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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugantriebssystem, das einen
Differentialmechanismus mit einer Differentialfunktion und Elektromotoren beinhaltet,
und insbesondere Techniken zum Reduzieren der Größenabmessungen der Elektromotoren.
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Technischer Hintergrund
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Bekannt
ist ein Fahrzeugantriebssystem, das einen Differentialmechanismus
beinhaltet, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors
an einen ersten Elektromotor und dessen Abtriebswelle zu übertragen,
und an einen zweiten Elektromotor, der zwischen der Abtriebswelle
des Differentialmechanismus und einem Antriebsrad des Fahrzeugs
angeordnet ist. Die
JP-2003-301731
A offenbart ein Beispiel für ein Fahrzeugantriebssystem,
bei dem es sich um ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem handelt. Bei
diesem Fahrzeug-Hybridantriebssystem besteht der Differentialmechanismus
beispielsweise aus eine Planetenradsatz, und der Hauptanteil der
Antriebskraft des Verbrennungsmotors wird durch die Differentialfunktion des
Differentialmechanismus mechanisch an die Antriebsräder übertragen,
während
der Rest der Antriebskraft vom ersten Elektromotor an den zweiten Elektromotor
durch einen dazwischen befindlichen elektrischen Weg elektrisch übertragen
wird, so dass der Differentialmechanismus als ein Getriebe funktioniert,
dessen Übersetzungsverhältnis stufenlos
veränderbar
ist, z. B. als ein elektronisch gesteuertes, stufenlos veränderbares
Getriebe, wodurch ermöglicht
wird, das Fahrzeug unter der Steuerung einer Steuerungsvorrichtung
anzutreiben, wobei der Verbrennungsmotor in einem optimalen Betriebszustand mit
einer verbesserten Kraftstoffersparnis gehalten wird.
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Im
Allgemeinen ist ein stufenlos veränderbares Getriebe als ein
Getriebe bekannt, das eine verbesserte Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs
ermöglicht,
während
ein Zahnradgetriebe wie ein stufenweise veränderbares Automatikgetriebe
andererseits bekanntermaßen
einen hohe Leistungsübertragungseffizienz
aufweist. Es gibt jedoch keinen Leistungsübertragungsmechanismus, der
die Vorteile dieser beiden Getriebearten in sich vereint. Das in der
vorstehend angegebenen Veröffentlichung
JP-2003-301731 A offenbarte
Hybridfahrzeug-Antriebssystem beinhaltet den elektrischen Weg zum Übertragen
einer elektrischen Energie vom ersten Elektromotor zum zweiten Elektromotor,
nämlich
einen Leistungsübertragungsweg
zum Übertragen
eines Anteils der Fahrzeugantriebskraft als elektrische Energie,
so dass der erste Elektromotor große Abmessungen aufweisen muss,
um dem Anspruch an eine erhöhte
Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors gerecht zu werden, und der
zweite Elektromotor, der durch die elektrische Energie angetrieben wird,
der durch den ersten Elektromotor erzeugt wird, ebenso dementsprechend
große
Abmessungen aufweisen muss, wodurch die Gesamtabmessungen des Hybridfahrzeug-Antriebssystem
tendenziell umfangreich sind. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass
ein Teil der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors einmal in elektrische
Energie umgewandelt wird, die anschließend in eine an die Antriebsräder zu übertragende
mechanische Energie umgewandelt wird, wodurch sich die Kraftstoffersparnis
des Fahrzeugs möglicherweise
entsprechend einer gewissen Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs verschlechtern
kann, beispielsweise während
des Fahrbetriebs des Fahrzeugs in einem hohen Drehzahlbereich. Wenn
der vorstehend beschriebene Differentialmechanismus ein Getriebe
ist, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
veränderbar
ist, beispielsweise ein stufenlos veränderbares Getriebe, also ein
sogenanntes „Elektro-CVT", kann es bei dem
Fahrzeugantriebssystem zu ähnlichen
Nachteilen kommen.
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Bezüglich des
vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeug-Antriebssystems ist es hinreichend bekannt,
dass ein stufenweise veränderbares
Getriebe in einem Leistungsübertragungsweg
zwischen dem Leistungsabgabeelement des Differentialmechanismus
(elektrisch gesteuerten, stufenlos veränderbaren Getriebes) und dem
Fahrzeugantriebsrad zu dem Zweck angeordnet ist, die erforderliche Kapazität des zweiten
Elektromotors zu verringern, wenn ein hohes Fahrzeugantriebsdrehmoment
angefordert wird, um dadurch die Abmessungen des zweiten Elektromotors
zu reduzieren.
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Als
Beispiel für
das stufenweise veränderbare
Getriebe ist ein stufenweise veränderbares
Getriebe bekannt, das Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgänge ausführt, die
jeweils durch einen Ausrückvorgang
einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung
bewirkt werden. Im Allgemeinen wird ein derartiger Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des stufenweise veränderbaren
Automatikgetriebes gemäß einer
sogenannten „Überlappungssteuerung" bewirkt, bei der eine Überlappung
eines Einrückdrehmoments
der Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang
und eines Einrückdrehmoments
der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang
gesteuert wird. Die Überlappungssteuerung
wird beispielsweise implementiert, um die Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen
bei deren Ausrück
-und Einrückvorgängen und
die Steuerzeitpunkte der Ausrück-
und Einrückvorgänge anzupassen,
so dass ein Betrag der Zunahme des Überdrehens (der nachstehend
als „Überdrehbetrag" bezeichnet wird)
der Verbrennungsmotordrehzahl (Eingangsdrehzahl des stufenweise
veränderbaren
Automatikgetriebes) auf einen gewünschten Wert gesteuert wird,
um den Schaltstoß zu
reduzieren und den durch den Fahrer wahrgenommenen Schaltvorgang zu
verbessern. Somit setzt die Überlappungssteuerung
die Zunahme des Überdrehens
der Verbrennungsmotordrehzahl (nachstehend als „Überdrehen" bezeichnet) während eines jeweiligen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
voraus, so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang mit dem Überdrehen
der Verbrennungsmotordrehzahl bewirkt wird, das heißt, in einem
unzureichenden Überlappungszustand
der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen.
