
1,424, das kleiner ist als das Drehzahlverhältnis γ2, durch Eingriffsvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1 eingerichtet, und die vierte Gangposition mit dem Drehzahlverhältnis γ4 von zum Beispiel
ungefähr
1,000, das kleiner ist als das Drehzahlverhältnis γ3, wird durch Eingriffsvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung
C2 eingerichtet. Die fünfte
Gangposition mit dem Drehzahlverhältnis γ5 von zum Beispiel ungefähr 0,705,
das kleiner ist als das Drehzahlverhältnis γ4, wird durch Eingriffsvorgänge der
ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse
B0 eingerichtet. Des Weiteren wird die Rückwärtsgangposition mit dem Drehzahlverhältnis γR von zum
Beispiel ungefähr 3,209,
das zwischen den Drehzahlverhältnissen γ1 und γ2 liegt,
durch Eingriffsvorgänge
der zweiten Kupplung C2 und der dritten Bremse B3 eingerichtet. Die
neutrale Position N wird dadurch eingerichtet, dass nur die Schaltkupplung
C0 im Eingriff ist.
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Wenn
der Getriebemechanismus 10 als das kontinuierlich variable
Getriebe dient, werden andererseits sowohl die Schaltkupplung C0
als auch die Schaltbremse B0 gelöst,
wie dies in der 2 angegeben ist, so dass der
Differenzialabschnitt 11 als das kontinuierlich variable
Getriebe dient, während der
Automatikgetriebeabschnitt 20, der mit dem Differenzialabschnitt 11 in
Reihe verbunden ist, als das variable Stufengetriebe dient, wodurch
die Drehzahl der Drehbewegung kontinuierlich geändert wird, die zu dem Automatikgetriebeabschnitt 20 übertragen wird,
der in einer ausgewählten
Position der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Gangposition versetzt
wird, nämlich
die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 wird
kontinuierlich geändert, so
dass das Drehzahlverhältnis
des Antriebssystems, wenn der Automatikgetriebeabschnitt 20 in
der ausgewählten
Gangposition versetzt ist, über
einen vorbestimmten Bereich kontinuierlich variabel ist. Dementsprechend
ist das gesamte Drehzahlverhältnis
(Gesamtdrehzahlverhältnis) γT des Getriebemechanismus 10 kontinuierlich
variabel.
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Der
Kutzbachplan in der 3 gibt durch gerade Linien
eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in den jeweiligen
Gangpositionen des Getriebemechanismus 10 an, der durch
den Differenzialabschnitt 11, der als der kontinuierlich
variable Schaltabschnitt oder der erste Schaltabschnitt dient, und
den Automatikgetriebeabschnitt 20 gebildet ist, der als
der variable Stufenschaltabschnitt oder der zweite Schaltabschnitt
dient. Der Kutzbachplan in der 3 zeigt
ein rechteckiges, zweidimensionales Koordinatensystem, in dem die Übersetzungsverhältnisse ρ der Planetengetriebesätze 24, 26, 28, 30 entlang
der horizontalen Achse angenommen werden, während die relativen Drehzahlen
der Drehelemente entlang der vertikalen Achse angenommen werden.
Eine untere Linie der drei horizontalen Linien, nämlich die
horizontale Linie Xi gibt die Drehzahl 0 an, während eine obere Linie der
drei horizontalen Linien, nämlich
die horizontale Linie X2 die Drehzahl 1,0 angibt, dass heißt eine
Arbeitsdrehzahl NE der Kraftmaschine 8,
die mit der Eingabewelle 14 verbunden ist. Die horizontale
Linie XG gibt die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 an.
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Drei
vertikale Linien Y1, Y2 und Y3 entsprechend dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 des
Differenzialabschnitts 11 Stellen die relativen Drehzahlen
eines zweiten Drehelements (zweites Element) RE2 in der Gestalt
des ersten Sonnenrads S1, eines ersten Drehelements (erstes Element)
RE1 in der Gestalt des ersten Trägers
CA1 bzw. eines dritten Drehelements (drittes Element) RE3 in der
Gestalt des ersten Hohlrads R1 dar. Die Abstände zwischen den angrenzenden
Linien der vertikalen Linien Y1, Y2 und Y3 werden durch das Übersetzungsverhältnis ρ1 des ersten
Planetengetriebesatzes 24 bestimmt. Der Abstand zwischen
den vertikalen Linien Y1 und Y2 entspricht nämlich „1", während
der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Übersetzungsverhältnis ρ1 entspricht.
Des Weiteren stellen 5 vertikale Linien Y4, Y5, Y6, Y7 und Y8 entsprechend
dem Getriebeabschnitt 20 die relativen Drehzahlen eines
vierten Drehelements (viertes Element) RE4 in der Gestalt des zweiten
und des dritten Sonnenrads S2, S3, die einstückig aneinander befestigt sind,
eines fünften
Drehelements (fünftes
Element) RE5 in der Gestalt des zweiten Trägers CA2, eines sechsten Drehelements
(sechstes Element) RE6 in der Gestalt des vierten Hohlrads R4, eines siebten
Drehelements (siebtes Element) RE7 in der Gestalt des zweiten Hohlrads
R2 und eines dritten und eines vierten Trägers CA3, CA4, die einstückig aneinander
befestigt sind, bzw. eines achten Drehelements (achtes Element)
RE8 in der Gestalt des dritten Hohlrads R3 und des vierten Sonnenrads
S4 dar, die einstückig
aneinander befestigt sind. Die Abstände zwischen den angrenzenden
Linien der vertikalen Linien sind werden die Übersetzungsverhältnisse ρ2, ρ3 und ρ4 des zweiten,
des dritten und des vierten Planetengetriebesatzes 26, 28, 30 bestimmt.
In der Beziehung zwischen den vertikalen Linien des Kutzbachplans
entsprechen die Abstände
zwischen dem Sonnenrad und dem Träger des jeweiligen Planetengetriebesatzes „1", während die
Abstände
zwischen dem Träger
und dem Hohlrad des jeweiligen Planetengetriebesatzes dem Übersetzungsverhältnis ρ entsprechen.
Bei dem Differenzialabschnitt 11 entspricht der Abstand
zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 „1", während
der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Übersetzungsverhältnis ρ entspricht.
Bei dem Automatikgetriebeabschnitt 20 entspricht der Abstand
zwischen dem Sonnenrad und dem Träger des jeweiligen zweiten,
dritten und vierten Planetengetriebesatzes 26, 28, 30 „1", während der
Abstand zwischen dem Träger
und dem Hohlrad des jeweiligen Planetengetriebesatzes 26, 28, 30 dem Übersetzungsverhältnis ρ entspricht.
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Unter
Bezugnahme auf den Kutzbachplan in der 3 ist
der Leistungsverteilungsmechanismus 16 (Differenzialabschnitt 11)
des Getriebemechanismus 10 so eingerichtet, dass das erste
Drehelement RE1 (erster Träger
CA1) des ersten Planetengetriebesatzes 24 einstückig an
der Eingabewelle 14 (Kraftmaschine 8) befestigt
ist und wahlweise mit dem zweiten Drehelement RE2 (erstes Sonnenrad S1)
durch die Schaltkupplung C0 verbunden wird, und dieses zweite Drehelement
RE2 wird an den ersten Elektromotor M1 und wahlweise an das Gehäuse 12 durch
die Schaltbremse B0 fixiert, während
das dritte Drehelement RE3 (erstes Hohlrad R1) an das Leistungsübertragungselement 18 und
den zweiten Elektromotor M2 befestigt ist, so dass eine Drehbewegung
der Eingabewelle 14 zu dem Automatikgetriebeabschnitt 20 durch
das Leistungsübertragungselement 18 übertragen
(eingegeben) wird. Eine Beziehung zwischen den Drehzahlen des ersten
Sonnenrads S1 und des ersten Hohlrads R1 wird durch eine geneigte
gerade Linie L0 dargestellt, die einen Schnittpunkt zwischen den
Linien Y2 und X2 passiert.
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Wenn
der Getriebemechanismus 10 in den kontinuierlich variablen
Schaltzustand (Differenzialzustand) durch die Lösevorgänge der Schaltkupplung C0 und
der Bremse B0 gebracht wird, wird zum Beispiel die Drehzahl des
ersten Sonnenrads S1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der
Geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y1 dargestellt wird, dadurch
erhöht
oder abgesenkt, dass die Drehzahl des ersten Elektromotors M1 gesteuert
wird, so dass die Drehzahl des ersten Trägers CA1, die durch einen Schnittpunkt
zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y2 dargestellt
wird, erhöht
oder abgesenkt wird, während
die Drehzahl des ersten Sonnenrads R1, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V
bestimmt wird und die durch einen Schnittpunkt zwischen der geraden
Linie L0 und der vertikalen Linie Y3 dargestellt wird, im Wesentlichen
konstant gehalten wird. Wenn die Schaltkupplung C0 im Eingriff ist,
sind das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden,
und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 ist in dem Nicht-Differenzialzustand
versetzt, in dem die vorstehend genannten drei Drehelemente RE1,
RE2, RE3 als eine Einheit gedreht werden, so dass die gerade Linie
L0 mit der horizontalen Linie X2 ausgerichtet ist, so dass das Leistungsübertragungselement 18 mit
einer Drehzahl gedreht wird, die gleich der Kraftmaschinendrehzahl NE ist. Wenn die Schaltbremse B0 im Eingriff
ist, wird andererseits die Drehbewegung des ersten Sonnenrads S1
gestoppt, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird
in den Nicht-Differenzialzustand versetzt, in dem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als
der Drehzahlerhöhungsmechanismus dient,
so dass die gerade Linie L0 in dem Zustand geneigt wird, der in
der 3 angegeben ist, wodurch die Drehzahl des ersten
Hohlrads R1, die durch einen Schnittpunkt zwischen den geraden Linien
L0 und Y3 dargestellt wird, dass heißt die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 größer als
die Kraftmaschinendrehzahl NE wird und zu
dem Automatikgetriebeabschnitt 20 übertragen wird.
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Bei
dem Automatikgetriebeabschnitt 20 wird das vierte Drehelement
RE4 wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
die zweite Kupplung C2 verbunden, und es wird wahlweise an das Gehäuse 12 durch
die erste Bremse B1 fixiert, und das fünfte Drehelement RE5 wird wahlweise
an das Gehäuse 12 durch
die zweite Bremse B2 fixiert, während
das dritte Drehelement RE6 wahlweise an das Gehäuse 12 durch die dritte
Bremse B3 fixiert wird. Das siebte Drehelement RE7 wird an der Abgabewelle 22 fixiert,
während
das achte Drehelement RE8 wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
die erste Kupplung C1 verbunden wird.
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Wenn
die erste Kupplung C1 und die dritte Bremse B3 im Eingriff sind,
ist der Automatikgetriebeabschnitt 20 in der ersten Gangposition
platziert. Die Drehzahl der Abgabewelle 22 in der ersten
Gangposition wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen
Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 angibt,
das an der Abgabewelle 22 befestigt ist, und der geneigten
geraden Linie L1 dargestellt, die einen Schnittpunkt zwischen der
vertikalen Linie Y8, die die Drehzahl des achten Drehelements RE8
angibt, und der horizontalen Linie X2 passiert, und einen Schnittpunkt
zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten
Drehelement RE6 angibt, und der horizontalen Linie X1, wie dies
in der 3 angegeben ist. In ähnlicher
Weise wird die Drehzahl der Abgabewelle 22 in der zweiten
Gangposition, die durch die Eingriffsvorgänge der ersten Kupplung C1
und der zweiten Bremse B2 eingerichtet wird, durch einen Schnittpunkt
zwischen der geneigten geraden Linie L2, die durch jene Eingriffsvorgänge bestimmt
wird, und der vertikalen Linie Y7 dargestellt, die die Drehzahl
des siebten Drehelements RE7 angibt, das an der Abgabewelle 22 befestigt
ist. Die Drehzahl der Abgabewelle 22 in der dritten Gangposition,
die durch die Eingriffsvorgänge
der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet ist,
wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten geraden Linie
L3, die durch jene Eingriffsvorgänge
bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7 dargestellt, die die
Drehzahl des siebten Drehelements RE7 angibt, das an der Abgabewelle 22 befestigt
ist. Die Drehzahl der Abgabewelle 22 in der vierten Gangposition,
die durch die Eingriffsvorgänge
der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet
wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer horizontalen
Linie L4, die durch jene Eingriffsvorgänge bestimmt wird, und der
vertikalen Linie Y7 dargestellt, die die Drehzahl des siebten Drehelements
RE7 angibt, das an der Abgabewelle 22 befestigt ist. In
der ersten bis vierten Gangposition, bei denen die Schaltkupplung
C0 in dem Eingriffszustand platziert ist, wird das achte Drehelement
RE8 mit der gleichen Drehzahl wie die Kraftmaschinendrehzahl NE gedreht, wobei die Antriebkraft von dem
Differenzialabschnitt 11, dass heißt von dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 aufgenommen
wird. Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 im Eingriff
ist, wird das achte Drehelement RE8 mit einer Drehzahl gedreht,
die größer ist
als die Kraftmaschinendrehzahl NE, wobei
die Antriebskraft von dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 aufgenommen wird.
Die Drehzahl der Abgabewelle 22 in der fünften Gangposition,
die durch die Eingriffsvorgänge
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 jene Eingriffsvorgänge bestimmt
wird, und der vertikalen Linie Y7 dargestellt, die die Drehzahl
des siebten Drehelements RE7 angibt, das an der Abgabewelle 22 befestigt
ist.
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Die
Kraftmaschine 8 ist so konfiguriert, dass ein Arbeits-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (nachfolgend
als ein „Luft/Kraftstoff-Verhältnis" bezeichnet) A/F
(=Einlassluftmenge/Kraftstoffzuführungsmenge)
steuerbar ist. In einem Niedriglastfahrtzustand des Fahrzeugs wird
die Kraftmaschine 8 zum Beispiel in einem mageren Verbrennungszustand
betrieben, bei dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
A/F größer ist
als der stöchiometrische
Wert, dass heißt
bei dem ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in einem Kraftstoffmageren Zustand ist,
so dass die Menge des verbrauchten Kraftstoffs reduziert wird. Während eines
Startens oder einer schnellen Beschleunigung des Fahrzeugs oder
in einem Mittellast- oder Hochlastfahrtzustand des Fahrzeugs wird
die Kraftmaschine 8 in einem fetten Verbrennungszustand
betrieben, bei dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nahe oder kleiner als
dem stöchiometrischen
Wert ist, dass heißt
bei dem das Luft/Kraftstoff-Gemisch in einem kraftstofffetten Zustand
ist, so dass die Kraftmaschine 8 eine gewünschte hohe
Abgabe vorsieht.
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Wenn
die Kraftmaschine 8 in dem mageren Verbrennungszustand
zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs betrieben
wird, wird die Konzentration des in dem Abgas enthaltenen Sauerstoffs
relativ hoch, und die Absorption von Stickoxiden NOx durch ein NOx-Absorptionsmittel 92 wird
gefördert,
das in einem Gehäuse 91 untergebracht
ist, das in einem Abgaskanal angeordnet ist. Jedoch ist die Kapazität des NOx-Absorptionsmittels 92 zum
Absorbieren von NOx begrenzt, so dass die NOx-Absorptionsfähigkeit
des NOx-Absorptionsmittels 92 gesättigt wird, falls die Kraftmaschine 8 in
dem mageren Verbrennungszustand weiterhin betrieben wird. Schließlich ist
das NOx-Absorptionsmittel 92 nicht in der Lage, NOx zu
absorbieren. Angesichts dieses Problems wird ein so genannter – Fettimpuls" implementiert, um
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
A/F während
des Betriebs der Kraftmaschine 8 in dem mageren Verbrennungszustand
vorübergehend
zu erhöhen,
so dass das in dem NOx-Absorptionsmittel 92 absorbierte
NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel 92 gelöst wird.
Zum Beispiel ist das NOx-Absorptionsmittel 92 aus
einem Träger
ausgebildet, der Folgendes trägt;
zumindest ein Element, das aus Alkalimetallen wie zum Beispiel Kalium
K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium
Cs, Alkalierdelementen wie zum Beispiel Barium Ba und Kalzium Ca,
und selten Erdenelemente wie zum Beispiel Lanthan La und Yttrium Y;
und Edelmetallen wie zum Beispiel Platin Pt ausgewählt ist.
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Die 4 zeigt
Signale, die durch eine elektronische Steuervorrichtung 40 aufgenommen
werden, die zum Steuern des Getriebemechanismus 10 vorgesehen
ist, und Signale, die durch die elektronische Steuervorrichtung 40 erzeugt
werden. Diese elektronische Steuervorrichtung 40 hat einen
so genannten Mikrocomputer, in dem eine CPU, ein ROM, ein RAM sowie
eine Eingabe/Abgabeschnittstelle eingebaut sind, und sie ist dazu
eingerichtet, die Signale gemäß Programmen
zu verarbeiten, die in dem ROM gespeichert sind, während die
vorübergehende Datenspeicherfunktion
des ROM genutzt wird, um Hybridantriebssteuerungen der Kraftmaschine 8 und der
Elektromotoren M1 und M2 sowie Antriebssteuerungen wie zum Beispiel
Schaltsteuerungen des Getriebeabschnitts 20 zu implementieren.
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Die
elektronische Steuervorrichtung 40 ist dazu eingerichtet,
von verschiedenen Sensoren und Schaltern, die in der 4 gezeigt
sind, vielfältige
Signale aufzunehmen, wie zum Beispiel: Ein Signal, das eine Temperatur
TEMPW eines Kühlwassers der Kraftmaschine 8 angibt;
ein Signal, das eine ausgewählte
Betriebsposition PSH eines Schalthebels
angibt; ein Signal, das die Betriebsdrehzahl NE der Kraftmaschine 8 angibt;
ein Signal, das einen Wert angibt, welcher eine ausgewählte Gruppe
von Vorwärtsantriebspositionen
des Getriebemechanismus 10 angibt; ein Signal, das einen
M-Modus (Motorantriebsmodus) angibt; ein Signal, das einem Betriebszustand
einer Klimaanlage angibt; ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit
V entsprechend der Drehzahl NOUT der Abgabewelle 22 angibt;
ein Signal, das eine Temperatur eines Arbeitsöls des Automatikgetriebeabschnitts 20 angibt;
ein Signal, das einem Betriebszustand einer Seitenbremse angibt;
ein Signal, das einen Betriebszustand einer Fußbremse angibt; ein Signal,
das eine Temperatur eines Katalysators angibt; ein Signal, das einen
Betätigungsbetrag (einen
Betätigungswinkel)
ACC eines manuell betätigbaren Fahrzeugbeschleunigungselementes
in der Gestalt eines Beschleunigungspedals 45 angibt; ein Signal,
das einen Nockenwinkel angibt; ein Signal, das eine Auswahl eines
Schneeantriebsmodus angibt; ein Signal, das einen Längsbeschleunigungswert
G des Fahrzeugs angibt; ein Signal, das die Auswahl eines Tempomatantriebsmodus
angibt; ein Signal, das ein Gewicht des Fahrzeugs angibt; Signale,
die Drehzahlen der Antriebsräder
des Fahrzeugs angeben; ein Signal, das einen Betriebszustand eines
variablen Stufenschaltschalter angibt, der dazu vorgesehen ist,
den Differenzialabschnitt 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
in den variablen Stufenschaltzustand (gesperrter Zustand) zu versetzen,
in dem der Getriebemechanismus 10 als ein variables Stufengetriebe
dient; ein Signal, das einen kontinuierlich variablen Schaltschalter
angibt, der dazu vorgesehen ist, den Differenzialabschnitt 11 in
den kontinuierlich variablen Schaltzustand (Differenzialzustand)
zu versetzen, in dem der Getriebemechanismus 10 als das
kontinuierlich variable Getriebe dient; ein Signal, das eine Drehzahl
NM1 des ersten Elektromotors M1 angibt (nachfolgend
als eine "erste
Elektromotordrehzahl NM1" bezeichnet); ein Signal, das eine Drehzahl
NM2 des zweiten Elektromotors M2 angibt
(nachfolgend als eine „zweite Elektromotordrehzahl
NM2" bezeichnet);
ein Signal, das das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F der Kraftmaschine 8 angibt;
und ein Signal, das die elektrische Stromstärke (Ladungsmenge) SOC einer
elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 angibt (in der 5 gezeigt).
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Die
elektronische Steuervorrichtung 40 ist des Weiteren dazu
eingerichtet, dass sie verschiedene Signale erzeugt, wie zum Beispiel:
Steuersignale, die in eine Kraftmaschinenabgabesteuervorrichtung 43 (in
der 5 gezeigt) eingespeist werden sollen, um die Abgabe
der Kraftmaschine 8 zu steuern, wie zum Beispiel ein Antriebssignal
zum Antreiben eines Drosselaktuators 97 zum Steuern eines Öffnungswinkels θTH eines elektronischen Drosselventils 96, das
in einem Saugrohr 95 der Kraftmaschine 8 angeordnet
ist, ein Signal zum Steuern einer eingespritzten Menge eines Kraftstoffs
durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 in einen jeweiligen
Zylinder der Kraftmaschine 8, ein Signal, das in eine Zündvorrichtung 99 zum
Steuern der Zündzeitgebung
der Kraftmaschine 8 einzuspeisen ist, und ein Signal zum
Einstellen eines Ladedrucks der Kraftmaschine 8; ein Signal
zum Betreiben der elektrischen Klimaanlage; Signale zum Betreiben
der Elektromotoren M1 und M2; ein Signal zum Betreiben eines Schaltbereichsindikators
zum Angeben der ausgewählten
Betriebs- oder Schaltposition des Schalthebels 46; ein
Signal zum Betreiben eines Übersetzungsverhältnisindikators zum
Angeben des Übersetzungsverhältnisses;
ein Signal zum Betreiben eines Schneemodusindikators zum Angeben
der Auswahl des Schneeantriebsmodus; ein Signal zum Betreiben eines
ABS-Aktuators für eine Antiblockiersteuerung
der Räder;
ein Signal zum Betreiben eines M-Modusindikators zum Angeben der
Auswahl des M-Modus; Signale zum Betreiben von solenoidbetätigten Ventilen,
die in einer hydraulischen Steuereinheit 42 (in der 5 gezeigt) eingebaut
sind, die zum Steuern der hydraulischen Aktuatoren der hydraulisch
betätigten
Reibkopplungsvorrichtungen des Differenzialabschnitts 11 und des
Automatikgetriebeabschnitts 20 vorgesehen sind; ein Signal
zum Betreiben einer elektrischen Ölpumpe, die als eine hydraulische
Druckquelle für
die Hydrauliksteuereinheit 42 verwendet wird; ein Signal zum
Antreiben einer elektrischen Heizvorrichtung; und ein Signal, das
in einen Tempomatsteuercomputer einzuspeisen ist.
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Die 5 zeigt
eine Funktionsblockdarstellung zum Beschreiben von Hauptsteuerfunktionen der
elektronischen Steuervorrichtung 40. Eine variable Stufenschaltsteuereinrichtung 54,
die in der 5 gezeigt ist, ist dazu eingerichtet,
zu bestimmen, ob ein Schaltvorgang des Automatikgetriebeabschnitts 20 stattfinden
soll oder nicht, dass heißt
zum Bestimmen der Gangposition, zu der der Automatikgetriebeabschnitt 20 geschaltet
werden soll oder nicht. Diese Bestimmung wird auf der Grundlage
eines Zustands des Fahrzeugs in der Gestalt der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und eines Abgabemoments TOUT des Automatikgetriebeabschnitts 20 und
gemäß eines
Kennfelds einer Schaltgrenzlinie (Schaltsteuerkennfeld) durchgeführt, das
in einer Speichereinrichtung 56 gespeichert ist, und das
eine Beziehung ist, die durch durchgezogene Linien und durch Strichpunktlinien
in der 5 angegeben ist. Die variable Stufenschaltsteuereinrichtung 54 erzeugt
Befehle (Schaltsteuerbefehle), die in die Hydrauliksteuereinheit 42 einzuspeisen
sind, um jeweils 2 hydraulisch betätigte Reibkopplungsvorrichtungen
wahlweise in Eingriff zu bringen und zu lösen, um die bestimmte Gangposition
des Automatikgetriebeabschnitts 20 gemäß der Tabelle in der 2 einzurichten.
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Eine
Hybridsteuereinrichtung 52 ist dazu eingerichtet, die Kraftmaschine 8 so
zu steuern, dass sie in einem Betriebsbereich mit einem hohen Wirkungsgrad
betrieben wird, und den ersten und den zweiten Elektromotor M1,
M2 so zu steuern, dass ein Anteil von Antriebskräften, die durch die Kraftmaschine 8 und
den zweiten Elektromotor M2 erzeugt werden, und einer Reaktionskraft
optimiert wird, die durch den ersten Elektromotor M1 während dessen
Betrieb als der elektrische Generator erzeugt wird, um dadurch das
Drehzahlverhältnis γ0 des Differenzialabschnitts 11 zu
steuern, der als das elektrisch gesteuerte kontinuierlich variable
Getriebe betrieben wird, während der
Getriebemechanismus 10 in dem kontinuierlich variablen
Schaltzustand versetzt ist, dass heißt während der Differenzialabschnitt 11 in
den Differenzialzustand versetzt ist. Zum Beispiel berechnet die
Hybridsteuereinrichtung 52 eine Sollfahrzeugabgabe (geforderte
Fahrzeugabgabe) bei der gegenwärtigen Fahrtgeschwindigkeit
V des Fahrzeugs auf der Grundlage des Betätigungsbetrags ACC des
Beschleunigungspedals, der als eine vom Benutzer geforderte Fahrzeugabgabe
verwendet wird, und der Fahrzeugfahrtgeschwindigkeit V, und sie
berechnet eine gesamte Sollfahrzeugabgabe auf der Grundlage der
berechneten Sollfahrzeugabgabe und einer erforderlichen Menge einer
durch den ersten Elektromotor M1 erzeugten elektrischen Energie.
Die Hybridsteuereinrichtung 52 berechnet eine Sollabgabe
von der Kraftmaschine 8, um die berechnete gesamte Sollfahrzeugabgabe
zu erhalten, während
ein Leistungsübertragungsverlust,
eine Last, die auf verschiedenen Vorrichtungen des Fahrzeugs wirkt,
ein durch den zweiten Elektromotor M2 erzeugtes Unterstützungsmoment,
etc. berücksichtigt
werden. Die Hybridsteuereinrichtung 52 steuert die Drehzahl
NE und das Moment TE der
Kraftmaschine 8, um so die berechnete Sollkraftmaschinenabgabe
zu erhalten, und die Menge der durch den ersten Elektromotor M1
erzeugten elektrischen Energie.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 ist dazu eingerichtet, die Hybridsteuerung
zu implementieren, während
die gegenwärtig
ausgewählte
Gangposition des Automatikgetriebeabschnitts 20 berücksichtigt wird,
um so das Fahrverhalten des Fahrzeugs und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
der Kraftmaschine 8 zu verbessern. Bei der Hybridsteuerung
wird der Differenzialabschnitt 11 so gesteuert, dass er
als das elektrisch gesteuerte kontinuierlich variable Getriebe dient,
und zwar für
eine optimale Koordination der Kraftmaschinendrehzahl NE für einen
effizienten Betrieb der Kraftmaschine 8 und der Drehzahl
des Leistungsübertragungselements 18,
die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die ausgewählte Gangposition
des Getriebeabschnitts 20 bestimmt wird. Die Hybridsteuereinrichtung 52 bestimmt
nämlich
einen Sollwert des Gesamtdrehzahlverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 derart,
dass die Kraftmaschine 8 gemäß einer vorbestimmten Beziehung betrieben
wird, die in einer Speichereinrichtung zum Beispiel gemäß einer
gespeicherten Kurve mit der höchsten
Kraftstoffwirtschaftlichkeit (Kennfeld der Kraftstoffwirtschaftlichkeit)
gespeichert ist. Der Sollwert des Gesamtdrehzahlverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 ermöglicht es,
dass das Kraftmaschinenmoment TE und die
Drehzahl NE so gesteuert werden, dass die
Kraftmaschine 8 für
eine Abgabe sorgt, die zum Erhalten der Sollfahrzeugabgabe erforderlich
ist (gesamte Sollfahrzeugabgabe oder geforderte Fahrzeugantriebskraft).
Die vorbestimmte Beziehung wird anhand von Experimenten erhalten,
so dass sowohl der gewünschte
Betriebswirkungsgrad als auch die höchste Kraftstoffwirtschaftlichkeit
der Kraftmaschine 8 erfüllt
werden, und sie wird in einem zweidimensionalen Koordinatensystem
definiert, das durch eine Achse der Kraftmaschinendrehzahl NE und einer Achse des Kraftmaschinenmoments
TE definiert ist. Die Hybridsteuereinrichtung 52 steuert
das Drehzahlverhältnis γ0 des Differenzialabschnitts 11 derart,
dass der Sollwert des Gesamtdrehzahlverhältnisses γT erhalten wird, so dass das
Gesamtdrehzahlverhältnis γT innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs zum Beispiel zwischen 13 und 0,5 gesteuert
werden kann.
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Bei
der Hybridsteuerung steuert die Hybridsteuereinrichtung 52 einen
Inverter 58 derart, dass die durch den ersten Elektromotor
M1 erzeugte elektrische Energie zu einer elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 und
den zweiten Elektromotor M2 durch den Inverter 58 zugeführt wird.
Ein Hauptanteil der durch die Kraftmaschine 8 erzeugten
Antriebkraft wird nämlich
mechanisch zu dem Leistungsübertragungselement 18 übertragen, während der
verbleibende Anteil der Antriebskraft durch den ersten Elektromotor
M1 verbraucht wird, um diesen Anteil zu elektrischer Energie umzuwandeln,
die durch den Inverter 58 zu dem zweiten Elektromotor M2
zugeführt wird,
so dass der zweite Elektromotor M2 mit der zugeführten elektrischen Energie
betrieben wird, um eine mechanische Energie zu erzeugen, die zu
der Abgabewelle 22 zu übertragen
ist. Somit ist das Antriebssystem mit einem elektrischen Pfad versehen, durch
den eine elektrische Energie, die durch Umwandlung eines Teils einer
Antriebskraft von der Kraftmaschine 8 erzeugt wird, zu
einer mechanischen Energie umgewandelt wird.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 hat eine Kraftmaschinenabgabesteuereinrichtung,
die zum Steuern der Kraftmaschine 8 dient, um so eine geforderte
Abgabe vorzusehen, und zwar durch Steuern des Drosselaktuators 97,
um das elektronische Drosselventil 96 zu öffnen und
zu schließen,
und durch Steuern einer Menge und Zeit der Kraftstoffeinspritzung
durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 in die Kraftmaschine 8,
und/oder der Zündzeitgebung
des Zünders
durch die Zündvorrichtung 99,
und zwar alleine oder in Kombination. Zum Beispiel ist die Hybridsteuereinrichtung 52 hauptsächlich dazu
eingerichtet, den Drosselaktuator 97 auf der Grundlage des
Betätigungsbetrags
ACC des Beschleunigungspedals und gemäß einer
vorbestimmten, gespeicherten Beziehung (nicht gezeigt) zwischen
dem Betätigungsbetrag
ACC und dem Öffnungswinkel θTH des elektronischen Drosselventils 96 so
zu steuern, dass der Öffnungswinkel θTH bei einer Erhöhung des Betätigungsbetrags
ACC erhöht
wird. Die Kraftmaschinenabgabesteuervorrichtung 43 steuert
den Drosselaktuator 97 zum Öffnen und zum Schließen des
elektronischen Drosselventils 96, sie steuert die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 zum
Steuern der Kraftstoffeinspritzung, und sie steuert die Zündvorrichtung 99 zum
Steuern der Zündzeitgebung
des Zünders,
um dadurch das Moment der Kraftmaschine 8 gemäß den Befehlen
zu steuern, die von der Hybridsteuereinrichtung 52 aufgenommen
werden.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 hat des Weiteren eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 zum
Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
A/F zum Betreiben der Kraftmaschine 8 in einem ausgewählten Zustand
von dem mageren Verbrennungszustand und dem fetten Verbrennungszustand,
um die Abgabe von der Kraftmaschine 8 zu steuern.
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Zum
Beispiel bestimmt die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90,
ob das Fahrzeug in einem Niedriglastfahrtzustand ist, der anhand von
Experimenten vorbestimmt ist, wie zum Beispiel in einem Fahrtzustand
mit konstanter Geschwindigkeit, in dem die Kraftmaschine in dem
mageren Verbrennungszustand betrieben werden soll. Diese Bestimmung
wird auf der Grundlage des Fahrtzustands des Fahrzeugs durchgeführt, der
durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V, den Beschleunigungspedalbetätigungsbetrag
ACC, das Gesamtdrehzahlverhältnis γT des Getriebemechanismus 10,
ob der Aufwärmbetrieb
der Kraftmaschine abgeschlossen ist oder nicht, etc. dargestellt
wird. Falls die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung
bestimmt, dass das Fahrzeug in dem vorbestimmten Niedriglastfahrtzustand
ist, steuert die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 die
Kraftstoffzuführungsmenge
für einen
vorgegebenen Wert des Drosselventilöffnungswinkels θTH, so dass die Kraftstoffzuführungsmenge kleiner
ist als bei dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
A/F, so dass die Kraftmaschine in dem mageren Verbrennungszustand
betrieben wird.
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In ähnlicher
Weise wird die Bestimmung durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 auf
der Grundlage des Fahrtzustands des Fahrzeugs durchgeführt, dass
heißt
ob das Fahrzeug in einem Mittel- oder Hochlastfahrtzustand ist,
der anhand von Experimenten vorbestimmt wird, wie zum Beispiel in
einem Startzustand oder in einem Zustand mit schneller Beschleunigung
bei einem schnellen Niederdrücken
des Beschleunigungspedals, in dem die Kraftmaschine in dem fetten
Verbrennungszustand betrieben werden soll. Falls die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 bestimmt,
dass das Fahrzeug in dem vorbestimmten Mittel- oder Hochlastfahrtzustand
ist, steuert die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 die
Kraftstoffzuführungsmenge
für den
vorgegebenen Wert des Drosselventilöffnungswinkels θTH derart, dass die Kraftstoffzuführungsmenge
nahe an oder größer als bei
dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F
ist, so dass die Kraftmaschine in dem fetten Verbrennungszustand
betrieben wird.
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Die
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 steuert
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
A/F der Kraftmaschine 8 mit einer Regelung auf der Grundlage
eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
A/F des Abgases, das durch einen A/F-Verhältnissensor 93 erfasst wird,
der in einem Abgasrohr 94 angeordnet ist.