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In
dem Antriebssystem, das die beiden Getriebemechanismen in Form des
Differentialmechanismus (elektrisch gesteuerten, stufenlos veränderbaren
Getriebes) und des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes
beinhaltet, kann jedoch ein Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren
Getriebes einen Schaltvorgang des Differentialmechanismus als Reaktion
auf den Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebes bewirken,
da das Gesamtübersetzungsverhältnis des
Antriebssystems durch die Überset zungsverhältnisse
der beiden Getriebemechanismen bestimmt wird. Dementsprechend kann
das Antriebssystem, das die beiden Getriebemechanismen beinhaltet,
dahingehend eine kompliziertere Steuerung voraussetzen, um den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
zu bewirken, als ein Antriebssystem, das nur das stufenweise veränderbare
Automatikgetriebe beinhaltet.
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Wenn
z. B. das Antriebssystem insgesamt als ein stufenlos veränderbares
Getriebe betrieben wird, tritt der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des
stufenweise veränderbaren
Automatikgetriebes, der zu einer stufenweisen oder nicht stufenlosen
Veränderung
von dessen Übersetzungsverhältnisses führt, in
Begleitung von einem Schaltvorgang des Differentialmechanismus auf,
um dessen Übersetzungsverhältnis in
der Richtung entgegengesetzt zu der des stufenweise veränderbaren
Automatikgetriebes zu ändern,
und zwar in der Trägheitsphase
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, in der die Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes
sich synchron zum Fortschritt des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs ändert. Folglich
wird das Gesamtübersetzungsverhältnis des Antriebssystems
im Verlauf des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
stufenlos verändert.
Somit ist es notwendig, eine Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl im Verlauf des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
einzuschränken.
Gleichzeitig wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem
Zustand des ansteigenden Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes
zum Reduzieren des Schaltstoßes bewirkt.
Dieses ansteigende Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes
erschwert die gleichzeitige Steuerung des Schaltvorgangs des stufenlos
veränderbaren Getriebebereichs,
um so die Änderung
der Verbrennungsmotordrehzahl synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
einzuschränken, so
dass die Gefahr der Entstehung eines erheblichen Schaltstoßes besteht.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend beschriebenen
technischen Hintergrund entwickelt. Es ist daher eine Aufgabe der
Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem
zu schaffen, das einen Differentialmechanismus, der betreibbar ist,
um eine Differentialfunktion zum Verteilen einer Leistungs abgabe
eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und dessen
Abtriebswelle, an einen zweiten Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen
dem Differentialmechanismus und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs
angeordnet ist, auszuführen,
und ein stufenweise veränderbares
Getriebe beinhaltet, das einen Teil des Leistungsübertragungswegs
ausbildet und das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
auszuführen,
wobei die Steuervorrichtung eine Reduktion der erforderlichen Abmessungen
oder eine Verbesserung der Kraftstoffersparnis des Fahrzeugantriebssystems
und eine Reduktion des Schaltstoßes des stufenweise veränderbaren
Getriebes beim Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang erlaubt.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einer
ersten Form der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung
geschaffen für
(a) ein Fahrzeugantriebssystem, das einen stufenlos veränderbaren
Getriebebereich, der als ein elektrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares
Getriebe betreibbar ist, und einen stufenweise veränderbaren
Getriebebereich beinhaltet, wobei der stufenlos veränderbare
Getriebebereich einen Differentialmechanismus aufweist, der betreibbar
ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten
Elektromotor und ein Leistungsverteilungselement, und an einen zweiten
Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem
Leistungsübertragungselement
und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, zu verteilen,
wobei der stufenweise veränderbare
Getriebebereich einen Teil des Leistungsübertragungswegs ausbildet und
als ein stufenweise veränderbares
Getriebe funktioniert, das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
durch einen Ausrückvorgang
einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung auszuführen, wobei
die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende
Merkmale aufweist: b) eine Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung,
die im Differentialmechanismus angeordnet ist und betreibbar ist,
um eine Differentialfunktion des Differentialmechanismus zum Begrenzen
eines Betriebs des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs
als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu begrenzen,
und (c) eine stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung, um einen Überdrehbetrag einer Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs abhängig davon zu ändern, ob der
Betrieb des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt
ist.
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In
dem Fahrzeugantriebssystem, das wie oben beschrieben konstruiert
ist, ist der stufenlos veränderbare
Getriebebereich des Fahrzeugantriebssystems durch die Differentialbegrenzungsvorrichtung
zwischen einem Differentialzustand, in dem der Differentialmechanismus
die Differentialfunktion ohne Begrenzung aufweist, d. h. in einem
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich als
das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist,
und einem Nichtdifferentialzustand wie einem gesperrten Zustand
schaltbar ist, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion
nicht aufweist, d. h. einem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in
dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich
nicht als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe betreibbar ist. Dementsprechend weist das Fahrzeugantriebssystem
sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffersparnis auf, die
durch ein Getriebe ermöglicht
wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
veränderbar ist,
als auch den Vorteil einer hohen Leistungsübertragungseffizienz, die durch
eine Zahnrad-Leistungsübertragungsvorrichtung
ermöglicht
wird, die für
eine mechanische Übertragung
der Leistung ausgelegt ist.
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Wenn
der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand in
einem normalen Leistungsabgabezustand des Verbrennungsmotors während eines
Fahrbetriebs des Fahrzeugs im unteren oder mittleren Drehzahlbereich
oder einem Fahrbetrieb mit geringer oder mittlerer Leistungsabgabe
versetz wird, wird beispielsweise die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs verbessert.
Wenn der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand während eines
Fahrbetriebs des Fahrzeugs im oberen Drehzahlbereich versetzt wird,
wird die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors an das Antriebsrad
vorwiegend durch den mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen,
so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung eines
Umwandlungsverlusts von mechanischer Energie in elektrische Energie
verbessert wird, was der Fall wäre,
wenn das stufenlos veränderbare
Getriebebereich als Getriebe betrieben wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
veränderbar
ist. Wenn der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand während eines
Fahrbetriebszustands des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe versetzt
wird, wird der stufenlos veränderbare
Getriebebereich nur dann als Getriebe betrieben, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
veränderbar
ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder Leistungsabgabe verhältnismäßig gering
oder mittel ist, so dass der erforderliche Betrag von elektrischer
Energie durch den Elektromotor erzeugt wird, d. h, dass der maximale
Betrag der elektrischen Energie, der vom Elektromotor übertragen werden
muss, verringert werden kann, wodurch ermöglicht wird, die Soll-Abmessungen
des Elektromotors und des Fahrzeugantriebssystems einschließlich des
Elektromotors zu minimieren.