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Wenn
die in dem NOx-Absorptionsmittel 92 absorbierte NOx-Menge
auf eine vorbestimmte obere Grenze vermehrt wurde, wie zum Beispiel
ungefähr
50% der Absorptionskapazität
des NOx-Absorptionsmittels 92,
dann implementiert die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 den
Fettimpuls, um das NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel 92 zu lösen. Im
Einzelnen kann die in dem NOx-Absorptionsmittel 92 absorbierte
NOx-Menge aus einem kumulierten Wert eines Produkts der Einlassluftmenge und
der Kraftmaschinenlast in dem mageren Verbrennungszustand geschätzt werden.
Jedoch kann die in dem NOx-Absorptionsmittel 92 absorbierte NOx-Menge
in einer vereinfachten Art und Weise aus einem kumulierten Wert ΣNE der Kraftmaschinendrehzahl geschätzt werden.
Wenn die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 bestimmt,
dass der kumulierte Wert ΣNE der Kraftmaschinendrehzahl in dem mageren
Verbrennungszustand eine vorbestimmte obere Grenze ΣNE. überschritten
hat, dann bestimmt die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90,
dass der Fettimpuls implementiert werden soll, und sie implementiert
den Fettimpuls, um das NOx aus dem NOx-Absorptionsmittel 92 zu
lösen. Zum
Beispiel ist die vorbestimmte obere Grenze ΣNE ' ein
Wert des kumulierten Werts ΣNE der Kraftmaschinendrehzahl, bei der die
in dem NOx-Absorptionsmittel 92 absorbierte NOx-Menge auf
ungefähr
50% der Absorptionskapazität
des NOx-Absorptionsmittels 92 vermehrt wird. Dieser Wert
des kumulierten Werts ΣNE wird anhand von Experimenten erhalten.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 kann einen Motorantriebsmodus
zum Antreiben des Fahrzeugs durch den Elektromotor durch Nutzung
der elektrischen CVT-Funktion des Differenzialabschnitts 11 ungeachtet
dessen einrichten, ob die Kraftmaschine 8 in einem Nicht-Betriebszustand
oder in dem Leerlaufzustand ist. Eine durchgezogene Linie A in der 6 stellt
ein Beispiel einer Grenzlinie dar, die einen Kraftmaschinenantriebsbereich
und einen Motorantriebsbereich definiert, um die Fahrzeugantriebsleistungsquelle
zum Starten und Antreiben des Fahrzeugs (nachfolgend als eine „Antriebsleistungsquelle" bezeichnet) zwischen
der Kraftmaschine 8 und dem Elektromotor (zum Beispiel
dem zweiten Elektromotor M2) umzuschalten. Anders gesagt ist der
Fahrzeugantriebsmodus zwischen einem so genannten „Kraftmaschinenantriebsmodus" entsprechend dem
Kraftmaschinenantriebsbereich, in dem das Fahrzeug durch die Kraftmaschine 8 gestartet und
angetrieben wird, die als die Antriebsleistungsquelle verwendet
wird, und dem so genannten „Motorantriebsmodus" entsprechend dem
Motorantriebsbereich umschaltbar, in dem das Fahrzeug durch den zweiten
Elektromotor M2 angetrieben wird, der als die Antriebsleistungsquelle
verwendet wird. Eine vorbestimmte, gespeicherte Beziehung, die die
Grenzlinie (durchgezogene Linie A) in der 6 zum
Umschalten zwischen dem Kraftmaschinenantriebsmodus und dem Motorantriebsmodus
darstellt, ist ein Beispiel eines Kennfelds zum Umschalten der Antriebsleistungsquelle
(Antriebsleistungsquellenkennfeld) in einem zweidimensionalen Koordinatensystem,
das durch Steuerparameter in der Gestalt der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und einen sich auf die Antriebskraft beziehenden Wert in der Gestalt
des Abgabemoments TOUT definiert ist. Dieses
Kennfeld zum Umschalten der Antriebsleistungsquelle ist in der Speichereinrichtung 56 zusammen
mit dem Schaltgrenzlinienkennfeld (Schaltkennfeld) gespeichert,
die durch durchgezogene Linien und durch Strickpunktlinien in der 6 angegeben
sind.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 bestimmt, ob der Fahrzeugzustand
in dem Motorantriebsbereich oder dem Kraftmaschinenantriebsbereich
ist, und sie richtet den Motorantriebsmodus oder den Kraftmaschinenantriebsmodus
ein. Diese Bestimmung wird auf der Grundlage des Fahrzeugzustands
durchgeführt,
der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Abgabemoment
TOUT dargestellt wird, und gemäß dem Kennfeld
zum Umschalten der Antriebsleistungsquelle in der 6.
wie dies aus der 6 ersichtlich ist, wird der
Motorantriebsmodus im Allgemeinen durch die Hybridsteuereinrichtung 52 dann
eingerichtet, wenn das Abgabemoment TOUT in einem
vergleichsweise niedrigen Bereich ist, in dem der Kraftmaschinenwirkungsgrad
vergleichsweise niedrig ist, dass heißt wenn das Kraftmaschinenmoment
TE in einem vergleichsweise niedrigen Bereich ist,
oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in einem vergleichsweise
niedrigen Bereich ist, dass heißt
wenn die Fahrzeuglast vergleichsweise niedrig ist. Üblicherweise
wird daher das Fahrzeug in dem Motorantriebsmodus anstatt in dem
Kraftmaschinenantriebsmodus gestartet. Wenn der Fahrzeugzustand
beim Starten des Fahrzeugs außerhalb
des Motorantriebsbereichs ist, der durch das Kennfeld zum Umschalten
der Antriebsleistungsquelle in der 6 definiert
ist, und zwar in Folge einer Erhöhung des
geforderten Abgabemoments Tour oder des
Kraftmaschinenmoments TE aufgrund einer
Betätigung des
Beschleunigungspedals 45 kann das Fahrzeug in dem Kraftmaschinenantriebsmodus
gestartet werden.
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Zum
Reduzieren eines Schleppens der Kraftmaschine 8 in dessen
Nicht-Betriebszustand und zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit
in dem Motorantriebsmodus ist die Hybridsteuereinrichtung 52 dazu
eingerichtet, die Kraftmaschinendrehzahl NE auf
0 oder im Wesentlichen auf 0 je nach Bedarf zu halten, und zwar
aufgrund der elektrischen CVT-Funktion
(Differenzialfunktion) des Differenzialabschnitts 11, dass
heißt
durch Steuern des Differenzialabschnitts 11 zum Durchführen seiner
elektrischen CVT-Funktion (Differenzialfunktion), so dass die erste
Elektromotordrehzahl 1 so gesteuert wird, dass sie sich
mit einer negativen Drehzahl NM1 frei dreht.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 kann des Weiteren einen so genannten „Antriebskraftunterstützungsbetrieb" (Momentenunterstützungsbetrieb) durchführen, um
die Kraftmaschine 8 durch Zufuhr einer elektrischen Energie
von dem ersten Elektromotor M1 oder der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 zu
dem zweiten Elektromotor M2 zu unterstützen, so dass der zweite Elektromotor
M2 so betrieben wird, dass ein Antriebsmoment zu den Antriebsrädern 38 übertragen
wird. Somit kann der zweite Elektromotor M2 zusätzlich zu der Kraftmaschine 8 in
dem Kraftmaschinenantriebsmodus verwendet werden. Der Momentenunterstützungsbetrieb
kann durchgeführt
werden, um das Abgabemoment von dem zweiten Elektromotor M2 in dem
Motorantriebsmodus zu erhöhen.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 ist dazu eingerichtet, die Kraftmaschine 8 in
einem Betriebszustand aufgrund der elektrischen CVT-Funktion des Differenzialabschnitts 11 ungeachtet
dessen zu halten, ob das Fahrzeug stationär ist oder mit einer relativ
niedrigen Geschwindigkeit fährt.
Wenn der erste Elektromotor M1 dazu erforderlich ist, zum Laden
der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 betrieben
zu werden, während
das Fahrzeug stationär
ist, um die elektrische Energiespeichervorrichtung 60 zu laden,
wenn die in der Speichervorrichtung 60 gespeicherte elektrische
Energiemenge SOS reduziert ist, kann die Drehzahl NE der
Kraftmaschine 8, die zum Betreiben des ersten Elektromotors
M1 mit einer relativ hohen Drehzahl betrieben
wird, hoch genug gehalten werden, um es zu ermöglichen, dass die Kraftmaschine 8 durch
sich selbst betrieben wird, und zwar aufgrund der Differenzialfunktion
des Leistungsverteilungsmechanismus 16 auch während die
Betriebsdrehzahl des zweiten Elektromotors M2 0 ist (im Wesentlichen
0), die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird, wenn
das Fahrzeug stationär ist.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 52 ist des Weiteren dazu eingerichtet,
die Kraftmaschinendrehzahl NE konstant zu
halten oder die Kraftmaschinendrehzahl NE auf
eine gewünschte
Drehzahl zu steuern, und zwar ungeachtet dessen, ob das Fahrzeug
stationär
ist oder fährt,
indem die erste Elektromotordrehzahl NM1
und/oder die zweite Elektromotordrehzahl NM2 aufgrund
der elektrischen CVT-Funktion des Differenzialabschnitts 11 gesteuert
werden. Anders gesagt kann die Hybridsteuereinrichtung 52 die
erste Elektromotordrehzahl NM1 und/oder
die zweite Elektromotordrehzahl NM2 auf
einen gewünschten
Wert oder Werte steuern, während
die Kraftmaschinendrehzahl NE konstant gehalten
wird oder auf die gewünschte
Drehzahl gesteuert wird. Wie dies aus dem Kutzbachplan in der 3 ersichtlich
ist, kann die Hybridsteuereinrichtung 52 die Kraftmaschinendrehzahl
NE dadurch anheben, dass die erste Elektromotordrehzahl
NM1 angehoben wird, während die zweite Elektromotordrehzahl
NM2 im Wesentlichen konstant gehalten wird,
die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird.
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Die
Einrichtung 62 zum Bestimmen eines hohen Gangs ist dazu
eingerichtet, zu bestimmen, ob die Gangposition, zu der der Getriebemechanismus 10 auf
der Grundlage des Fahrzeugzustands und gemäß dem Schaltgrenzlinienkennfeld
zu schalten ist, das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert
ist und in der 6 anhand eines Beispiels angegeben
ist, eine hohe Gangposition wie zum Beispiel die fünfte Gangposition
ist. Diese Bestimmung wird durch Bestimmen dessen durchgeführt, ob
die durch die variable Stufenschaltsteuereinrichtung 54 ausgewählte Gangposition
die fünfte
Gangposition ist oder nicht, um zu bestimmen, welche von der Schaltkupplung C0
und der Bremse B0 in Eingriff gelangen soll, um den Getriebemechanismus 10 in
den variablen Stufenschaltzustand zu versetzen.
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Die
Umschaltsteuereinrichtung 50 ist dazu eingerichtet, den
Getriebemechanismus 10 zwischen dem kontinuierlich variablen
Schaltzustand und dem variablen Stufenschaltzustand wahlweise umzuschalten,
dass heißt
zwischen dem Differenzialzustand und dem Gesperrten Zustand, indem
die Kopplungsvorrichtungen (Schaltkupplung C0 und Bremse B0) auf
der Grundlage des Fahrzeugszustands in Eingriff gelangen oder gelöst werden.
Zum Beispiel ist die Umschaltsteuereinrichtung 50 dazu
eingerichtet, zu bestimmen, ob der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 (Differenzialabschnitt 11)
auf der Grundlage des Fahrzeugzustands geändert werden soll, der durch
die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Abgabemoment TOUT dargestellt wird, und gemäß dem Umschaltgrenzlinienkennfeld
(Umschaltsteuerkennfeld), das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert
ist und durch eine Zweipunktstrichlinie in der 6 anhand
eines Beispiels angegeben ist, dass heißt ob der Fahrzeugzustand in
dem kontinuierlich variablen Schaltbereich zum Versetzen des Getriebemechanismus 10 in
dem kontinuierlich variablen Schaltzustand oder in dem variablen
Stufenschaltbereich zum Versetzen des Getriebemechanismus 10 in
dem variablen Stufenschaltzustand ist. Die Umschaltsteuereinrichtung 50 versetzt
den Getriebemechanismus 10 in den kontinuierlich variablen Schaltzustand
oder in den variablen Stufenschaltzustand auf der Grundlage dessen,
ob der Fahrzeugzustand in dem kontinuierlich variablen Schaltbereich oder
in dem variablen Stufenschaltbereich ist. Somit begrenzt die Umschaltsteuereinrichtung 50 die
elektrisch gesteuerte Differenzialfunktion des Differenzialabschnitts 11 dadurch,
dass der Differenzialabschnitt 11 in den variablen Stufenschaltzustand
versetzt wird, indem die Schaltkupplung C0 und/oder die Schaltbremse
B0 gesteuert werden. Die Umschaltsteuereinrichtung 50 dient
nämlich
als eine Differenzialbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Funktion
des Differenzialabschnitts 11 als das elektrisch gesteuerte,
kontinuierlich variable Getriebe.
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Wenn
die Umschaltsteuereinrichtung 50 bestimmt, dass der Fahrzeugzustand
in dem variablen Stufenschaltbereich ist, deaktiviert die Umschaltsteuereinrichtung 50 genauer
gesagt die Hybridsteuereinrichtung 52, um eine Hybridsteuerung
oder eine kontinuierlich variable Schaltsteuerung zu implementieren,
und sie aktiviert die variable Stufenschaltsteuereinrichtung 54,
um eine vorbestimmte, variable Stufenschaltsteuerung zu implementieren,
bei der der Getriebeabschnitt 20 gemäß dem Schaltgrenzlinienkennfeld
automatisch geschaltet wird, das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert
ist und in der 6 anhand eines Beispiels angegeben
ist. Die 2 gibt die Kombinationen der
Eingriffsvorgänge der
Hydraulisch betätigten
Reibkopplungsvorrichtungen C0, C1, C2, B0, B1, B2 und B3 an, die
in der Speichereinrichtung 56 gespeichert sind und die
zum automatischen Schalten des Automatikgetriebeabschnitts 20 wahlweise
verwendet werden. In dem variablen Stufenschaltzustand dient der
Getriebemechanismus 10 als Ganzes, der durch den Differenzialabschnitt 11 und
den Automatikgetriebeabschnitt 20 gebildet ist, als ein
so genanntes variables Automatikstufengetriebe, das gemäß der Tabelle
in der 2 automatisch geschaltet wird.
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Wenn
die Einrichtung 62 zum Bestimmen des hohen Gangs bestimmt
hat, dass der Getriebemechanismus 10 zu der fünften Gangposition
geschaltet werden soll, befielt die Umschaltsteuereinrichtung 50 der
hydraulischen Steuereinheit 42, die Schaltkupplung C0 zu
lösen und
die Schaltbremse B0 in Eingriff zu bringen, um den Differenzialabschnitt 11 zu
aktivieren, so dass er als ein Hilfsgetriebe mit einem festen Drehzahlverhältnis γ0 von zum Beispiel
0,7 dient, so dass der Getriebemechanismus 10 als Ganzes
in eine Hochgangposition versetzt wird, nämlich eine so genannte "Übersteuergangposition" mit einem Drehzahlverhältnis, das
kleiner als 1,0 ist. Wenn die Einrichtung 62 zum Bestimmen
des hohen Gangs nicht bestimmt hat, dass der Getriebemechanismus 10 zu
der fünften
Gangposition geschaltet werden soll, befielt die Umschaltsteuereinrichtung 50 der
hydraulischen Steuereinheit 42, die Schaltkupplung C0 in
Eingriff zu bringen und die Schaltbremse B0 zu lösen, um zu ermöglichen,
dass der Differenzialabschnitt 11 als ein Hilfsgetriebe
mit einem festen Drehzahlverhältnis γ0 von zum
Beispiel 1,0 dient, so dass der Getriebemechanismus 10 als Ganzes
in eine Drehzahluntersetzungsposition mit einem Drehzahlverhältnis versetzt
wird, das nicht kleiner als 1,0 ist. Wenn der Getriebemechanismus 10 zu
dem variablen Stufenschaltzustand durch die Umschaltsteuereinrichtung 50 umgeschaltet
wird, wird der Differenzialabschnitt 11, der als das Hilfsgetriebe
betreibbar ist, in eine ausgewählte
Position von den beiden Gangpositionen unter der Steuerung der Umschaltsteuereinrichtung 50 versetzt,
während
der Automatikgetriebeabschnitt 20, der mit dem Differenzialabschnitt 11 in
Reihe verbunden ist, als ein variables Stufengetriebe dient, so
dass der Getriebemechanismus 10 als Ganzes als das so genannte
variable Automatikstufengetriebe dient.
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Wenn
die Umschaltsteuereinrichtung 50 bestimmt hat, dass der
Fahrzeugzustand in dem kontinuierlich variablen Schaltbereich zum
Versetzen des Getriebemechanismus 10 in den kontinuierlich
variablen Schaltzustand ist, befielt die Umschaltsteuereinrichtung 50 der
hydraulischen Steuereinheit 42, sowohl die Schaltkupplung
C0 als auch die Bremse B0 zu lösen,
um den Differenzialabschnitt 11 in den kontinuierlich variablen
Schaltzustand zu versetzen. Gleichzeitig aktiviert die Umschaltsteuereinrichtung 50 die
Hybridsteuereinrichtung 52, um die Hybridsteuerung zu implementieren,
und sie befielt der variablen Stufenschaltsteuereinrichtung 54,
eine vorbestimmte Gangposition von den Gangpositionen auszuwählen und
zu halten, oder sie ermöglicht
es dem Automatikgetriebeabschnitt 20, dass er gemäß dem Schaltgrenzlinienkennfeld
automatisch geschaltet wird, das in dem Kennfeldspeicher 56 gespeichert
ist und in der 6 anhand eines Beispiels angegeben ist.
Im letztgenannten Fall implementiert die variable Stufenschaltsteuereinrichtung 54 die
automatische Schaltsteuerung durch geeignetes Auswählen der Kombinationen
der Betriebszustände
der Reibkopplungsvorrichtungen, die in der Tabelle in der 2 angegeben
sind, mit Ausnahme der Kombinationen einschließlich des Eingriffs der Schaltkupplung
C0 und der Bremse B0. Somit dient der Differenzialabschnitt 11,
der zu dem kontinuierlich variablen Schaltzustand unter der Steuerung
der Umschaltsteuereinrichtung 50 umgeschaltet wird, als
das kontinuierlich variable Getriebe, während der Automatikgetriebeabschnitt 20,
der mit dem Differenzialabschnitt 11 in Reihe verbunden
ist, als das variable Stufengetriebe dient, so dass der Getriebemechanismus 10 für eine ausreichende
Fahrzeugantriebskraft sorgt, so dass die Eingabedrehzahl NIN des Automatikgetriebeabschnitts 20,
der in eine Gangposition von der ersten bis fünften Gangposition versetzt
ist, nämlich
die Drehzahl Nl8 des Leistungsübertragungselements 18 kontinuierlich
geändert
wird, so dass das Drehzahlverhältnis
des Getriebemechanismus 10 über einen vorbestimmten Bereich
kontinuierlich variabel ist, wenn der Getriebeabschnitt 20 in
eine Gangposition von jenen Gangpositionen versetzt ist. Dementsprechend
ist das Drehzahlverhältnis
des Automatikgetriebeabschnitts 20 über die angrenzenden Gangpositionen
kontinuierlich variabel, wodurch das Gesamtdrehzahlverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 kontinuierlich
variabel ist.
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Die
Kennfelder in der 6 werden im Einzelnen beschrieben.
Das Schaltgrenzlinienkennfeld oder eine Beziehung (Schaltsteuerkennfeld),
die in der 6 anhand eines Beispiels gezeigt
ist und in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist, wird
zum Bestimmen dessen verwendet, ob der Automatikgetriebeabschnitt 20 geschaltet
werden soll oder nicht, und es ist in einem zweidimensionalen Koordinatensystem
durch Steuerparameter definiert, die aus der Fahrzeuggeschwindigkeit
und dem sich auf die Antriebskraft beziehenden Wert in der Gestalt
des geforderten Abgabemoments Tour bestehen.
In der 6 geben die durchgezogenen
Linien die Hochschaltgrenzlinien an, während die Strichpunktlinien die
Herunterschaltgrenzlinien angeben.
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Die
gestrichelten Linien in der 6 stellen die
obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 und die obere Abgabemomentengrenze
T1 dar, die für
die Umschaltsteuereinrichtung 50 dazu verwendet werden,
zu bestimmen, ob der Fahrzeugzustand in dem variablen Stufenschaltbereich
oder in dem kontinuierlich variablen Schaltbereich ist. Anders gesagt stellen
die gestrichelten Linien eine Hochganggrenzlinie dar, die die obere
Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 angibt, über der bestimmt wird, dass
das Hybridfahrzeug in einem Hochgangfahrtzustand ist, und eine Hochabgabegrenzlinie,
die die obere Abgabemomentengrenze T1 des Abgabemoments Tour des Automatikgetriebes 20 angibt, über der
bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug in einem Hochabgabefahrtzustand
ist. Das Abgabemoment TOUT ist ein Beispiel
des sich auf die Antriebskraft beziehenden Werts, der sich auf die
Antriebskraft des Hybridfahrzeugs bezieht. Die 6 zeigt
außerdem
Zweipunktstrichlinien, die hinsichtlich den gestrichelten Linien um
einen geeigneten Betrag einer Steuerhysterese versetzt sind, um
zu bestimmen, ob der variable Stufenschaltzustand zu dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand oder umgekehrt zu ändern ist. Somit bilden die
gestrichelten Linien und die Zweipunktstrichlinien in der 6 das
gespeicherte Schaltgrenzlinienkennfeld oder die Beziehung (Schaltsteuerkennfeld),
das durch die Umschaltsteuereinrichtung 50 zum Bestimmen
dessen Verwendet wird, ob der Fahrzeugzustand in dem variablen Stufenschaltbereich
oder in dem kontinuierlich variablen Schaltbereich ist, und zwar
in Abhängigkeit
dessen, ob die Steuerparameter in der Gestalt der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und des Abgabemoments TOUT größer als
die vorbestimmten oberen Grenzwerte V, T1 sind oder nicht. Dieses
Umschaltgrenzlinienkennfeld kann in der Speichereinrichtung 56 zusammen
mit dem Schaltgrenzlinienkennfeld gespeichert werden. Das Umschaltgrenzlinienkennfeld
kann zumindest die obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 oder die
obere Abgabemomentengrenze T1 oder zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit
V oder das Abgabemoment TOUT als zumindest
einen Parameter verwenden.
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Das
vorstehend beschriebene Schaltgrenzlinienkennfeld, die Umschaltgrenzlinie
und das Antriebsleistungsquellenumschaltkennfeld können durch
gespeicherte Gleichungen zum Vergleich der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit V mit dem Grenzwert V1
und zum Vergleich des Ist-Abgabemoments TOUT mit
dem Grenzwert T1 ersetzt werden. In diesem Fall schaltet die Umschaltsteuereinrichtung 50 den
Getriebemechanismus 10 in den variablen Stufenschaltzustand
dadurch um, dass die Schaltbremse B0 in Eingriff gebracht wird,
wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit V die obere Grenze V1 überschritten hat,
oder dass die Schaltkupplung C0 in Eingriff gebracht wird, wenn
das Abgabemoment TOUT des Automatikgetriebeabschnitts 20 die
obere Grenze T1 überschritten
hat.
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Die
Umschaltsteuereinrichtung 50 kann dazu eingerichtet sein,
dem Getriebemechanismus 10 in den variablen Stufenschaltzustand
auch dann zu versetzen, wenn der Fahrzeugzustand in dem kontinuierlich
variablen Schaltbereich ist, und zwar bei einer Erfassung von irgendeinem
Funktionsfehler oder einer Verschlechterung der elektrischen Komponenten wie
zum Beispiel die Elektromotoren, die dazu betreibbar sind, dass
der Differenzialabschnitt 11 als das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich
variable Getriebe betrieben wird. Jene elektrischen Komponenten
beinhalten Komponenten wie zum Beispiel den ersten Elektromotor
M1, den zweiten Elektromotor M2, den Inverter 58, die elektrische
Energiespeichervorrichtung 50 und elektrische Leitungen,
die jene Komponenten miteinander verbinden, die mit dem elektrischen
Pfad verknüpft
sind, durch den eine elektrische Energie, die durch den ersten Elektromotor
M1 erzeugt wird, zu einer mechanischen Energie umgewandelt wird.
Die Funktionsverschlechterung der Komponenten kann durch ihren Fehler
oder durch einen Abfall ihrer Temperaturen verursacht werden.
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Der
sich auf die Antriebskraft beziehende Wert, der vorstehend erwähnt ist,
ist ein Parameter entsprechend der Antriebskraft des Fahrzeugs,
die das Abgabemoment TOUT des Automatikgetriebeabschnitts 20,
das Kraftmaschinenabgabemoment TE oder ein
Beschleunigungswert G des Fahrzeugs und außerdem ein Antriebsmoment oder
eine Antriebskraft der Antriebsräder 38 sein
kann. Der Parameter kann folgendes sein: Ein Istwert des Kraftmaschinenmoments
TE, der zum Beispiel auf der Grundlage des Betätigungsbetrags
ACC des Beschleunigungspedals oder des Öffnungswinkels θTH; des Drosselventils (oder einer Einlassluftmenge,
eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
oder einer Kraftstoffeinspritzmenge) und der Kraftmaschinendrehzahl
NE berechnet wird; oder irgendeiner der
geschätzten
Werte des geforderten Kraftmaschinenmoments (Sollkraftmaschinenmoments)
TE, des geforderten Abgabemoments (des Sollabgabemoments)
TOUT des Getriebeabschnitts 20 und
der geforderten Fahrzeugantriebskraft, die auf der Grundlage des
Betätigungsbetrags ACC des Beschleunigungspedals 45 oder
des Arbeitswinkels des Drosselventils berechnet werden. Das vorstehend
beschriebene Fahrzeugantriebsmoment kann auf der Grundlage nicht
nur des Abgabemoments TOUT, etc berechnet
werden, sondern auch auf der Grundlage des Verhältnisses der Differenzialgetriebevorrichtung 36 und
des Radius der Antriebsräder 38,
oder es kann direkt durch einen Momentensensor oder dergleichen
erfasst werden.
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Zum
Beispiel wird die vorstehend genannte obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze
V1 so bestimmt, dass der Getriebemechanismus 10 in den
variablen Stufenschaltzustand versetzt wird, während das Fahrzeug in dem Hochgeschwindigkeitsfahrtzustand
ist. Diese Bestimmung ist dazu wirksam, eine Wahrscheinlichkeit
einer Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs
zu reduzieren, falls der Getriebemechanismus 10 in den
kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt wurde, während das
Fahrzeug in dem Hochgeschwindigkeitsfahrtzustand ist. Andererseits
wird die vorstehend genannte obere Abgabemomentengrenze T1 in Abhängigkeit von
den Betriebscharakteristika des ersten Elektromotors M1 bestimmt,
der eine kleine Größe hat und dessen
maximale Abgabe der elektrischen Energie relativ klein ist, so dass
das Reaktionsmoment des ersten Elektromotors M1 nicht so groß ist, wenn
zum Beispiel die Kraftmaschinenabgabe in dem Hochabgabefahrtzustand
relativ hoch ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 7 ist ein Umschaltgrenzlinienkennfeld
oder eine Beziehung (Umschaltsteuerkennfeld) gezeigt, das in der
Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und Kraftmaschineabgabelinien
definiert, die als Grenzlinien dienen, welche durch die Umschaltsteuereinrichtung 50 zum
Bestimmen dessen verwendet werden, ob der Fahrzeugzustand in dem
variablen Stufenschaltbereich oder dem kontinuierlich variablen
Schaltbereich ist oder nicht. Diese Kraftmaschinenabgabelinien werden
durch Steuerparameter in der Gestalt der Kraftmaschinendrehzahl
NE und des Kraftmaschinenmoments NT definiert. Die Umschaltsteuereinrichtung 50 kann
das das Umschaltgrenzlinienkennfeld in der 8 anstelle
des Umschaltgrenzlinienkennfelds in der 6 zum
Bestimmen dessen verwenden, ob der Fahrzeugzustand in dem kontinuierlich
variablen Schaltbereich oder dem variablen Stufenschaltbereich ist,
und zwar auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und des
Kraftmaschinenmoments TE. Das Umschaltgrenzlinienkennfeld
in der 6 kann auf dem Umschaltgrenzlinienkennfeld
in der 7 beruhen. Anders gesagt können die
gestrichelten Linien in der 6 auf
der Grundlage der Beziehung (Kennfeld) in der 7 bestimmt
werden, und zwar in dem zweidimensionalen Koordinatensystem, das
durch die Steuerparameter in der Gestalt der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und des Abgabemoments TOUT definiert wird.
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Der
variable Stufenschaltbereich, der durch das Umschaltgrenzlinienkennfeld
in der 6 definiert wird, ist als ein
Hochmomentenantriebsbereich definiert, in dem das Abgabemoment Tour nicht kleiner als die vorbestimmte obere
Grenze T1 ist, oder als ein Hochgeschwindigkeitsantriebsbereich,
in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht kleiner als die vorbestimmte
obere Grenze V1 ist. Dementsprechend wird die variable Stufenschaltsteuerung
implementiert, wenn das Moment von der Kraftmaschine 8 vergleichsweise
hoch ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V vergleichsweise
hoch ist, während die
kontinuierlich variable Schaltsteuerung implementiert wird, wenn
das Moment von der Kraftmaschine 8 vergleichsweise niedrig
ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V vergleichsweise niedrig ist,
wenn nämlich
die Kraftmaschine 8 in einem normalen Abgabezustand ist.
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In ähnlicher
Weise ist der variable Stufenschaltbereich, der durch das Umschaltgrenzlinienkennfeld
in der 7 definiert ist, als ein Hochmomentenantriebsbereich
definiert, in dem das Kraftmaschinenmoment TE nicht
kleiner als die vorbestimmte obere Grenze TE1 ist, oder als ein
Hochgeschwindigkeitsantriebsbereich, in dem die Kraftmaschinengeschwindigkeit
NE nicht kleiner als die vorbestimmte obere
Grenze NE1 ist, oder alternativ ist er als ein Hochabgabeantriebsbereich
definiert, in dem die Abgabe von der Kraftmaschine 8, die
auf der Grundlage des Kraftmaschinenmoments NT und
der Drehzahl NE berechnet wird, nicht kleiner
als eine vorbestimmte Grenze ist. Dementsprechend wird die variable
Stufenschaltsteuerung implementiert, wenn das Moment TE,
die Drehzahl NE oder die Abgabe von der
Kraftmaschine 8 vergleichsweise hoch ist, während die kontinuierlich
variable Schaltsteuerung implementiert wird, wenn das Moment TE, die Drehzahl NE oder
die Abgabe von der Kraftmaschine 8 vergleichsweise niedrig
ist, dass heißt
wenn die Kraftmaschine 8 in dem normalen Abgabezustand
ist. Die Grenzlinien des Umschaltgrenzlinienkennfelds in der 7 können als
Hochgeschwindigkeitsschwellwertlinien oder Hochkraftmaschinenabgabeschwellwertlinien
betrachtet werden, die eine obere Grenze der Fahrzeuggeschwindigkeit
V oder der Kraftmaschinenabgabe definieren.
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Bei
dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel,
das vorstehend beschrieben ist, wird der Getriebemechanismus 10 in
den kontinuierlich variablen Schaltzustand bei einem Niedriggeschwindigkeits- oder
Mittelgeschwindigkeitsfahrtzustand des Fahrzeugs oder bei einem
Niedrigabgabe- oder Mittelabgabefahrtzustand des Fahrzeugs versetzt,
was einen hohen Grad der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs
gewährleistet.
Bei einer Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
V, die größer ist
als die obere Grenze V1, wird der Getriebemechanismus 10 in
den variablen Stufenschaltzustand versetzt, in dem die Abgabe von der
Kraftmaschine 8 zu den Antriebsrädern 38 hauptsächlich durch
den mechanischen Leistungsübertragungspfad übertragen
wird, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgrund einer Reduzierung
eines Verlusts bei der Umwandlung der mechanischen Energie zu der
elektrischen Energie verbessert wird, der dann auftreten würde, wenn
der Differenzialabschnitt 11 als das elektrisch gesteuerte
kontinuierlich variable Getriebe dient.
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In
dem Hochabgabefahrtzustand des Fahrzeugs mit dem Abgabemoment TOUT. das größer ist als die obere Grenze
T1, wird der Getriebemechanismus 10 ebenfalls in den variablen Stufenschaltzustand
versetzt. Daher wird der Getriebemechanismus 10 in den
kontinuierlich variablen Schaltzustand nur dann versetzt, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit V relativ niedrig oder mittel ist, oder
wenn die Kraftmaschinenabgabe relativ niedrig oder mittel ist, so
dass die erforderliche Menge der elektrischen Energie reduziert
werden kann, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird,
dass heißt
die maximale Menge der elektrischen Energie, die von dem ersten
Elektromotor M1 übertragen
werden muss, wodurch die erforderliche elektrische Reaktionskraft des
ersten Elektromotors M1 reduziert werden kann, wodurch es möglich ist,
die erforderlichen Größen des
ersten Elektromotors M1 und des zweiten Elektromotors M2 sowie die
erforderliche Größe des Antriebssystems
einschließlich
dieser Elektromotoren zu minimieren.
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Die
obere Grenze TE1 wird nämlich
so bestimmt, dass der erste Elektromotor M1 das Reaktionsmoment
entsprechend dem Kraftmaschinenmoment TE erzeugen
kann, wenn die Kraftmaschinenabgabe TE nicht
größer als
die obere Grenze TE1 ist, und der kontinuierlich variable Getriebeabschnitt 11 wird
in dem variablen Stufenschaltzustand versetzt, wenn das Fahrzeug
in dem Hochabgabefahrtzustand ist, bei dem das Kraftmaschinenmoment
TE größer als
die obere Grenze TE1 ist. In dem variablen Stufenschaltzustand des
Getriebeabschnitts 11 muss der erste Elektromotors M1 nicht
das Reaktionsmoment entsprechend dem Kraftmaschinenmoment TE wie in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand des
Getriebeabschnitts 11 erzeugen, wodurch es möglich ist,
eine Verschlechterung der Haltbarkeit des ersten Elektromotors M1
zu reduzieren, während eine
Vergrößerung seiner
erforderlichen Größe verhindert
wird. Anders gesagt kann die erforderliche maximale Abgabe von dem
ersten Elektromotor M1 bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel kleiner als
seine Reaktionsmomentenkapazität
entsprechend dem maximalen Wert der Kraftmaschinenabgabe TE gestaltet werden. Die erforderliche maximale Abgabe
von dem ersten Elektromotor M1 kann nämlich so bestimmt werden, dass
dessen Reaktionsmomentenkapazität
kleiner ist als ein Wert entsprechend dem Kraftmaschinenmoment TE, der die obere Grenze TE1 überschreitet,
so dass die erforderliche Größe des ersten
Elektromotors M1 reduziert werden kann.