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In
dem Fahrzeugantriebssystem, das den stufenlos veränderbaren
Getriebebereich, dessen Betrieb als das elektrisch gesteuerte, stufenlos
veränderbare
Getriebe begrenzt ist, und den stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet,
der einen Teil des Leistungsübertragungswegs
zwischen dem stufenlos veränderbaren
Getriebebereich und dem Fahrzeug-Antriebsrad ausbildet, wird der Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs durch die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungsseinrichtung, abhängig davon verändert, ob
der Betrieb des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt
wird. Dementsprechend kann der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise
veränderbaren
Getriebebereichs mit dem Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
gesteuert werden, der abhängig
davon passend gesteuert werden kann, ob der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem Zustand stattfindet, in dem das Überdrehen der Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren
Getriebes mit dem begrenzten Betrieb des stufenlos veränderbaren
Getriebes als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe erwünscht
ist, oder in einem Zustand, in dem es wünschenswert ist, das Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
ohne Begrenzung des Betriebs des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs
als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu verhindern
oder zu minimieren. Der dadurch erzeugte Schaltstoß wird somit
reduziert.
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In
einer zweiten Form der Erfindung ändert die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung den Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, so dass der Betrag des Überdrehens
geringer ist, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in
einen stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare
Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren
Schaltvorgang auszuführen,
während
der Betrieb des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt
wird, als wenn der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird,
in dem der stufenlos veränderbare
Getriebebereich nicht betreibbar ist, um den stufenlos veränderbaren
Schaltvorgang auszuführen,
während
der Betrieb des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe
durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
In anderen Worten wird der Betrag des Überdrehens geändert, um
den Betrag der Überlappung
des Einrückdrehmoments der
Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang
und des Einrückdrehmoments
der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang
während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
zu erhöhen,
wenn der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand geschaltet
wird. In diesem Fall wird der Betrag des Überdrehens der Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs während
dessen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
im stufenlos veränderbaren Schaltzustand
des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs im Vergleich zum nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand verringert, so dass der Schaltvorgang des stufenlos
veränderbaren
Getriebebereichs synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos
veränderbaren Schaltzustand
des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs passender gesteuert werden kann.
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In
einer dritten Form der Erfindung steuert die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des
stufenweise veränderbaren
Getriebes derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in
einem Blockierzustand ausgeführt
wird, wenn der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
wird, in dem der stufenlos veränderbare
Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang
auszuführen,
während
der Betrieb des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe
nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt
ist. In diesem Fall wird der Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
während
dessen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs verringert, so dass der Schaltvorgang des stufenlos
veränderbaren Getriebebereichs
synchron zum Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise
veränderbare Getriebebereichs
mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs passender gesteuert werden kann.
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In
einer vierten Form der Erfindung steuert die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des
stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem Zustand ausgeführt
wird, in dem das Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
ansteigt, wenn der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird,
in dem der stufenlos veränderbare
Getriebebereich nicht betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren
Schaltvorgang auszuführen,
während
der Betrieb des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt
wird. In diesem Fall tritt der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs in Begleitung eines Anstiegs des Überdrehens
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
in dem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand
des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs auf, so dass die Erzeugung des Schaltstoßes durch
angemessenes Anpassen des Betrags des Anstiegs des Überdrehens
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
während
seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
reduziert werden kann.
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In
einer fünften
Form der Erfindung weist die Steuerungsvorrichtung ferner eine Elektromotor-Steuerungseinrichtung
auf, die konfiguriert ist, um eine Veränderung einer Drehzahl des
Verbrennungsmotors während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs durch Steuern des ersten Elektromotors synchron
mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang einzuschränken, wenn
der stufenlos veränderbare
Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
wird, in dem der stufenlos veränderbare
Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren
Schaltvorgang auszuführen,
während
des Betriebs des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung
begrenzt wird. In diesem Fall wird der Schaltvorgang des stufenlos
veränderbaren
Getriebebereichs gesteuert, um eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl
während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
durch Steuern des ersten Elektromotors einzuschränken, während der Betrag des Anstiegs
des Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs im Vergleich zum nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand verringert wird, so dass der Schaltvorgang des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs durch die Elektromotorsteuerungseinrichtung mit
dem reduzierten Schaltstoß im
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des stufenlos veränderbaren
Getriebebereichs passender gesteuert werden kann.
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Gemäß einer
sechsten Form der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung
geschaffen für
(a) ein Fahrzeugantriebssystem, das einen Differentialbereich und
einen stufenweise veränderbaren
Getriebebereich beinhaltet, wobei der Differentialbereich einen
Differentialmechanismus aufweist, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe
eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und ein Leistungsübertragungselement,
und an einen zweiten Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg
zwischen dem Leistungsübertragungselement
und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, zu verteilen,
wobei der stufenweise veränderbare
Getriebebereich einen Teil des Leistungsübertragungswegs ausbildet und
als ein stufenweise veränderbares
Getriebe funktioniert, das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
durch einen Ausrückvorgang
einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung
auszuführen, wobei
die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende
Merkmale aufweist: b) eine Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung, die
im Differentialmechanismus angeordnet ist und betreibbar ist, um
eine Differentialfunktion des Differentialmechanismus zum Begrenzen
einer Differentialfunktion des Differentialbereichs zu begrenzen
und c) eine stufenweise Schaltsteuerungseinrichtung, die konfiguriert
ist, um einen Betrag des Überdrehens
einer Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, abhängig davon zu ändern, ob
die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung
begrenzt wird.