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Die
maximale Abgabe von dem ersten Elektromotor M1 ist eine Nennrate
von diesem Motor, die anhand von Experimenten in der Umgebung bestimmt
wird, in der der Motor betrieben wird. Die vorstehend beschriebene
obere Grenze des Kraftmaschinenmoments TE wird
anhand von Experimenten so bestimmt, dass die obere Grenze ein Wert
ist, der gleich oder kleiner ist als der maximale Wert des Kraftmaschinenmoments
TE, und unter dem der erste Elektromotor
M1 das Reaktionsmoment standhalten kann, so dass die Verschlechterung
der Haltbarkeit des ersten Elektromotors M1 reduziert werden kann.
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Gemäß dem anderen
Konzept wird der Getriebemechanismus 10 in den variablen
Stufenschaltzustand (Schaltzustand mit fixiertem Drehzahlverhältnis) anstatt
in den kontinuierlich variablen Schaltzustand bei dem Hochabgabefahrtzustand
des Fahrzeugs versetzt, in dem der Fahrer des Fahrzeugs einen ausgeprägteren Wunsch
zum Verbessern des Fahrvermögens
des Fahrzeugs anstelle einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit
hat. In diesem Fall ändert
sich die Kraftmaschinendrehzahl NE bei einem
Hochschaltvorgang des Automatikgetriebeabschnitts 20, wodurch
eine komfortable, rhythmische Änderung
der Kraftmaschinendrehzahl NE gewährleistet
wird, wenn der Getriebeabschnitt 20 hochgeschaltet wird,
wie dies in der 9 angegeben ist.
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Bei
dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel hat
der Leistungsübertragungspfad,
der die Kraftmaschine 8 mit den Antriebsrädern 28 verbindet,
keine fluid-betätigte
Leistungsübertragungsvorrichtung
wie zum Beispiel einen Momentenwandler oder eine Fluidkopplung,
so dass eine Änderung
des Kraftmaschinenmoments TE (nachfolgend
als eine „Kraftmaschinenmomentenänderung” bezeichnet)
noch einfacher zu dem Leistungsübertragungselement 18 übertragen
wird, dass heißt
zu den Antriebsrädern 38 bei dem
gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel,
und zwar im Vergleich mit einem Fahrzeugantriebssystem, das mit
einer fluidbetätigten
Leistungsübertragungsvorrichtung
versehen ist. Dementsprechend besteht eine Wahrscheinlichkeit einer
Verschlechterung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs aufgrund einer Änderung
des Fahrzeugantriebsmoments, was durch die Kraftmaschinenmomentenänderung
verursacht wird.
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Die
Kraftmaschinenmomentenänderung kann
durch eine periodische Oszillation (Pulsation) verursacht werden,
die üblicherweise
aufgrund einer periodischen Zündung
(Verbrennung) der Zylinder der Kraftmaschine 8 und durch
eine vorübergehende Erhöhung des
Kraftmaschinenmoments TE durch den Fettimpuls
auftritt, der durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 implementiert
wird. Es werden Steuerbetriebe zum Begrenzen der Kraftmaschinenmomentenänderung
beschrieben, die zu dem Leistungsübertragungselement 18 (Antriebsräder 38)
zu übertragen
ist, und zwar aufgrund einer Kraftmaschinenmomentenoszillation,
die durch die Zündung
der Zylinder verursacht wird, und um die Kraftmaschinenmomentenänderung
zu begrenzen, die zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu übertragen
ist, und zwar aufgrund der vorübergehenden
Kraftmaschinenmomentenänderung,
die durch den Fettimpuls verursacht wird.
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Eine
Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
ist zum Befehlen der Hybridsteuereinrichtung 52 zum Ändernder
ersten Elektromotordrehzahl NM1 synchron mit der Kraftmaschinenmomentenoszillation vorgesehen,
um die zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu übertragende
Kraftmaschinenmomentenoszillation aufgrund der Zündung des Zylinders zu begrenzen.
Infolgedessen wird der Betrag der Kraftmaschinenmomentenoszillation
zum Verbessern des Fahrverhaltens des Fahrzeugs reduziert, die zu
einem stromabwärtigen
Abschnitt des Leistungsübertragungspfads
zu übertragen
ist, wie zum Beispiel zu dem Leistungsübertragungselement 18,
der Abgabewelle 22 und den Antriebsrädern 38.
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Die 9 zeigt
eine Ansicht entsprechend einem Teil des Kutzbachplans in der 3,
der den Differenzialabschnitt 11 zeigt. Diese Ansicht zeigt
das Prinzip des Steuerbetriebs der Einrichtung 80 zum Steuern
der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung,
um die Kraftmaschinenmomentenoszillation zu begrenzen, die zu dem
Leistungsübertragungselement 18 zu übertragen
ist. Es wird verhindert, dass die Kraftmaschinenmomentenoszillation zu
dem stromabwärtigen
Abschnitt des Leistungsübertragungspfads übertragen
wird, indem die erste Elektromotordrehzahl NM1 synchron
mit der Kraftmaschinenmomentenoszillation geändert wird, wie dies durch
die Pfeillinie angegeben ist. Der erste Elektromotor M1 wird nämlich so
gesteuert, dass er kein Reaktionsmoment entsprechend einer Momentenänderung
erzeugt, die durch die Kraftmaschinenmomentenoszillation verursacht
wird, um dadurch zu verhindern, dass die Kraftmaschinenmomentenoszillation zu
dem stromabwärtigen
Abschnitt des Leistungsübertragungspfads übertragen
wird. Die erste Elektromotordrehzahl NM1 wird
so geändert,
dass der erste Elektromotor M1 nicht das Reaktionsmoment entsprechend
der Momentenänderung
erzeugt, die durch die Kraftmaschinenmomentenoszillation verursacht
wird. Bei Betrachtung unter einem anderen Standpunkt ändert sich
die erste Elektromotordrehzahl NM1 synchron
mit der Kraftmaschinenmomentenoszillation infolgedessen, dass verhindert
wird, dass der erste Elektromotor M1 das Reaktionsmoment entsprechend
der Momentenänderung
erzeugt.
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Somit
ist die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie die erste Elektromotordrehzahl NM1 synchron mit der Kraftmaschinenmomentenoszillation ändert, indem
die elektrische CVT-Funktion (Differenzialbetrieb) des Differenzialabschnitts 11 genutzt
wird, um dadurch die Übertragung
der Kraftmaschinenmomentenoszillation aufgrund der Zündung der
Kraftmaschinenzylinder zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu
begrenzen, dass heißt
um dadurch die Änderung
des Moments, das zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu übertragen
ist, beim Vorhandensein der Kraftmaschinenmomentenoszillation zu
begrenzen.
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Das
Fahrverhalten des Fahrzeugs wird aufgrund der Kraftmaschinenmomentenoszillation
verschlechtert, die durch die Zündung
der Zylinder verursacht wird, und zwar insbesondere während das Fahrzeug
ruhig mit niedriger Geschwindigkeit fährt, wobei die Kraftmaschine
mit einer niedrigen Drehzahl betrieben wird. Die zu dem Leistungsübertragungselement 18 (Antriebsräder 38)
zu übertragende Kraftmaschinenmomentenoszillation
aufgrund der Zündung
der Zylinder muss nämlich
begrenzt werden, wenn der Fahrzeugfahrtzustand in einem vorbestimmten
Oszillationsbegrenzungsbereich ist, in dem die Kraftmaschinenmomentenoszillation
das vorstehend geschilderte Problem verursacht. Dieser vorbestimmte
Oszillationsbegrenzungsbereich des Fahrzeugfahrtzustands ist ein
Bereich, in dem die Fahrzeugfahrtgeschwindigkeit relativ niedrig
ist, während die
Kraftmaschinendrehzahl relativ niedrig ist.
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Eine
Einrichtung 82 zum Bestimmen des Oszillationsbegrenzungsbereichs
ist so vorgesehen, dass sie bestimmt, ob der Fahrzeugfahrtzustand
in dem vorbestimmten Oszillationsbegrenzungsbereich ist, in dem
die zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu übertragende
Kraftmaschinenmomentenoszillation aufgrund der Zündung der Kraftmaschinenzylinder
durch die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
begrenzt werden muss. Zum Beispiel ist die Einrichtung 82 zum
Bestimmen des Oszillationsbegrenzungsbereichs so konfiguriert, dass
sie eine Bestimmung durchführt,
ob der Fahrzeugfahrtzustand in dem vorbestimmten Oszillationsbegrenzungsbereich ist,
indem bestimmt wird, ob die Fahrzeugfahrtgeschwindigkeit kleiner
als ein vorbestimmter Schwellwert V' ist, während die Kraftmaschinendrehzahl
kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert NE ' ist.
Wenn die Einrichtung 82 zum Bestimmen des Oszillationsbegrenzungsbereichs
bestimmt hat, dass der Fahrzeugfahrtzustand in dem Oszillationsbegrenzungsbereich
ist, ändert
die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
die erste Elektromotordrehzahl NM1 synchron mit
der Kraftmaschinenmomentenoszillation. Die vorbestimmten Schwellwerte
V' und NE. sind untere Grenzen, die anhand von Experimenten
erhalten werden, unter denen das Fahrverhalten des Fahrzeugs aufgrund
der Kraftmaschinenmomentenoszillation verschlechtert wird, die durch
die Zündung
der Kraftmaschinenzylinder verursacht wird.
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Die
Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
ist alternativ konfiguriert oder des Weiteren so konfiguriert, dass
sie der Hybridsteuereinrichtung 52 befielt, das Kraftmaschinenmoment
TE zu steuern, das zu dem ersten Elektromotor
M1 zu verteilen ist und das als eine elektrische Energie zu dem
zweiten Elektromotor M2 zu übertragen
ist, dass heißt
das durch den elektrischen Pfad zu übertragende Moment zu steuern,
um dadurch die Übertragung
der Kraftmaschinenmomentenänderung
zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu
begrenzen, dass heißt
um dadurch die Änderung
des zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu übertragenden
Moments bei dem Vorhandensein der Kraftmaschinenmomentenänderung
zu begrenzen. Das durch den elektrischen Pfad zu übertragende
Moment beruht auf dem Kraftmaschinenmoment TE,
das zu dem ersten Elektromotor M1 zu übertragen ist und das zu einer
elektrischen Energie umgewandelt wird, die durch den Inverter 58 direkt
zu dem zweiten Elektromotor M2 zugeführt wird oder die durch den
Inverter 58 zu dem zweiten Elektromotor M2 indirekt von
der elektrischen Energiespeichervorrichtung zugeführt wird,
in der die elektrische Energie einmal gespeichert wurde.
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Genauer
gesagt wird das Kraftmaschinenmoment TE durch
den Differenzialabschnitt 11 in das Moment, das mechanisch
zu dem Leistungsübertragungselement 18 übertragen
wird, dass heißt
ein Moment des mechanischen Pfads, und das Moment geteilt, das zu
dem Leistungsübertragungselement 18 durch
den elektrischen Pfad übertragen
wird, dass heißt
ein Moment des elektrischen Pfads. Ähnlich wie das Kraftmaschinenmoment
TE wird die Kraftmaschinenmomentenänderung
in eine Momentenkomponente des mechanischen Pfads und eine Momentenkomponente
des elektrischen Pfads geteilt, die zu den Antriebsrädern 38 übertragen
werden. Das zu den Antriebsrädern 38 zu übertragende
Kraftmaschinenmoment kann dadurch begrenzt werden, dass eine Komponente
der Kraftmaschinenmomentenänderung
begrenzt wird, die der Momentenkomponente des Kraftmaschinenpfads
entspricht.
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Zum
Beispiel ist die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie die Momentenkomponente des elektrischen
Pfads dadurch begrenzt oder abkappt, dass die vorstehend beschriebene
elektrische Energie in der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 gespeichert
wird, um zum Beispiel dadurch eine Abschwächung der Komponente der Kraftmaschinenmomentenänderung
entsprechend der Momentenkomponente des elektrischen Pfads zu begrenzen.
Anders gesagt ist die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
dazu eingerichtet, eine obere Grenze der Momentenkomponente des
elektrischen Pfads festzulegen, und sie speichert in der elektrischen
Energiespeichervorrichtung 60 eine Komponente der Kraftmaschinenmomentenänderung,
die die obere Grenze der Momentenkomponente des elektrischen Pfads überschreitet
und die nicht zu dem zweiten Elektromotor M2 übertragen wird, so dass der
Teil der Kraftmaschinenmomentenänderung entsprechend
der Momentenkomponente des elektrischen Pfads begrenzt wird.
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Alternativ
ist die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie die Momentenkomponente des elektrischen
Pfads dadurch steuert, dass die elektrische Energie von der elektrischen
Energiespeichervorrichtung 60 zugeführt wird, um zum Beispiel dadurch
eine Abschwächung
der Komponente der Kraftmaschinenmomentenänderung entsprechend der Momentenänderung
des elektrischen Pfads zu begrenzen. Anders gesagt ist die Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung dazu eingerichtet,
die elektrische Energie von der elektrischen Energiezuführungsvorrichtung 60 zum
Ausgleichen der Komponente der Kraftmaschinenmomentenänderung entsprechend
der Momentenkomponente des elektrischen Pfads zuzuführen, die
nicht größer als
die obere Grenze ist, so dass der Teil der Kraftmaschinenmomentenänderung
entsprechend der Momentenkomponente des elektrischen Pfads begrenzt
wird.
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Die 10 gibt die Momentenkomponente des elektrischen
Pfads der Kraftmaschinenmomentenoszillation aufgrund der Zündung der
Kraftmaschinenzylinder an, und sie zeigt bei (a) die Komponente A
der Kraftmaschinenmomentenänderung
entsprechend der Momentenkomponente des elektrischen Pfads, die
größer ist
als die obere Grenze, die durch eine Strichpunktlinie L angegeben
ist und die in der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 zu
speichern ist.
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Die 10 zeigt bei (b) eine elektrische Energie, die
von der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 zum
Ausgleichen der Komponente A der Kraftmaschinenmomentenänderung
entsprechend der Momentenkomponente des elektrischen Pfads zugeführt wird,
die nicht größer ist
als die obere Grenze, die durch die Strichpunktlinie L angegeben ist.
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Alternativ
ist die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie die Momentenkomponente des elektrischen
Pfads dadurch begrenzt oder abkappt, dass die vorstehend beschriebene
elektrische Energie in der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 gespeichert
wird, um dadurch die Kraftmaschinenmomentenänderung (Erhöhung) entsprechend
der Momentenkomponente des elektrischen Pfads bei einer Erzeugung
einer vorübergehenden Kraftmaschinenmomentenänderung
(Erhöhung)
aufgrund des Fettimpulses zu begrenzen, der zum Beispiel bei der
Steuerung der Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 implementiert
wird. Bei einem anderen Gesichtspunkt ist die Einrichtung 80 zum Steuern
der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
dazu eingerichtet, eine Änderung
der ersten Elektromotordrehzahl NM1 dadurch
zu begrenzen, dass eine Last des ersten Elektromotors M1 zum Erzeugen
der elektrischen Energie während
des Fettimpulses erhöht
wird, um dadurch die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugte elektrische
Energie in der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 zu speichern,
so dass eine Änderung
der Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 aufgrund
des Fettimpulses begrenzt wird.
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Alternativ
ist die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie nicht nur die Kraftmaschinenmomentenänderung
entsprechend der Momentenkomponente des elektrischen Pfads zum Begrenzen
der zu den Antriebsrädern 38 zu übertragenden
Kraftmaschinenmomentenänderung
begrenzt, sondern dass sie auch die Momentenkomponente des elektrischen
Pfads steuert, um so die Kraftmaschinenmomentenänderung entsprechend der Momentenkomponente
des elektrischen Pfads zu verschieben, um die Kraftmaschinenmomentenänderung
weiter zu begrenzen, die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist.
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Zum
Beispiel ist die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
bei einer Erzeugung der vorübergehenden Kraftmaschinenmomentenänderung
(Erhöhung),
die durch den Fettimpuls verursacht wird, nicht nur zum Begrenzen
der Momentenkomponente des elektrischen Pfads zum Begrenzen der
Kraftmaschinenmomentenänderung
(Erhöhung)
entsprechend des Moments des elektrischen Pfads betreibbar, sondern auch
zum Steuern (Reduzieren) der Momentenkomponente des elektrischen
Pfads durch Speichern der vorstehend beschriebenen elektrischen
Energie in der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60,
um so die Kraftmaschinenmomentenänderung
(Erhöhung)
entsprechend der Momentenkomponente des mechanischen Pfads zu verschieben,
um dadurch die Kraftmaschinenmomentenänderung weiter zu begrenzen,
die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen ist.
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Während die
Steuerbetriebe der Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
zum Begrenzen der Kraftmaschinenmomentenänderung, die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist, im Zusammenhang mit der Kraftmaschinenmomentenoszillation beschrieben wurden,
die durch die Zündung
der Zylinder verursacht wird, und der Kraftmaschinenmomentenänderung
aufgrund der vorübergehenden
Kraftmaschinenmomentenänderung,
die durch den Fettimpuls verursacht wird, werden die Steuerbetriebe
durch Verwenden der elektrischen CVT-Funktion (Differenzialbetrieb)
des Differenzialabschnitts 11 oder durch Übertragen
der elektrischen Energie durch den elektrischen Pfad durchgeführt. Daher
müssen
die Steuerbetriebe der Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
in dem Differenzialzustand des Differenzialabschnitts 11 durchgeführt werden.
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Jedoch
ist der Getriebemechanismus 10 (Differenzialabschnitt 11 oder
Leistungsverteilungsmechanismus 16) gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
zwischen dem kontinuierlich variablen Schaltzustand (Differenzialzustand)
und dem variablen Stufenschaltzustand (Gesperrter Zustand) schaltbar,
und er wird entweder zu dem kontinuierlich variablen Schaltzustand
oder dem variablen Stufenschaltzustand umgeschaltet, die durch die
Umschaltsteuereinrichtung 50 in Abhängigkeit von dem Fahrzeugzustand
ausgewählt
werden. Bei dem variablen Stufenschaltzustand des Differenzialabschnitts 11 wird
die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
nicht zum Begrenzen der Kraftmaschinenmomentenänderung betrieben, die zu den
Antriebsrädern 38 zu übertragen ist,
so dass eine Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs besteht.
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Angesichts
des vorstehend geschilderten Nachteils ist die Umschaltsteuereinrichtung 50 des Weiteren
zum Umschalten des Differenzialabschnitts 11 von dem nicht-kontinuierlich
variablen Schaltzustand (zum Beispiel dem variablen Stufenschaltzustand
zu dem kontinuierlich variablen Zustand konfiguriert, um zum Beispiel
den Differenzialabschnitt 11 vorübergehend in dessen kontinuierlich
variablen Schaltzustand zu versetzen, um dadurch zu ermöglichen,
dass die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
die zu dem zweiten Elektromotor M2 zuzuführende elektrische Energie
steuert, dass heißt
dass sie das Moment des elektrischen Pfads steuert.
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Zum
Beispiel wir die Umschaltsteuereinrichtung 50 bei einer
Bestimmung durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 betrieben,
dass der Fettimpuls während
der Fahrt des Fahrzeugs bei dem variablen Stufenschaltzustand des
Differenzialabschnitts 11 implementiert werden soll. In
diesem Fall schaltet die Umschaltsteuereinrichtung 50 den Differenzialabschnitt 11 zu
dem kontinuierlich variablen Schaltzustand um, um dadurch zu ermöglichen, dass
die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung das
Moment des elektrischen Pfads steuert. Alternativ wird die Umschaltsteuereinrichtung 50 bei
einer Bestimmung durch die Einrichtung 82 zum Bestimmen
des Oszillationsbegrenzungsbereichs betrieben, dass der Zustand
der Fahrt des Fahrzeugs in dem variablen Stufenschaltzustand des
Differenzialabschnitts 11 in dem Oszillationsbegrenzungsbereich
ist. In diesem Fall schaltet die Umschaltsteuereinrichtung 50 den
Differenzialabschnitt zu dem kontinuierlich variablen Schaltzustand
um, um der Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
zu ermöglichen,
das Moment des elektrischen Pfads zu steuern.
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Während der
Fahrt des Fahrzeugs, bei der der Differenzialabschnitt 11 in
dem variablen Stufenschaltzustand versetzt ist, steuert die Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung das Moment
des elektrischen Pfads nur dann, nachdem das Differenzial 11 zunächst zu
dem kontinuierlich variablen Schaltzustand unter der Steuerung der
Umschaltsteuereinrichtung 50 umgeschaltet wurde.
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Eine
Einrichtung 84 zum Bestimmen des nicht-kontinuierlich variablen
Schaltzustands ist zum Bestimmen dessen vorgesehen, ob der Differenzialabschnitt 11 gegenwärtig in
dem nicht-kontinuierlich variablen
Schaltzustand versetzt ist oder nicht. Zum Beispiel wird diese Bestimmung
dadurch bestimmt, ob die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse
B0 in dem Eingriffszustand durch die Hydrauliksteuereinheit 42 gemäß einem
Befehl von der Umschaltsteuereinrichtung 50 gehalten wird,
damit die Schaltkupplung C0 oder die Bremse B0 im Eingriff ist.
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Die 11 zeigt ein Flussdiagramm einer Steuerroutine,
die durch den Steuerbetrieb der elektronischen Steuervorrichtung 40 ausgeführt wird,
und insbesondere den Steuerbetrieb der Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung während einer
Fahrt des Fahrzeugs in dem nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand,
um das zu dem zweiten Elektromotor M2 zu übertragende Kraftmaschinenmoment
zu steuern, dass heißt
um das Moment des elektrischen Pfads zu steuern. Diese Steuerroutine
wird in äußerst kurzen zeitlichen
Zyklen von mehreren Millisekunden bis mehreren hundertstel Sekunden
wiederholt ausgeführt.
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Die 12 zeigt ein Zeitdiagramm zum Beschreiben des
Steuerbetriebs, der in dem Flussdiagramm in der 11 dargestellt ist, und zwar im Falle der Bestimmung
zum Implementieren des Fettimpulses während der Fahrt des Fahrzeugs
in dem nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand.
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Die 13 zeigt ein Zeitdiagramm zum Beschreiben des
Steuerbetriebs, der in dem Flussdiagramm in der 11 dargestellt ist, und zwar im Falle einer Bestimmung,
dass das Fahrzeug in dem Oszillationsbegrenzungsbereich bei dem
nicht-kontinuierlich
variablen Schaltzustand fährt.
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Die
Steuerroutine gemäß der 12 wird bei einem Schritt S1 („Schritt" wird nachfolgend weggelassen) entsprechend
der Einrichtung 84 zum Bestimmen des nicht-kontinuierlich
variablen Schaltzustands begonnen, um zu bestimmen, ob der Differenzialabschnitt 11 gegenwärtig in
dem nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist oder
nicht. Zum Beispiel wird diese Bestimmung dadurch bestimmt, ob die
Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 in dem Eingriffszustand
durch die Hydrauliksteuereinheit 42 gemäß dem Befehl von der Umschaltsteuereinrichtung 50 gehalten
wird, damit die Schaltkupplung C0 oder die Bremse B0 im Eingriff
ist. Falls bei 51 eine negative Bestimmung erhalten wird, schreitet
der Steuerfluss zu S7 entsprechend der Umschaltsteuereinrichtung 50,
um den Differenzialabschnitt 11 in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand
zu halten, und die gegenwärtige
Steuerroutine wird beendet.
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Falls
bei S1 eine positive Bestimmung erhalten wird, schreitet der Steuerfluss
zu S2 entsprechend der Umschaltsteuereinrichtung 50, um
zu bestimmen, ob es möglich
ist, den Differenzialabschnitt 11 zu dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand umzuschalten. Bei einer Erfassung von irgendeinem
Defekt oder einer funktionellen Verschlechterung von irgendeiner
Steuerkomponente wie zum Beispiel die Elektromotoren, die es zum
Beispiel ermöglichen, dass
der Differenzialabschnitt 11 als das elektrisch gesteuerte
kontinuierlich variable Getriebe betreibbar ist, wird bestimmt,
dass der Differenzialabschnitt 11 nicht zu dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand umgeschaltet werden kann. Es wird auch bestimmt, dass
der Differenzialabschnitt 11 nicht zum dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand umgeschaltet werden kann, wenn das geforderte
Kraftmaschinenmoment übermäßig groß ist. Jedoch
wird bestimmt, dass der Differenzialabschnitt 11 zu dem
kontinuierlich variablen Schaltzustand umgeschaltet werden kann,
falls das vorübergehende
Schalten zu dem kontinuierlich variablen Schaltzustand auch dann möglich ist,
wenn das geforderte Kraftmaschinenmoment übermäßig groß ist.
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Falls
bei S2 eine positive Bestimmung erhalten wird, schreitet der Steuerfluss
zu S3 entsprechend der Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90,
um zu bestimmen, ob der Fettimpuls implementiert werden soll. Falls
bei S3 eine negative Bestimmung erhalten wird, schreitet der Steuerfluss
zu S4 entsprechend der Einrichtung 82 zum Bestimmen des
Oszillationsbegrenzungsbereichs, um zu bestimmen, ob der Fahrzeugfahrtzustand
in dem vorbestimmten Oszillationsbegrenzungsbereich ist.
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Bei
dem Beispiel gemäß der 12 wird die Bestimmung zum Implementieren des
Fettimpulses bei einem Zeitpunkt T1 durchgeführt. Bei dem Beispiel gemäß der 13 wird die Bestimmung, dass sich der Fahrtzustand
des Fahrzeugs in den Oszillationsbegrenzungsbereich in Folge einer
Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, bei einem Zeitpunkt
T1 durchgeführt.
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Falls
bei S2 oder S4 eine negative Bestimmung erhalten wird, schreitet
der Steuerfluss zu S5 entsprechend der Umschaltsteuereinrichtung 50,
um den Differenzialabschnitt 11 in dem variablen Stufenschaltzustand
zu halten, und die gegenwärtige
Steuerroutine wird beendet.
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Falls
bei S3 oder S4 eine positive Bestimmung erhalten wird, schreitet
der Steuerfluss zu S6 entsprechend der Umschaltsteuereinrichtung 50,
um den Differenzialabschnitt 11 zu dem kontinuierlich variablen
Schaltzustand umzuschalten, um zum Beispiel den Differenzialabschnitt 11 vorübergehen
in den kontinuierlich variablen Schaltzustand zu versetzen, um zu
ermöglichen,
dass die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
das Moment des elektrischen Pfads steuert.
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Der
vorstehend angegebene Schritt S6 wird durch einen Schritt (nicht
gezeigt) entsprechend der Einrichtung 80 zum Steuern der
Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
gefolgt, bei dem die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragende
Kraftmaschinenmomentenänderung
aufgrund des implementierten Fettimpulses oder aufgrund der Zündung der Kraftmaschinenzylinder
begrenzt wird.
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Bei
dem Beispiel gemäß der 12 wird der Differenzialabschnitt 11 zu
dem kontinuierlich variablen Schaltzustand (nicht gesperrter Zustand)
bei einem Zeitpunkt T2 umgeschaltet, um eine Übertragung einer elektrischen
Energie durch den elektrischen Pfad zu ermöglichen, und der Fettimpuls
wird in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand während einer Zeitperiode
nach einem Zeitpunkt T3 bis zu einem Zeitpunkt T4 implementiert.
Um die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragende
Kraftmaschinenmomentenänderung
aufgrund des Fettimpulses zum begrenzen, wird das Moment des elektrischen
Pfads (durch die Durchgezogene Linie angegeben) während einer
Zeitperiode nach dem Zeitpunkt T2 bis zu einem Zeitpunkt T5 im Wesentlichen
konstant gehalten, wobei die Zeitperiode die Zeitperiode zwischen den
Zeitpunkten T3 und T4 beinhaltet, während der Fettimpuls implementiert
wird. Das Moment des elektrischen Pfads wird nämlich so beschränkt, dass
ein Teil des Moments des elektrischen Pfads, das nicht zu den Antriebsrädern 38 übertragen
wird, in der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 gespeichert
wird. Um die Kraftmaschinenmomentenänderung aufgrund des Fettimpulses
zu verschieben, das bei dem Moment des mechanischen Pfads enthalten ist,
kann das Moment des elektrischen Pfads während der Zeitperiode zwischen
den Zeitpunkten t3 und t4 reduziert werden, wie dies durch eine
Zweipunktstrichlinie angegeben ist. In diesem Fall kann die Kraftmaschinenmomentenänderung
weiter begrenzt werden, die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist. Bei dem Beispiel gemäß der 12 wird der Differenzialabschnitt 11 zurück zu dem
variablen Stufenschaltzustand bei dem Zeitpunkt t5 umgeschaltet,
so dass der Differenzialabschnitt 11 in dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand während
der Zeitperiode zwischen den Zeitpunkten t2 und t5 gehalten wird.
Jedoch kann nach der Beendigung des Fettimpulses (nach dem Zeitpunkt
t4) der Schaltzustand des Differenzialabschnitts 11 in
Abhängigkeit von
dem Fahrtzustand des Fahrzeugs ausgewählt werden.
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Bei
dem Beispiel gemäß der 13 wird der Differenzialabschnitt 11 zu
dem kontinuierlich variablen Schaltzustand (nicht gesperrter Zustand)
bei einem Zeitpunkt t2 umgeschaltet, um zu ermöglichen, dass der Differenzialabschnitt 11 die
Differenzialfunktion bewirkt. Um die Kraftmaschinenmomentenänderung
aufgrund der periodischen Zündung
der Kraftmaschinenzylinder zu begrenzen, die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist, wird die erste Elektromotordrehzahl NM1 synchron
mit der Kraftmaschinenmomentenoszillation während einer Zeitperiode nach
dem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3 geändert. Bei dem gegenwärtigen Beispiel
gemäß der 13 wurde das Erfordernis zum Begrenzen der Kraftmaschinenmomentenoszillation,
die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist, bei dem Zeitpunkt t3 beseitigt, und der Differenzialabschnitt 11 wird
zurück
zu dem variablen Stufenschaltzustand bei dem Zeitpunkt t3 umgeschaltet,
so dass der Differenzialabschnitt 11 in den kontinuierlich
variablen Schaltzustand während
der Zeitperiode zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 gehalten wird.
Nach dem Erfordernis zum Begrenzen der Kraftmaschinenmomentenoszillation
(nach dem Zeitpunkt t3) kann jedoch der Schaltzustand des Differenzialabschnitts 11 in
Abhängigkeit
von dem Fahrtzustand des Fahrzeugs ausgewählt werden.
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Bei
dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel ist
die Einrichtung 80 zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
so konfiguriert, dass sie die elektrische Energie, die zu dem zweiten Elektromotor
M2 bei dem kontinuierlich variablen Schaltzustand des Differenzialabschnitts 11 zuzuführen ist,
so steuert, dass eine Änderung
des zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu übertragenden Übertragungsmoments
ungeachtet einer Änderung des
Abgabemoments der Kraftmaschine begrenzt wird, wodurch die Kraftmaschinenmomentenänderung,
die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist, zum Verbessern des Fahrverhaltens des Fahrzeugs begrenzt wird.
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Das
gegenwärtige
Ausführungsbeispiel
ist des Weiteren so eingerichtet, dass die Umschaltsteuereinrichtung 50 zum
Umschalten des Differenzialabschnitts 11 zu dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand betreibbar ist, wenn der Differenzialabschnitt 11 in
den nicht-kontinuierlich variablen Schaltzustand wie zum Beispiel
in den variablen Stufenschaltzustand versetzt ist, um der Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung zu ermöglichen,
die zu dem zweiten Elektromotor M2 zuzuführende elektrische Energie
zu steuern, dass heißt
das Moment des elektrischen Pfads zu steuern, so dass die zu dem
zweiten Elektromotor M2 zuzuführende
elektrische Energie durch die Einrichtung 80 zum Steuern
der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
gesteuert wird, wodurch das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert
wird.
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Das
gegenwärtige
Ausführungsbeispiel
ist des Weiteren dazu eingerichtet, dass die Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung die zu dem
zweiten Elektromotor M2 zuzuführende
elektrische Energie beschränkt, während das
Abgabemoment der Kraftmaschine aufgrund des Fettimpulses. geändert wird,
der durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 implementiert
wird. Auch bei dem Ereignis einer Änderung des Kraftmaschinenmoments
aufgrund des Fettimpulses wird dementsprechend die Kraftmaschinenmomentenänderung
begrenzt, die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist, so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
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Das
gegenwärtige
Ausführungsbeispiel
ist des Weiteren dazu eingerichtet, dass die Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung die zu dem
zweiten Elektromotor M2 zuzuführende
elektrische Energie beschränkt, während das
Abgabemoment der Kraftmaschine aufgrund des Fettimpulses geändert wird,
der durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 implementiert
wird. Auch bei dem Ereignis einer Änderung des Kraftmaschinenmoments
aufgrund des Fettimpulses wird dementsprechend die Kraftmaschinenmomentenänderung
begrenzt, die zu den Antriebsrädern 38 zu übertragen
ist, so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
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Das
gegenwärtige
Ausführungsbeispiel
ist des Weiteren dazu eingerichtet, dass die Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung die erste
Elektromotordrehzahl NM1 synchron mit der
Kraftmaschinenmomentenoszillation ändert, die durch die Zündung der
Kraftmaschinenzylinder verursacht wird, um dadurch die Kraftmaschinenmomentenoszillation
zu begrenzen, die zu dem Leistungsübertragungselement 18 zu übertragen
ist. In diesem Fall wird die Momentenoszillation der Kraftmaschine
weniger wahrscheinlich zu dem stromabwärtigen Abschnitt des Leistungsübertragungspfads
wie zum Beispiel zu dem Leistungsübertragungselement 18,
der Abgabewelle 22 und den Fahrzeugantriebsrädern 34 übertragen,
so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
-
Andere
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. In der folgenden Beschreibung
werden dieselben Bezugszeichen des vorangehenden Ausführungsbeispiels
zum Identifizieren der entsprechenden Elemente verwendet, die nicht
beschrieben werden.
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[Ausführungsbeispiel
2]
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Unter
Bezugnahme auf die schematische Ansicht in der 14 ist eine Anordnung eines Getriebemechanismus 70 bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung gezeigt, und die 15 zeigt
eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen den Gangpositionen des
Getriebemechanismus 70 und unterschiedlichen Kombinationen
von Eingriffszuständen
der hydraulisch betätigten
Reibkopplungsvorrichtungen zum jeweiligen Einrichten von diesen
Gangpositionen angibt, während
die 16 ein Kutzbachplan zum Beschreiben
eines Schaltbetriebs des Getriebemechanismus 70 zeigt.