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In
dem wie vorstehend beschrieben konstruierten Fahrzeugantriebssystem
ist der Differentialbereich des Fahrzeugantriebssystems durch die
Differentialbegrenzungsvorrichtung zwischen einem Differentialzustand,
in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion ohne
eine Begrenzung aufweist, d. h. einem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, in dem der Differentialbereich als das elektrisch
gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe betreibbar ist, und einem Nichtdifferentialzustand wie einem
Sperrzustand schaltbar, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion
nicht aufweist, d. h. einem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in
dem der Differentialbereich nicht als das elektrisch gesteuerte,
stufenlos veränderbare Getriebe
betreibbar ist. Dementsprechend weist das Fahrzeugantriebssystem
sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffersparnis, die durch
ein Getriebe ermöglicht
wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
veränderbar
ist, als auch den Vorteil einer hohen Leistungsübertragungseffizienz auf, die durch
eine Zahnrad-Leistungsübertragungsvorrichtung
ermöglicht
wird, die für
die mechanische Übertragung
von Leistung ausgelegt ist.
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Wenn
der Differentialbereich in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand in
einem normalen Leistungsabgabezustand des Verbrennungsmotor während eines
Fahrbetriebs im unteren oder mittleren Drehzahlbereich oder eines
Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit niedriger oder mittlerer Leistungsabgabe
versetzt wird, wird beispielsweise die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs
verbessert. Wenn der Differentialbereich in den nicht stufenlos
veränderbaren Schaltzustand
während
eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit hoher Drehzahl versetzt wird,
wird die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors vorwiegend durch
den mechanischen Leistungsübertragungsweg an
das Antriebsrad übertragen,
so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung des
Umwandlungsverlusts von einer mechanischen in eine elektrische Energie
verbessert wird, was der Fall wäre, wenn
der Differentialbereich als ein Getriebe betrieben würde, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
veränderbar
ist. Wenn der Differentialbereich in den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand während
eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe versetzt
wird, wird der Differentialbereich nur dann als ein Getriebe betrieben,
dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
veränderbar ist,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder -leistungsabgabe relativ niedrig
oder mittel ist, so dass der erforderliche Betrag der elektrischen
Energie, die durch einen Elektromotor erzeugt wird, d. h. der maximale
Betrag der elektrischen Energie, der vom Elektromotor übertragen
werden muss, reduziert werden kann, wodurch ermöglicht wird, die erforderlichen
Abmessungen des Elektromotors und die erforderlichen Abmessungen
des Fahrzeugantriebssystems einschließlich des Elektromotors zu
minimieren.
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In
dem Fahrzeugantriebssystem, das den Differentialbereich, dessen
Betrieb als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe begrenzt wird, und den stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet,
der einen Teil des Leistungsübertragungswegs
zwischen dem Differentialbereich und dem Fahrzeugantriebsrad ausbildet, wird
der Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs durch die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung abhängig
davon geändert,
ob der Betrieb des Differentialbereichs als das elektrisch gesteuerte,
stufenlos veränderbare
Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt
wird. Dementsprechend kann der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs mit dem Betrag des Überdrehens der Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs gesteuert werden, der abhängig davon passend gesteuert
wird, ob der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand
stattfindet, in dem das Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebes mit dem
begrenzten Betrieb des Differentialbereichs als das elektrisch gesteuerte,
stufenlos veränderbare
Getriebe erwünscht
ist, oder in einem Zustand, in dem es wünschenswert ist, das Überdrehen der
Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
ohne Begrenzung des Betriebs des Differentialbereichs als das elektronische
gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe zu verhindern oder zu minimieren. Somit wird die Erzeugung des
Schaltstoßes
reduziert.
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In
einer siebten Form der Erfindung ändert die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung den Betrag des Überdrehens der Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs derart, dass der Betrag
des Überdrehens
geringer ist, wenn der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich betreibbar
ist, um einen stufenlos veränderbaren
Schaltvorgang auszuführen,
während
die Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die
Differentialzustand-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird, als wenn
der Differentialbereich in einen nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich nicht
betreibbar ist, um den stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die
Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung
begrenzt wird. In diesem Fall wird der Betrag des Anstiegs der Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs verringert, so dass der Schaltvorgang des
Differentialbereichs synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs in dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand des
Differentialbereichs mit reduziertem Schaltstoß passender gesteuert werden
kann.
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In
einer achten Form der Erfindung steuert die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des
stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem Blockierzustand ausgeführt
wird, wenn der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich betreibbar
ist, um einen stufenlos veränderbaren
Schaltvorgang auszuführen,
während die
Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung
begrenzt wird. In diesem Fall wird der Betrag des Überdrehens
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
während
seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs verringert, so dass der Schaltvorgang
des Differentialbereichs synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs passender gesteuert werden
kann.
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In
einer neunten Form der Erfindung steuert der stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungsbereich den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise
veränderbare
Getriebebereich derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem Zustand des Überdrehens
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
ausgeführt
wird, wenn der Differentialbereich in einen nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich nicht
betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die
Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung
begrenzt wird. In diesem Fall findet der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des
stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
in Begleitung eines Anstieges des Überdrehens der Eingangsdrehzahl
des stufenweise veränderbaren
Getriebe bereichs im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des
Differentialbereichs statt, so dass die Erzeugung des Schaltstoßes durch
angemessenes Anpassen des Betrags des Anstiegs des Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs
während
seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs reduziert werden kann.
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In
einer zehnten Form der Erfindung weist die Steuerungsvorrichtung
eine Elektromotorsteuerungseinrichtung auf, die konfiguriert ist,
um eine Veränderung
einer Drehzahl des Verbrennungsmotors während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs durch Steuerung des ersten Elektromotors synchron
mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang einzuschränken, wenn
der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
wird, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen stufenlos
veränderbaren
Schaltvorgang auszuführen,
während
die Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die
Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In diesem
Fall wird der Schaltvorgang des Differentialbereichs gesteuert,
um eine Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs durch Steuerung des ersten Elektromotors einzuschränken, während der
Betrag des Anstiegs des Überdrehen
der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs,
im Vergleich zum nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, im
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs verringert wird, so dass
der Schaltvorgang des Differentialbereichs durch die Elektromotorsteuerungseinrichtung mit
dem reduzierten Schaltstoß im
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs passender gesteuert werden
kann.