-
Der
Getriebemechanismus 70 hat den Differenzialabschnitt 11 mit
dem ersten Elektromotor M1, dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 und
dem zweiten Elektromotor M2 wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.
Der Getriebemechanismus 70 hat des Weiteren einen Automatikgetriebeabschnitt 72 mit
drei Vorwärtsantriebspositionen.
Der Automatikgetriebeabschnitt 72 ist zwischen dem Differenzialabschnitt 11 und
der Abgabewelle 22 angeordnet, und er ist mit dem Differenzialabschnitt 11 und
der Abgabewelle 22 durch das Leistungsübertragungselement 18 in
Reihe verbunden. Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 hat
den ersten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 24 mit einem Übersetzungsverhältnis ρ1 von zum
Beispiel ungefähr 0,418
und die Schaltkupplung C0 sowie die Schaltbremse B0. Der Automatikgetriebeabschnitt 72 hat den
zweiten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 26 mit
einem Übersetzungsverhältnis ρ2 von ungefähr zum Beispiel
0,532 und den dritten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 28 mit
einem Übersetzungsverhältnis ρ 3 von ungefähr zum Beispiel
0,418. Das zweite Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebesatzes 26 und
das dritte Sonnenrad S3 des dritten Planetengetriebesatzes 28 sind
einstückig
aneinander als eine Einheit befestigt, wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
die zweite Kupplung C2 verbunden und wahlweise an das Gehäuse 12 durch
die erste Bremse B1 fixiert. Der zweite Träger CA2 des zweiten Planetengetriebesatzes 26 und
das dritte Hohlrad R3 des dritten Planetengetriebesatzes 28 sind
einstückig
aneinander befestigt und an der Abgabewelle 22 befestigt.
Das zweite Hohlrad R2 wird wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
die erste Kupplung C1 verbunden, und der dritte Träger CA3
wird wahlweise an das Gehäuse 12 durch
die zweite Bremse B2 fixiert.
-
Bei
dem Getriebemechanismus 70, der gemäß der vorstehenden Beschreibung
aufgebaut ist, wird eine Gangposition von einer ersten Gangposition
(erste Geschwindigkeitsposition) bis zu einer vierten Gangposition
(vierte Geschwindigkeitsposition), von einer Rückwärtsgangposition (Rückwärtsantriebsposition)
und einer neutralen Position wahlweise durch Eingriffsvorgänge einer
entsprechenden Kombination der Reibkopplungsvorrichtungen eingerichtet,
die von der vorstehend beschriebenen Schaltkupplung C0, der ersten
Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der Schaltbremse B0, der ersten
Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 ausgewählt werden, wie dies in der
Tabelle in der 14 angegeben ist. Jene Gangpositionen
haben verschiedene Drehzahlverhältnisse γ (Eingabewellendrehzahl
NIN/Abgabewellendrehzahl NOUT),
die sich als geometrische Reihe ändern.
Insbesondere ist zu beachten, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16,
der mit der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 versehen ist, wahlweise
durch einen Eingriff der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0
in den Schaltzustand mit fixiertem Drehzahlverhältnis, bei dem der Mechanismus 16 als
ein Getriebe mit einem fixierten Drehzahlverhältnis oder fixierten Drehzahlverhältnissen.
betreibbar ist, und auch in den kontinuierlich variablen Schaltzustand
versetzt werden kann, in dem der Mechanismus 16 als das kontinuierlich
variable Getriebe betreibbar ist, das vorstehend beschrieben ist.
Bei dem gegenwärtigen Getriebemechanismus 70 wird
daher ein variables Stufengetriebe durch den Getriebeabschnitt 20 und den
Differenzialabschnitt 11 gebildet, der in den Schaltzustand
mit fixiertem Drehzahlverhältnis
durch einen Eingriff der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse
B0 versetzt wird. Des Weiteren ist ein kontinuierlich variables
Getriebe durch den Getriebeabschnitt 20 und den Differenzialabschnitt 11 gebildet, der
in den kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt wird, wobei
weder die Schaltkupplung C0 noch die Bremse B0 in Eingriff ist.
Anders gesagt wird der Getriebemechanismus 70 zu dem variablen
Stufenschaltzustand durch einen Eingriff entweder der Schaltkupplung
C0 oder der Schaltbremse B0 und zu dem kontinuierlich variablen
Schaltzustand durch Lösen
sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 umgeschaltet.
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Wenn
der Getriebemechanismus 70 als das variable Stufengetriebe
dient, wird die erste Gangposition mit dem höchsten Drehzahlverhältnis γ1 von ungefähr zum Beispiel
2,804 durch Eingriffsvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse
B2 eingerichtet, und die zweite Gangposition mit dem Drehzahlverhältnis γ2 von ungefähr zum Beispiel
1,531, das kleiner ist als das Drehzahlverhältnis γ1, wird durch Eingriffsvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1 eingerichtet, wie dies in der 15 angegeben
ist. Des Weiteren wird die dritte Gangposition mit dem Drehzahlverhältnis γ3 von ungefähr zum Beispiel
1,000, das kleiner ist als das Drehzahlverhältnis γ2, durch Eingriffsvorgänge der Schaltkupplung
C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet,
und die vierte Gangposition mit dem Drehzahlverhältnis γ4 von ungefähr zum Beispiel 0,705, das
kleiner ist als das Drehzahlverhältnis γ3, wird durch
Eingriffsvorgänge der
ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der der Schaltbremse
B0 eingerichtet. Des Weiteren wird die Rückwärtsgangposition mit dem Drehzahlverhältnis γR von ungefähr zum Beispiel
2,393, das zwischen den Drehzahlverhältnissen γ1 und γ2 liegt, durch Eingriffsvorgänge der
zweiten Kupplung C2 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet. Die
neutrale Position N wird durch Eingreifen ausschließlich der
Schaltkupplung C0 eingerichtet.
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Wenn
der Getriebemechanismus 70 als das kontinuierlich variable
Getriebe dient, werden andererseits sowohl die Schaltkupplung C0
als auch die Schaltbremse B0 gelöst,
wie dies in der 15 angegeben ist, so dass der
Differenzialabschnitt 11 als das kontinuierlich variable
Getriebe dient, während der
Automatikgetriebeabschnitt 72, der mit dem Differenzialabschnitt 11 in
Reihe verbunden ist, als das variable Stufengetriebe dient, wodurch
die Drehzahl der Drehbewegung, die zu dem Automatikgetriebe 72 übertragen
wird, der in einer von der ersten bis dritten Gangposition versetzt
ist, nämlich
die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 kontinuierlich
geändert
wird, so dass das Drehzahlverhältnis des
Getriebemechanismus 10 über
einen vorbestimmten Bereich kontinuierlich variabel ist, wenn der Automatikgetriebeabschnitt 72 in
einen von diesen Gangpositionen versetzt wird. Dementsprechend wird
das Gesamtdrehzahlverhältnis
des Automatikgetriebeabschnitts 72 über die angrenzenden Gangpositionen
kontinuierlich variabel, wodurch das Gesamtdrehzahlverhältnis γT des Getriebemechanismus 70 als
Ganzes kontinuierlich variabel ist.
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Der
Kutzbachplan in der 16 gibt durch gerade Linien
eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in den jeweiligen
Gangpositionen des Getriebemechanismus 70 an, der durch den
Differenzialabschnitt 11, der als der kontinuierlich variable
Schaltabschnitt oder der erste Schaltabschnitt dient, und den Automatikgetriebeabschnitt 72 gebildet
ist, der als der variable Stufenschaltabschnitt oder der zweite
Schaltabschnitt dient. Der Kutzbachplan in der 16 gibt die Drehzahlen der individuellen Elemente
des Leistungsverteilungsmechanismus 16, 11 an,
wenn sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Bremse B0 gelöst sind,
und die Drehzahlen von jenen Elementen, wenn die Schaltkupplung
C0 oder die Bremse B0 im Eingriff ist, und zwar wie bei dem vorangehenden
Ausführungsbeispiel.
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In
der 16 stellen vier vertikale Linien
Y4, Y5, Y6 und Y7 entsprechend dem Automatikgetriebeabschnitt 72,
die jeweils nach rechts gerichtet angeordnet sind, die relativen
Drehzahlen eines vierten Drehelements (viertes Element) RE4 in der
Gestalt des zweiten und des dritten Sonnenrads S2, S3 dar, die einstückig aneinander
befestigt sind, eines fünften
Drehelements (fünftes
Element) RE5 in der Gestalt des dritten Trägers CA3, eines sechsten Drehelements
(sechstes Element) RE6 in der Gestalt des zweiten Trägers CA2
und des dritten Hohlrads R3, die einstückig aneinander befestigt sind,
und eines siebten Drehelements (siebtes Element) RE7 in der Gestalt
des zweiten Hohlrads R2. Bei dem Automatikgetriebeabschnitt 72 wird
das vierte Drehelement RE4 wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
die zweite Kupplung C2 verbunden, und es wird wahlweise an das Gehäuse 12 durch
die erste Bremse B1 fixiert, und das fünfte Drehelement RE5 wird wahlweise
an das Gehäuse 12 durch
die zweite Bremse B2 fixiert. Das sechste Drehelement REG ist an
der Abgabewelle 22 des Automatikgetriebeabschnitts 72 befestigt,
und das siebte Drehelement RE7 wird wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
die erste Kupplung C1 verbunden.
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Wenn
die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 im Eingriff sind,
wird der Automatikgetriebeabschnitt 72 in die erste Gangposition
versetzt. Die Drehzahl der Abgabewelle 22 in der ersten
Gangposition wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen
Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 angibt,
das an der Abgabewelle 22 befestigt ist, und einer geneigten
geraden Linie L1 dargestellt, die einen Schnittpunkt zwischen der
vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7
(R2) angibt, und der horizontalen Linie X2 passiert, und einen Schnittpunkt
zwischen der vertikalen Linie Y5, die die Drehzahl des fünften Drehelements
RE5 (CA3) angibt, und der horizontalen Linie X1, wie dies in der 16 angegeben ist. In ähnlicher Weise wird die Drehzahl
der Abgabewelle 22 in der zweiten Gangposition, die durch
die Eingriffsvorgänge
der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird,
durch einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten geraden Linie
L2, die durch jene Eingriffsvorgänge
bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6 dargestellt, die die
Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 (CA2, R3) angibt, das an
der Abgabewelle 22 befestigt ist. Die Drehzahl der Abgabewelle 22 in
der dritten Gangposition, die durch die Eingriffsvorgänge der
ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird,
wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten geraden Linie
L3, die durch jene Eingriffsvorgänge bestimmt
wird, und der vertikalen Linie Y6 dargestellt, die die Drehzahl
des sechsten Drehelements RE6 angibt, das an der Abgabewelle 22 befestigt
ist. In der ersten bis dritten Gangposition, bei der die Schaltkupplung
C0 in den Eingriffszustand versetzt ist, wird das siebte Drehelement
RE7 mit derselben Drehzahl wie die Kraftmaschinendrehzahl NE durch die von dem Differenzialabschnitt 11 aufgenommenen
Antriebskraft gedreht. Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung
C0 im Eingriff ist, wird das sechste Drehelement RE6 mit einer Drehzahl
gedreht, die größer ist
als die Kraftmaschinendrehzahl NE, und zwar
mit der von dem Differenzialabschnitt 11 aufgenommenen
Antriebskraft. Die Drehzahl der Abgabewelle 22 in der vierten
Gangposition, die durch die Eingriffsvorgänge der ersten Kupplung C1,
der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet wird,
wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie
L4, die durch jene Eingriffsvorgänge
bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6 dargestellt, die die
Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 angibt, das an der Abgabewelle 22 befestigt
ist.
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Der
Getriebemechanismus 70 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
wird außerdem durch
den Differenzialabschnitt 11, der als der kontinuierlich
variable Schaltabschnitt oder der erste Schaltabschnitt dient, und
den Automatikgetriebeabschnitt 72 gebildet, der als der
variable (automatische) Stufenschaltabschnitt oder als der zweite
Stufenabschnitt dient, und die Abgabewelle 22 ist mit dem
dritten Elektromotor M3 versehen, so dass der gegenwärtige Getriebemechanismus 70 ähnliche Vorteile
wie das erste Ausführungsbeispiel
aufweist.
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[Ausführungsbeispiel
3]
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Die 17 zeigt ein Beispiel eines Sägezahnschalters 44 (nachfolgend
als ein „Schalter 44" bezeichnet), der
als eine Schaltzustandsauswahlvorrichtung dient, die manuell so
konfiguriert ist, dass sie zum Auswählen des Differenzialzustands
(nicht gesperrter Zustand) oder des Nicht-Differenzialzustands (gesperrter Zustand)
des Leistungsverteilungsmechanismus 16 betreibbar ist,
dass heißt
um den kontinuierlich variablen Schaltzustand oder den variablen Stufenschaltzustand
des Getriebemechanismus 10 auszuwählen. Dieser Schalter 44 ermöglicht es
dem Benutzer, den gewünschten
Schaltzustand während
der Fahrt des Fahrzeugs auszuwählen.
Der Schalter 44 hat einen Knopf für eine Fahrt beim kontinuierlich
variablen Schalten, der als „VARIABLE
STUFEN" bezeichnet
ist, um das Fahrzeug in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand
zu fahren, und einen Knopf zum Fahren beim variablen Stufenschalten,
der durch „K0NTINUIERLICH
VARIABEL" bezeichnet
ist, um das Fahrzeug in dem variablen Stufenschaltzustand zu fahren,
wie dies in der 17 gezeigt ist. Wenn der Knopf
zum Fahren beim kontinuierlich variablen Schalten durch den Benutzer niedergedrückt wird,
wird der Schalter 44 in eine kontinuierlich variable Schaltposition
zum Auswählen des
kontinuierlich variablen Schaltzustands versetzt, bei dem der Getriebemechanismus 10 als
das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe betreibbar
ist. Wenn der Knopf zum Fahren beim variablen Stufenschalten durch
den Benutzer niedergedrückt
wird, wird der Schalter 44 in die variable Stufenschaltposition
zum Auswählen
des variablen Stufenschaltzustands versetzt, bei dem der Getriebemechanismus
als das variable Stufengetriebe betreibbar ist.
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Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen
wird der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 auf der
Grundlage des Fahrzeugzustands und gemäß dem Umschaltgrenzlinienkennfeld
automatisch geschaltet, das anhand eines Beispiels in der 6 gezeigt
ist. Jedoch kann der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10, 70 durch
eine manuelle Betätigung
des Schalters 44 anstelle oder zusätzlich zu dem automatischen
Umschaltbetrieb umgeschaltet werden. Die Umschaltsteuereinrichtung 50 kann
nämlich
so eingerichtet sein, dass sie den Getriebemechanismus 10 in
den kontinuierlich variablen Schaltzustand oder in den variablen
Stufenschaltzustand in Abhängigkeit
dessen wahlweise versetzt, ob der Schalter 44 in seiner
kontinuierlich variablen Schaltposition oder in seiner variablen
Stufenschaltposition versetzt ist. Zum Beispiel betätigt der
Benutzer manuell den Schalter 44, um den Getriebemechanismus 10 in
den kontinuierlich variablen Schaltzustand zu versetzen, wenn der
Benutzer einen Betrieb des Getriebemechanismus 10 als ein kontinuierlich
variables Getriebe vorzieht oder die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
der Kraftmaschine verbessern möchte,
oder alternativ in den variablen Stufenschaltzustand, wenn der Benutzer
eine rhythmische Änderung
der Kraftmaschinendrehzahl in Folge einer Schaltwirkung des variablen
Stufengetriebes vorzieht.
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Falls
der variable Stufenschaltzustand des Getriebemechanismus 10 durch
den Schalter 44 während
der Fahrt des Fahrzeugs ausgewählt
wird, wird der Differenzialabschnitt 11 zu dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand umgeschaltet, dass heißt er wird vorübergehend
in den kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt, um der Einrichtung 80 zum
Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung zu ermöglichen,
dass sie das Kraftmaschinenmoment steuert, das zu dem zweiten Elektromotor
M2 zu übertragen
ist, dass heißt
dass sie das Moment des elektrischen Pfades bei einer Bestimmung
durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 steuert,
dass der Fettimpuls implementiert werden soll, oder bei einer Bestimmung durch
die Einrichtung 90 zum Bestimmen des Oszillationsbegrenzungsbereichs,
dass der Fahrtzustand des Fahrzeugs in dem Oszillationsbegrenzungsbereich
ist.
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Der
Schalter 44 kann eine neutrale Position aufweisen, bei
der keiner von dem kontinuierlich variablen Schaltzustand und dem
variable Stufenschaltzustand ausgewählt sind. In diesem Fall kann der
Schalter 44 in seiner neutralen Position versetzt werden,
wenn der Benutzer den gewünschten Schaltzustand
nicht ausgewählt
hat oder es vorzieht, dass der Betriebemechanismus 10 automatisch
entweder in den kontinuierlich variablen Schaltzustand oder in den
variablen Stufenschaltzustand versetzt wird.