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Die
Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung ist vorzugsweise so
konfiguriert, dass der Differentialmechanismus in einen Differentialzustand versetzt
wird, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion
ausführt,
um dadurch den stufenlos veränderbaren
Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu
versetzen, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich als das
elektrisch ge steuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar
ist, und um den Differentialmechanismus in einen Differentialzustand
(beispielsweise einen Sperrzustand) zu versetzen, in dem der Differentialmechanismus
keine Differentialfunktion ausführt,
um dadurch den stufenlos veränderbaren Getriebebereich
in einen nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (beispielsweise einen stufenweise veränderbaren
Schaltzustand) zu versetzen, in dem der stufenlos veränderbare
Getriebebereich nicht als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe
betreibbar ist. In diesem Fall ist der stufenlos veränderbare
Getriebebereich zwischen dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand und
dem nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand schaltbar.
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Die
Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung ist vorzugsweise eine
Differentialzustands-Schaltvorrichtung, die betreibbar ist, um den Differentialmechanismus
zwischen einem Differentialzustand, in dem der Differentialmechanismus
die Differentialfunktion ausführt,
um dadurch den Differentialbereich in einen Differentialzustand
zu versetzen, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen
Differentialbereich auszuführen,
und einem Nichtdifferentialzustand (beispielsweise einem Sperrzustand)
zu schalten, in dem der Differentialmechanismus keine Differentialfunktion
ausführt,
um dadurch den Differentialbereich in einen Nichtdifferentialzustand
zu versetzen (beispielsweise einen Sperrzustand) zu versetzen, in
dem der Differentialbereich nicht betreibbar ist, um eine Differentialfunktion
auszuführen.
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Der
Differentialmechanismus weist vorzugsweise ein erstes Element auf,
dass mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein zweites Element,
das mit dem ersten Elektromotor verbunden ist, und ein drittes Element,
das mit dem Leistungsübertragungselement
verbunden ist, und die Differentialbegrenzungsvorrichtung ist betreibbar,
um den Differentialmechanismus in einen Differentialzustand zu versetzen,
in dem das erste, zweite und dritte Element des Differentialmechanismus
zueinander drehbar sind, und um den Differentialmechanismus in einen
Nichtdifferentialzustand (beispielsweise einen Sperrzustand) zu
versetzen, in dem zumindest das zweite und dritte Element bei jeweils
unterschiedlichen Drehzahlen nicht drehbar sind. Das zweite und
dritte Element sind bei jeweils unterschiedlichen Drehzahlen im
Differentialzustand des Differential mechanismus drehbar, und das
erste, zweite und dritte Element werden als eine Einheit gedreht,
oder das zweite Element wird im Nichtdifferential- oder Sperrzustand
des Differentialmechanismus feststehend gehalten. Somit ist der
Differentialmechanismus zwischen dem Differential- und dem Nichtdifferentialzustand
schaltbar.
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Die
Differentialbegrenzungsvorrichtung beinhaltet vorzugsweise eine
Kupplung, die betreibbar ist, um beliebige zwei aus dem ersten,
zweiten und dritten Element des Differentialmechanismus miteinander
zum Drehen des ersten, zweiten und dritten Elements als eine Einheit
zu verbinden, und/oder eine Bremse, die betreibbar ist, um das zweite
Element mit einem feststehenden Element zum feststehenden Halten
des zweiten Elements zu fixieren. Diese Anordnung ermöglicht,
dass der Differentialmechanismus ohne Weiteres zwischen dem Differential-
und dem Nichtdifferentialmechanismus geschaltet werden kann.
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Die
Kupplung und Bremse werden vorzugsweise ausgerückt, um den Differentialmechanismus in
den Differentialzustand zu versetzen, in dem zumindest das zweite
und das dritte Element bei jeweils unterschiedlichen Drehzahlen
drehbar sind, und in dem der Differentialmechanismus als eine elektrisch gesteuerte
Differentialvorrichtung betreibbar ist. In diesem Fall wird die
Kupplung eingerückt,
um dem Differentialmechanismus zum ermöglichen, als ein Getriebe mit
einem Übersetzungsverhältnis von
1 betreibbar zu sein, oder die Bremse wird eingerückt, um dem
Differentialmechanismus zu ermöglichen,
als ein drehzahlerhöhendes
Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von
weniger als 1 betreibbar zu sein. In dieser Anordnung ist der Differentialmechanismus zwischen
dem Differentialzustand und dem Nichtdifferentialzustand schaltbar,
und ist als ein Getriebe mit einer einzelnen Zahnradposition mit
einem einzigen feststehenden Übersetzungsverhältnis oder
einer Mehrzahl von Zahnradpositionen mit jeweils feststehenden Übersetzungsverhältnissen
betreibbar.
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Bei
dem Differentialmechanismus handelt es sich vorzugsweise um einen
Planetenradsatz, und das erste Element ist ein Träger des
Planetenradsatzes, und das zweite Element ist ein Sonnenrad des Planetenradsatzes,
während
das dritte Element ein Hohl rad des Planetenradsatzes ist. In dieser
Anordnung kann die axiale Abmessung des Differentialmechanismus
reduziert werden und wird einfach durch die Planetengetriebevorrichtung
ausgebildet.
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Der
Planetenradsatz ist vorzugsweise ein Einzelrad-Planetenradsatz.
In diesem Fall kann die axiale Abmessung des Differentialmechanismus
reduziert werden, und der Differentialmechanismus wird einfach durch
einen Planetenradsatz ausgebildet.
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Vorzugsweise
ist das Gesamtübersetzungsverhältnis des
Fahrzeugantriebssystems durch ein Übersetzungsverhältnis des
stufenlos veränderbaren Getriebebereichs
und ein Übersetzungsverhältnis des
stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs definiert. In diesem Fall kann die Fahrzeugantriebskraft über einen
relativ weiten Bereich des Gesamtübersetzungsverhältnisses
erhalten werden, indem das Übersetzungsverhältnis des
stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs genutzt wird, so dass die Effizienz der stufenlos
veränderbaren
Schaltsteuerung des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs weiter
verbessert wird. Wenn der stufenweise veränderbare Getriebebereich ein
drehzahlreduzierendes Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von mehr
als 1 ist, kann das Abgabedrehmoment des zweiten Elektromotors geringer
sein als das Drehmoment der Abtriebswelle des stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs, so dass die erforderlichen Abmessungen des zweiten
Elektromotors reduziert werden können.
Der stufenlos veränderbare
Getriebebereich, der in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
wird, und der stufenweise veränderbare
Getriebebereich wirken zusammen, um ein stufenlos veränderbares
Getriebe zu bilden, während der
stufenlos veränderbare
Getriebebereich, der in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
ist, und der stufenweise veränderbare
Getriebebereich zusammen wirken, um ein stufenweise veränderbares
Getriebe zu bilden.
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Ein
Gesamtübersetzungsverhältnis des Fahrzeugantriebssystems
ist vorzugsweise durch ein Übersetzungsverhältnis des
Differentialbereichs und ein Übersetzungsverhältnis des
stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs definiert. In diesem Fall kann die Fahrzeugantriebskraft über einen
relativ weiten Bereich des Gesamtübersetzungs verhältnisses
erhalten werden, indem das Übersetzungsverhältnis des
stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs genutzt wird, so dass die Effizienz der stufenlos
veränderbaren
Schaltsteuerung des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs
weiter verbessert wird. Wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich ein
drehzahlreduzierendes Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von
mehr als 1 ist, kann das Abgabedrehmoment des zweiten Elektromotors
geringer sein als das Drehmoment der Abtriebswelle des stufenweise
veränderbaren
Getriebebereichs, so dass die erforderlichen Abmessungen des zweiten Elektromotors
reduziert werden können.
Der Differentialbereich, der in seinen Differentialzustand versetzt
wird, und der stufenweise veränderbare
Getriebebereich wirken zusammen, um ein stufenlos veränderbares
Getriebe zu bilden, während
der Differentialbereich, der in seinen Nichtdifferentialzustand
versetzt ist, und der stufenweise veränderbare Getriebebereich zusammenwirken,
um ein stufenweise veränderbares
Getriebe zu bilden.
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Der
stufenweise veränderbare
Getriebebereich ist ein stufenweise veränderbares Automatikgetriebe.
In diesem Fall wird das Gesamtübersetzungsverhältnis des
Antriebssystems schrittweise geändert,
wenn der stufenweise veränderbare
Getriebebereich geschaltet wird. Die schrittweise Veränderung
des Gesamtübersetzungsverhältnisses
vollzieht sich rascher als wenn das Gesamtübersetzungsverhältnis stufenlos
geändert
wird. Dementsprechend funktioniert das Antriebssystem als ein stufenlos
veränderbares
Getriebe, das in der Lage ist, das Fahrzeug-Antriebsdrehmoment reibungslos
zu ändern, und
das auch in der Lage ist, das Übersetzungsverhältnis schrittweise
zu schalten, um das Fahrzeug-Antriebsdrehmoment rasch zu erhalten.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Anordnung eines
Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Tabelle, die Schaltvorgänge des
Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 1, das in
einem aus einem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand und einem stufenweise veränderbaren Schaltzustand ausgewählten Zustand
betreibbar ist, in Beziehung zu unterschiedlichen Kombination von Betriebszuständen von
hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen, um die jeweiligen Schaltvorgänge zu bewirken,
anzeigt.
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3 ein
kollineares Diagramm, das die relativen Drehzahlen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems
von 1, das in dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand betrieben
wird, in unterschiedlichen Zahnradpositionen des Antriebssystems
anzeigt.
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4 ist
eine Ansicht, die Eingangs- und Ausgangssignale einer elektronischen
Steuerungsvorrichtung darstellt, die in dem Antriebssystem der Ausführungsform
von 1 angeordnet ist.
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5 ist
ein funktionales Blockdiagramm, das wichtige Steuerungsfunktionen
der elektronischen Steuerungsvorrichtung von 4 darstellt.
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6 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines gespeicherten Schaltgrenzlinien-Kennfelds,
das zur Bestimmung eines Schaltvorgangs eines Automatikgetriebebereichs
verwendet wird, ein Beispiel eines gespeicherten Schaltgrenzlinien-Kennfelds,
das zum Schalten des Schaltzustands eines Getriebemechanismus verwendet
wird, und ein Beispiel eines gespeicherten Antriebsleistungsquellen-Schaltgrenzlinien-Kennfelds,
das Grenzlinien zwischen einem Verbrennungsmotorantriebsbereich
und einem Elektromotorantriebsbereich zum Schalten zwischen einem
Verbrennungsmotorantriebsmodus und einem Elektromotorantriebsmodus
definiert, in dem gleichen zweidimensionalen Koordinatensystem anzeigt,
das durch Steuerungsparameter in der Form einer Fahrgeschwindigkeit
und eines Abgabedrehmoments des Fahrzeugs definiert ist, so dass
diese Kennfelder in Bezug zueinander stehen.
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7 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines Kraftstoffverbrauchskennfelds
veranschaulicht, das eine höchste
Kraftstoffverbrauchskurve eines Verbrennungsmotors definiert und
eine Differenz zwischen einem Betrieb des Verbrennungsmotors in
einem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist)
des Getriebemechanismus und einem Betrieb des Verbrennungsmotors
in einem stufenweise veränderbaren Schaltzustand
(der durch eine Strich-Punktlinie dargestellt ist) des Getriebemechanismus
erläutert.
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8 ist
eine Ansicht, die eine gespeicherte Beziehung darstellt, die Grenzlinien
zwischen einem stufenlos veränderbaren
Schaltbereich und einem stufenweise veränderbaren Schaltbereich definiert, wobei
die Beziehung zum Abbilden von Grenzlinien verwendet wird, die stufenlos
veränderbare
und die stufenweise veränderbare
Schaltbereiche definieren, die durch gestrichelte Linien in 6 angezeigt
sind.
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9 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl
als Folge eines Hochschaltvorgangs des stufenweise veränderbaren
Getriebes darstellt.
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10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer manuell
betriebenen Schaltvorrichtung darstellt, die einen Schalthebel beinhaltet
und betreibbar ist, um eine von einer Mehrzahl von Schaltpositionen
auszuwählen.
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11 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerbetrieb
der elektronischen Steuervorrichtung von 4 darstellt,
d. h. eine Steuerroutine, um einen Betrag des Überdrehen des Verbrennungsmotors
während
eines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs
zu ändern.
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12 ist ein Zeitdiagramm, das den Steuerbetrieb,
der im Flussdiagramm von 11 dargestellt
ist, wenn dem Automatikgetriebebereich befohlen wird, einen Hochschaltvorgang
von einer zweiten Zahnradposition zu einer dritten Zahnradposition
zu bewirken, im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs erläutert.