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Während die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen
beschrieben wurden, so ist klar, dass die vorliegende Erfindung anderweitig
ausgeführt
werden kann.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen ist
die Einrichtung 84 zum Bestimmen des nicht-kontinuierlich
variablen Schaltzustandes (Schritt S1 in der 11)
dazu eingerichtet, eine Bestimmung dessen durchzuführen, ob
der Differenzialabschnitt 11 in dem nicht-kontinuierlich
variablen Schaltzustand versetzt ist oder nicht, in dem bestimmt
wird, ob die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 in dem Eingriffszustand
durch die Hydrauliksteuereinheit 42 versetzt ist. Jedoch
kann die Bestimmung dadurch durchgeführt werden, dass bestimmt wird,
ob der Fahrtzustand des Fahrzeugs, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und das Abgabemoment TOUT dargestellt
wird, in dem variablen Stufenschaltbereich ist, der durch das Umschaltgrenzlinienkennfeld definiert
ist, das in der 7 anhand eines Beispiels gezeigt
ist, oder dass bestimmt wird, ob das Fahrzeug in dem variablen Stufenschaltzustand
fährt,
der durch den Schalter 44 ausgewählt ist.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen ist
die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 so
konfiguriert, dass sie die Kraftstoffzuführungsmenge für einen
vorgegebenen Wert des Drosselventilöffnungswinkels θTH so steuert, dass die Kraftstoffzuführungsmenge
kleiner ist als die Menge des stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
so dass die Kraftmaschine in dem mageren Verbrennungszustand betrieben
wird, und dass die Kraftstoffzuführungsmenge
größer ist
als die Menge des stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
so dass die Kraftmaschine in dem fetten Verbrennungszustand betrieben
wird. Jedoch kann die Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 so
konfiguriert sein, dass sie den Drosselventilöffnungswinkel θTH für
einen vorgegebenen Wert der Kraftstoffzuführungsmenge so steuert, dass
der Drosselventilöffnungswinkel θTH größer ist
als bei dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
so dass die Kraftmaschine in dem mageren Verbrennungszustand betrieben
wird, und dass der Drosselventilöffnungswinkel θTH kleiner ist als bei dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
so dass die Kraftmaschine in dem fetten Verbrennungszustand betrieben
wird. Vielfältige
andere Abwandlungen der Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung 90 können geschaffen
werden.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen ist
die Kraftmaschine 8 eine Zylindereinspritzbauart, die dazu
eingerichtet ist, den Kraftstoff in die Zylinder einzuspritzen.
Jedoch kann die Kraftmaschine 8 eine Bauart sein, die mit
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung versehen ist, welche dazu eingerichtet
ist, den Kraftstoff in das Einlassrohr 95 einzuspritzen.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen ist
der Getriebemechanismus 10, 70 zwischen seinem
kontinuierlich variablen Schaltzustand und dem variablen Stufenschaltzustand
dadurch umschaltbar, dass der Differenzialabschnitt 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
wahlweise entweder in seinem Differenzialzustand, in dem Differenzialabschnitt als
das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe betreibbar
ist, oder in seinen Nicht-Differenzialzustand (gesperrter Zustand)
versetzt wird, in dem der Differenzialabschnitt 11 nicht
als das variable Stufengetriebe betreibbar ist. Jedoch kann der
in seinen Differenzialzustand versetzte Differenzialabschnitt 11 als
das variable Stufengetriebe betreibbar sein, dessen Drehzahlverhältnis in
Stufen variabel ist, anstatt dass es kontinuierlich variabel ist.
Anders gesagt entsprechen der Differenzialzustand und der Nicht-Differenzialzustand
des Differenzialabschnittes 11 jeweils nicht dem kontinuierlich
variablen Schaltzustand und variablen Stufenschaltzustand des Getriebemechanismus 10, 70 und
daher muss der Differenzialabschnitt 11 nicht zwischen
dem kontinuierlich variablen Zustand und dem variablen Stufenschaltzustand
umgeschaltet werden. Das Prinzip dieser Erfindung ist auf irgendeinen
Getriebemechanismus 10, 70 (Differenzialabschnitt 11 und
Leistungsverteilungsmechanismus 16) anwendbar, der zwischen dem
Differenzialzustand und dem Nicht-Differenzialzustand umschaltbar
ist.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen sind
die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2, die einen Teil
des Automatikgetriebeabschnittes 20, 72 bilden,
als Kopplungsvorrichtungen vorgesehen, die zum Versetzen des Leistungsübertragungspfades
wahlweise entweder in den Leistungsübertragungszustand oder den
Leistungsunterbrechungszustand betreibbar sind und diese erste Kupplung
C1 und diese zweite Kupplung C2 sind zwischen dem Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 und
dem Differenzialabschnitt 11 angeordnet. Jedoch können die
erste und die zweite Kupplung C1, C2 zumindest durch eine Kopplungsvorrichtung
ersetzt werden, die zum Versetzen des Leistungsübertragungspfads wahlweise
entweder in den Leistungsübertragungszustand oder
den Leistungsunterbrechungszustand betreibbar ist. Zum Beispiel
kann jede Kopplungsvorrichtung der vorstehend angegebenen zumindest
einen Kopplungsvorrichtung mit der Abgabewelle 22 oder
mit einem geeigneten Drehelement des Automatikgetriebeabschnitts 20, 72 verbunden
werden. Des Weiteren muss die Kopplungsvorrichtung nicht einen Teil des
Automatikgetriebeabschnitts 20, 72 bilden, und sie
kann unabhängig
von dem Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 vorgesehen
sein.
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Bei
dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den dargestellten
Ausführungsbeispielen
ist der erste Träger
CA1 an der Kraftmaschine 8 befestigt, und das erste Sonnenrad
S1 ist an dem ersten Elektromotor M1 befestigt, während das
erste Hohlrad R1 an dem Leistungsübertragungselement 18 befestigt ist.
Jedoch ist diese Anordnung nicht wesentlich. Die Kraftmaschine 8,
der erste Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 können an
irgendwelchen anderen Elementen befestigt sein, die von den drei
Elementen CA1, S1 und R1 des ersten Planetengetriebesatzes 24 ausgewählt sind.
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Während die
Kraftmaschine 8 direkt an der Eingabewelle 14 bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen
befestigt ist, kann die Kraftmaschine 8 wirksam mit der
Eingabewelle 14 durch irgendein geeignetes Element wie
zum Beispiel Zahnräder
und ein Riemen verbunden sein, und sie muss nicht coaxial mit der
Eingabewelle 14 angeordnet sein.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen sind
der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor M2 coaxial
mit der Eingabewelle 14 angeordnet, und sie sind an dem
ersten Sonnenrad S1 bzw. dem Leistungsübertragungselement 18 befestigt.
Jedoch ist diese Anordnung nicht wesentlich. Zum Beispiel können der
erste und der zweite Elektromotor M1, M2 wirksam mit dem ersten
Sonnenrad S1 bzw. mit dem Leistungsübertragungselement 18 oder
der Abgabewelle 20 durch Zahnräder oder Riemen verbunden sein.
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Auch
wenn der Leistungsverteilungsmechanismus 16 bei den dargestellten
Ausführungsbeispielen
mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 versehen ist,
muss der Leistungsverteilungsmechanismus 16 nicht sowohl
mit der Schaltkupplung C0 als auch der Bremse B0 versehen sein.
Während die
Schaltkupplung C0 zum wahlweisen Verbinden des ersten Sonnenrads
S1 mit dem ersten Träger CA1
vorgesehen ist, kann die Schaltkupplung C0 zum wahlweisen Verbinden
des ersten Sonnenrads S1 mit dem ersten Hohlrad R1 oder zum wahlweisen Verbinden
des ersten Trägers
CA1 mit dem ersten Hohlrad R1 vorgesehen sein. Die Schaltkupplung
C0 kann nämlich
dazu eingerichtet sein, beliebige zwei Elemente von den drei Elementen
des ersten Planetengetriebesatzes 24 zu verbinden.
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Während die
Schaltkupplung C0 in Eingriff gelangt, um die neutrale Position
N bei dem Getriebemechanismus 10, 70 in den dargestellten
Ausführungsbeispielen
einzurichten, muss die Schaltkupplung C0 nicht zum Einrichten der
neutralen Position in Eingriff gelangen.
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Die
hydraulisch betätigten
Reibkopplungsvorrichtungen, die als die Schaltkupplung C0, die Schaltbremse
B0, etc. bei den dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet
werden, können
durch eine Kopplungsvorrichtung einer magnetisch betriebenen Bauart,
einer elektromagnetischen Bauart oder einer mechanischen Bauart
wie zum Beispiel eine Pulverkupplung (Magnetpulverkupplung), eine elektromagnetische
Kupplung und eine kämmende Klauenkupplung
ersetzt werden.
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Während der
zweite Elektromotor M2 mit dem Leistungsübertragungselement 18 oder
der Abgabewelle 22 bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
verbunden ist, kann der zweite Elektromotor M2 mit einem Drehelement
des Automatikgetriebeabschnitts 20, 70 verbunden
sein.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen ist
der variable Stufengetriebeabschnitt 20, 72 in
dem Leistungsübertragungspfad
zwischen den Antriebsrädern 38 und
dem Leistungsübertragungselement 18 angeordnet,
dass das Abgabeelement des kontinuierlich variablen Getriebeabschnitts 11 ist,
oder dem Leistungsverteilungsmechanismus 16. Jedoch kann
der variable Stufengetriebeabschnitt 20, 72 durch
irgendeine andere Bauart einer Leistungsübertragungsvorrichtung ersetzt
werden, wie zum Beispiel: Ein Automatikgetriebe in der Gestalt eines
kontinuierlich variablen Getriebes (CVT); ein Automatikgetriebe,
das ein permanent kämmendes
Getriebe mit zwei parallelen Achsen ist, das als ein Schaltgetriebe
allgemein bekannt ist, und das durch Auswählen von Zylindern und durch
Schalten von Zylindern automatisch geschaltet wird; und ein Schaltgetriebe einer
synchron kämmenden
Bauart, das manuell geschaltet wird. Wenn der variable Stufengetriebeabschnitt
durch das kontinuierlich variable Getriebe (CVT) ersetzt wird, wird
der Getriebemechanismus als Ganzes in den variablen Stufenschaltzustand
versetzt, wenn der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
seinem Schaltzustand mit fixiertem Drehzahlverhältnis versetzt wird. Bei dem
variablen Stufenschaltzustand wird die Antriebskraft hauptsächlich durch
einen mechanischen Leistungsübertragungspfad
und nicht durch einen elektrischen Pfad übertragen. Das vorstehend genannte
kontinuierlich variable Getriebe kann so gesteuert werden, dass
sein Drehzahlverhältnis
auf einen ausgewählten
Wert aus einer Vielzahl fester Werte geändert wird, die jeweiligen
Gangpositionen des variablen Stufengetriebes entsprechen, und die
in einem Speicher gespeichert sind, so dass das Drehzahlverhältnis des
Getriebemechanismus in Stufen geändert
werden kann. Des Weiteren ist das Prinzip dieser Erfindung auf einen Getriebemechanismus
anwendbar, der nicht mit dem Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 versehen
ist. Wenn der Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 durch das
kontinuierlich variable Getriebe (CVT) oder das permanent kämmende Getriebe
ersetzt wird, oder wenn das Automatikgetriebe 20, 72 nicht
vorgesehen ist, kann eine Kopplungsvorrichtung in einem Leistungsübertragungspfad
zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und
den Antriebsrädern 38 so
angeordnet sein, dass der Leistungsübertragungspfad zwischen dem
Leistungsübertragungszustand
und dem Leistungsunterbrechungszustand durch Eingriffs- und Lösevorgänge der
Kopplungsvorrichtung umschaltbar ist.
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Während der
Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 bei den vorangehenden
Ausführungsbeispielen mit
dem Differenzialabschnitt 11 durch das Leistungsübertragungselement 18 in
Reihe verbunden ist, kann der Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 coaxial
an einer Vorgelegewelle angebracht oder angeordnet sein, die parallel
zu der Eingabewelle 14 ist. In diesem Fall sind der Differenzialabschnitt 11 und
der Automatikgetriebeabschnitt 20, 72 wirksam
durch eine geeignete Leistungsübertragungsvorrichtung oder
durch einen Satz von zwei Leistungsübertragungselementen wie zum
Beispiel ein Paar Vorgelegezahnräder
und eine Kombination einer Zahnscheibe und einer Kette miteinander
verbunden.
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Der
Leistungsverteilungsmechanismus 16, der als ein Differenzialmechanismus
bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen
vorgesehen ist, kann durch eine Differenzialgetriebevorrichtung
einschließlich
eines durch die Kraftmaschine 8 gedrehten Ritzels und eines
Paars Kegelzahnräder
ersetzt werden, die das Ritzel kennen und wirksam mit dem ersten
Elektromotor M1 bzw. dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden
sind.
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Während der
Leistungsverteilungsmechanismus 16 bei den dargestellten
Ausführungsbeispielen durch
einen Planetengetriebesatz 24 gebildet ist, kann er durch
zwei oder mehrere Plantetengetriebesätze gebildet sein, so dass
der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als ein Getriebe
mit drei oder mehreren Gangpositionen in dem Nicht-Differenzialzustand
(Schaltzustand mit fixiertem Drehzahlverhältnis) betreibbar ist.
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Während der
Schalter 44 ein Sägezahnschalter
bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen
ist, kann der Sägezahnschalter 44 durch
einen einzigen Druckknopfschalter, zwei Druckknopfschalter, die
wahlweise in Betätigungspositionen
gedrückt
werden, einen Hebelschalter, einen Gleitschalter oder irgendeinen
anderen Schalter oder irgendeine andere Schaltvorrichtung ersetzt
werden die zum Auswählen
eines gewünschten
Zustands von dem kontinuierlich variablen Schaltzustand (Differenzialzustand)
und dem variablen Stufenschaltzustand (Nicht-Differenzialzustand)
betreibbar ist. Der Sägezahnschalter 44 kann
eine neutrale Position aufweisen, oder er kann sie nicht aufweisen.
Wenn der Sägezahnschalter 44 die
neutrale Position nicht aufweist, dann kann ein zusätzlicher Schalter
vorgesehen sein, um den Sägezahnschalter 44 zu
aktivieren und zu deaktivieren. Die Funktion von diesem zusätzlichen
Schalter entspricht der neutralen Position des Sägezahnschalters 44.
Der Sägezahnschalter 44 kann
durch eine Schaltvorrichtung ersetzt werden, die durch Sprache betreibbar
ist, welche durch den Fahrer des Fahrzeugs generiert wird, oder
durch einen Fuß des
Fahrers des Fahrzeugs, anstatt dass er durch die Hand betätigt wird,
um entweder den kontinuierlich variablen Schaltzustand (Differenzialzustand)
oder den variablen Stufenschaltzustand (Nicht-Differenzialzustand)
auszuwählen.
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Es
ist klar, dass die Ausführungsbeispiele der
Erfindung nur dem Zwecke der Darstellung dienen, und dass die vorliegende
Erfindung mit mannigfaltigen Änderungen
und Abwandlungen ausgeführt werden
kann, die für
den Fachmann offensichtlich sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Steuergerät
für ein
Fahrzeugantriebssystem hat einen Differenzialmechanismus, der zum Verteilen
einer Abgabe von einer Kraftmaschine zu einem ersten Elektromotor
und einer Abgabewelle betreibbar ist, und einen Elektromotor, der
mit der Abgabewelle verbunden ist. Das Steuergerät, das eine Reduzierung der
Größe des Fahrzeugantriebssystems
oder Verbesserungen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs ermöglicht,
hat eine Schaltkupplung (C0) oder eine Schaltbremse (B0) zum Umschalten
eines Getriebemechanismus (10) zwischen einem kontinuierlich
variablen Schaltzustand und einem variablen Stufenschaltzustand,
um dem Antriebssystem zu ermöglichen,
dass es sowohl einen Vorteil einer Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit
eines Getriebes, dessen Drehzahlverhältnis elektrisch variabel ist,
als auch einen Vorteil eines höheren
Leistungsübertragungswirkungsgrads
einer Getriebe-Leistungsübertragungsvorrichtung
für eine
mechanische Leistungsübertragung
aufweist. Das Steuergerät
hat eine Einrichtung (80) zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung,
die in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand des Differenzialabschnitts
(11) betreibbar ist, um ein Moment eines elektrischen Pfads
zu steuern, damit eine Änderung des
Moments, das zu dem Leistungsübertragungselement
(18) zu übertragen
ist, ungeachtet einer Änderung
des Kraftmaschinenmoments begrenzt wird, so dass die zu den Antriebsrädern (38)
zu übertragende Kraftmaschinenmomentenänderung
zum Verbessern des Fahrverhaltens des Fahrzeugs begrenzt wird.
-
- 8
- Kraftmaschine
- 10,
70
- Getriebemechanismus
(Antriebssystem)
- 11
- Differenzialabschnitt
(kontinuierlich variabler Getriebeabschnitt)
- 16
- Leistungsverteilungsmechanismus
(Differenzialmechanismus)
- 18
- Leistungsübertragungselement
- 20,
72
- Automatikgetriebeabschnitt
(Getriebeabschnitt)
- 38
- Antriebsräder
- 40
- Elektronische
Steuervorrichtung (Steuervorrichtung)
- 50
- Umschaltsteuereinrichtung
- 80
- Einrichtung
zum Steuern der Kraftmaschinenmomentenänderungsbegrenzung
- 90
- Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuereinrichtung
- C0
- Schaltkupplung
(Differenzialzustandsumschaltvorrichtung)
- B0
- Schaltbremse
(Differenzialzustandsumschaltvorrichtung)
- M1
- erster
Elektromotor
- M2
- zweiter
Elektromotor