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13 ist ein Zeitdiagramm, das den Steuerbetrieb,
der im Flussdiagramm von 11 dargestellt
ist, wenn dem Automatikgetriebebereich befohlen wird, den Hochschaltvorgang
von der zweiten Zahnradposition in die dritte Zahnradposition zu
bewirken, im Sperrzustand (stufenweise veränderbarer Schaltzustand) des
Differentialbereichs erläutert.
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14 ist eine schematische Ansicht, die der von 1 entspricht,
zur Erläuterung
einer Anordnung eines Hybridfahrzeug-Antriebssystems gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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15 ist eine Tabelle, die der von 2 entspricht,
die Schaltvorgänge
des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 14,
das in einem aus dem stufenlos veränderbaren und dem stufenweise veränderbaren
Schaltzustand ausgewählten
Zustand betreibbar ist, in Bezug zu unterschiedlichen Kombinationen
von Betriebszuständen
von hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen, um die jeweiligen
Schaltvorgänge
zu bewirken, anzeigt.
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16 ist ein kollineares Diagramm, das dem von 3 entspricht,
das relative Drehzahlen der Drehelemente des Hybridfahrzeug-Antriebssystems
von 14 im stufenweise schaltbaren
Schaltzustand in den unterschiedlichen Zahnradpositionen anzeigt.
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17 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel
einer manuell betreibbaren Schaltzustands-Auswählvorrichtung in der Form eines
Kippschalter darstellt, der durch einen Benutzer betätigt wird,
um den Schaltzustand auszuwählen.
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Beste Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung
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Die
Ausführungsformen
der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Ausführungsform
1
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1 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Getriebemechanismus 10,
der einen Teil eines Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug bildet,
wobei das Antriebssystem durch eine Steuervorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung gesteuert wird. In 1 beinhaltet
der Getriebemechanismus 10 folgende Merkmale: ein Eingangs-Drehelement
in der Form einer Antriebswelle 14; einen stufenlos veränderbaren
Getriebebereich in Form eines Differentialbereichs 11,
der mit der Antriebswelle 14 entweder direkt oder indirekt über eine pulsationsabsorbierende
Dämpfungseinrichtung
(Vibrationsdämpfungsvorrichtung)
verbunden ist, die nicht gezeigt ist; einen stufenweise veränderbaren oder
mehrstufigen Getriebebereich in der Form eines Automatikgetriebebereichs 20,
der zwischen dem Differentialbereich 11 und Antriebsrädern 38 des Fahrzeug
angeordnet ist und über
ein Leistungsübertragungselement 18 (Leistungsübertragungswelle) mit
dem Differentialbereich 11 und den Antriebsrädern 38 serielle
verbunden ist; und ein Abgabe-Drehelement in Form einer Abtriebswelle 22,
die mit dem Automatikgetriebebereich 20 verbunden ist.
Die Antriebswelle 14, der Differentialbereich 11,
der Automatikgetriebebereich 20 und die Abtriebswelle 22 sind
auf einer gemeinsamen Achse in einem Getriebegehäuse 12 (das nachstehend
als Gehäuse 12 bezeichnet
wird), das als feststehendes Element funktioniert, das an einer
Karosserie des Fahrzeugs angebracht ist, koaxial angeordnet und
seriell miteinander verbunden. Der Getriebemechanismus 10 wird
passend für
ein Quer-FR-Fahrzeug (Frontmotor, Hinterradantrieb) verwendet und
ist zwischen einer Antriebsleistungsquelle in Form eines Verbrennungsmotors 8 und
dem Paar von Antriebsrädern 38 angeordnet,
um eine Fahrzeugantriebskraft vom Verbrennungsmotor 8 an
das Paar von Antriebsrädern 38 durch
eine Differentialgetriebevorrichtung 36 (endgültiges Drehzahlreduktionsgetriebe)
und ein Paar von Antriebsachsen zu übertragen, wie in 5 gezeigt
ist. Der Verbrennungsmotor 8 kann ein Benzinmotor oder
ein Dieselmotor sein und funktioniert als eine Fahrzeug-Antriebsleistungsquelle,
die direkt mit der Antriebswelle 14 oder indirekt über eine
pulsationsaborbierende Dämpfungseinrichtung
verbunden ist.
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In
dem vorstehend beschriebenen, vorliegenden Getriebemechanismus 10 sind
der Verbrennungsmotor 8 und der Differentialbereich 11 direkt miteinander
verbunden. Die direkte Verbindung bedeutet, dass der Verbrennungsmotor 8 und
der Differentialbe reich 11, ohne eine dazwischen angeordnete
fluidbetätigte
Leistungsübertragungsvorrichtung wie
einen Drehmomentwandler oder eine Fluidkupplung miteinander verbunden
sind, jedoch, wie vorstehend beschrieben, durch die pulsationsabsorbierende
Dämpfungseinrichtung
miteinander verbunden sein können.
Es ist zu beachten, dass eine untere Hälfte des Getriebemechanismus 10,
der in Bezug auf seine Achse symmetrisch konstruiert ist, in der schematischen
Ansicht von 1 weggelassen wurde. Das gleiche
gilt für
die anderen Ausführungsformen
der Erfindung, die nachstehend beschrieben sind.
-
Der
Differentialbereich 11 ist mit folgenden Merkmalen versehen:
einem ersten Elektromotor M1; einem Leistungsverteilungsmechanismus 16,
der als ein Differentialmechanismus funktioniert, der betreibbar
ist, um eine Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8,
die durch die Antriebswelle 14 aufgenommen wird, an den
ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 mechanisch
zu verteilen; und an einen zweiten Elektromotor M2, der mit der
Abtriebswelle 22 gedreht wird. Der zweite Elektromotor
M2 kann an einem beliebigen Bereich des Leistungsübertragungswegs
zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und
den Antriebsrädern 38 angeordnet
sein. Bei dem ersten und zweiten Elektromotor M1 und M2, die in
der vorliegenden Ausführungsform
verwendet werden, handelt es sich jeweils um einen sogenannten Elektromotor/Generator
mit der Funktion eines Elektromotors und der Funktion eines Elektrogenerators.
Der erste Elektromotor M1 sollte jedoch zumindest als ein Elektrogenerator
funktionieren, der betreibbar ist, um eine elektrische Energie und
eine Reaktionskraft zu erzeugen, während der zweite Elektromotor
M2 zumindest als Antriebsleistungsquelle funktionieren sollte, die
betreibbar ist, um eine Fahrzeugantriebskraft zu erzeugen.
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Der
Leistungsverteilungsmechanismus 16 beinhaltet als Hauptkomponenten
einen ersten Einzelrad-Planetenradsatz 24 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von beispielsweise
etwa 0,418, eine Schaltkupplung C0 und eine Schaltbremse B0. Der erste
Planetenradsatz 24 weist Drehelemente auf, die aus einem
ersten Sonnenrad S1, einem ersten Planetenrad P1; einem ersten Träger CA1,
der das erste Planetenrad P1 derart lagert, dass das erste Planetenrad
P1 um seine Achse und um die Achse des ersten Sonnenrads S1 drehbar
ist; und einem erstem Hohlrad R1 bestehen, das mit dem ersten Sonnenrad
S1 durch das erste Planetenrad P1 in Eingriff gelangt. Wenn die
Zähnezahl
des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Hohlrads R1 durch ZS1 bzw.
ZR1 dargestellt werden, wird das vorstehend angezeigt Zähnezahlverhältnis ρ1 durch ZS1/ZR1 dargestellt.
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In
diesem Leistungsverteilungsmechanismus 16 ist der erste
Träger
CA1 mit der Antriebswelle 14 verbunden, d. h. mit dem Verbrennungsmotor 8, 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 B0 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 beide
ausgerückt
sind, wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in einen
Differentialzustand versetzt, in dem drei Elemente des ersten Planetenradsatzes 24,
der aus dem ersten Sonnenrad S1, dem ersten Träger CA1 und dem ersten Hohlrad
R1 besteht, zueinander relativ drehbar sind, um eine Differentialfunktion
auszuführen,
so dass die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 an
den ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 verteilt
wird, wodurch ein Teil der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 verwendet
wird, um den ersten Elektromotor M1 anzutreiben, um eine elektrische
Energie zu erzeugen, die gespeichert oder verwendet wird, um den
zweiten Elektromotor M2 anzutreiben. Dementsprechend funktioniert
der Differentialbereich 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
als eine elektrisch gesteuerte Differentialvorrichtung, so dass
der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (elektrisch eingerichteten CVT-Zustand), in dem die
Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 stufenlos veränderbar
ist, ungeachtet der Drehzahl des Verbrennungsmotors 8 versetzt
wird, nämlich
in den Differentialzustand versetzt wird, in dem ein Übersetzungsverhältnis γ0 (Drehzahl
der Antriebswelle 14/Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18)
des Leistungsverteilungsmechanismus 16 von einem minimalen
Wert γ0min
auf einen maximalen Wert γ0max
stufenlos geändert
wird, d. h. in den stufenlos verän derbaren
Schaltzustand, in dem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als
ein elekrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe funktioniert,
dessen Übersetzungsverhältnis 0γ vom minimalen
Wert γ0min
auf den maximalen Wert γ0max
stufenlos veränderbar
ist.
-
Wenn
die Schaltkupplung C0 oder die Bremse B0 in Eingriff sind, während der
Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
einen Sperrzustand oder einen Nichtdifferentialzustand gebracht,
in dem die Differentialfunktion nicht verfügbar ist. Wenn genauer gesagt,
die Schaltkupplung C0 eingerückt
ist, sind das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1
miteinander verbunden, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
den verbundenen oder gesperrten Zustand versetzt wird, in dem die drei
Drehelemente des ersten Planetenradsatzes 24, der aus dem
ersten Sonnenrad S1, dem ersten Träger CA1 und dem ersten Hohlrad
R1 besteht, als eine Einheit drehbar sind, nämlich in einen Nichtdifferentialzustand
versetzt wird, in dem die Differentialfunktion nicht verfügbar ist,
so dass der Differentialbereich 11 ebenfalls in einen Nichtdifferentialzustand
versetzt wird. In diesem Nichtdifferentialzustand werden die Drehzahl
des Verbrennungsmotors 8 und die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 einander
angeglichen, so dass der Differentialbereich 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
in einen nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, beispielsweise in einen Schaltzustand
mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis oder
einem stufenweise veränderbaren
Schaltzustand, in dem der Mechanismus 16 als ein Getriebe
mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis γ0, das gleich
1 ist, funktioniert.
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Wenn
die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird,
wird das Sonnenrad S1 am Gehäuse 12 befestigt,
so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den verbundenen
oder gesperrten Zustand versetzt wird, in dem das erste Sonnenrad
S1 nicht drehbar ist, nämlich
in einen Nichtdifferentialzustand versetzt, in dem die Differentialfunktion
nicht verfügbar
ist, so dass der Differentialbereich 11 ebenfalls in den
Nichtdifferentialzustand versetzt wird. Da die Drehzahl des ersten Hohlrads
R1 höher
eingestellt wird als die des ersten Trägers CA1, wird der Differentialbereich 11 in
den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt, beispielsweise in den Schaltzustand mit
einem festgelegten Übersetzungsverhältnis oder
einen stufenweise veränderbaren
Schaltzustand, in dem der Differentialbereich 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16)
als ein drehzahlerhöhendes
Getriebe mit einem festgelegten Übersetzungsverhältnis γ0, das kleiner
1 ist, beispielsweise etwa 0,7, funktioniert.
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Somit
funktionieren die Reibungskupplungsvorrichtungen in der Form der
Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 als eine Differentialzustandschaltvorrichtung,
die betreibbar ist, um den Differentialbereich 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
zwischen dem Differentialzustand, nämlich dem nicht gesperrten
Zustand (nicht verbundenen Zustand), und dem Nichtdifferentialzustand,
nämlich dem
gesperrten Zustand (verbundenen Zustand) selektiv zu schalten, d.
h. zwischen dem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, in dem der Differentialbereich 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) als
ein elektrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe betreibbar
ist, dessen Übersetzungsverhältnis stufenlos
veränderbar
ist, und dem gesperrten Zustand, in dem der Differentialbereich 11 nicht
als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar
ist, das in der Lage ist, einen stufenlos veränderbaren Schaltbetrieb auszuführen, und
in dem das Übersetzungsverhältnis des
Differentialbereichs 11 fest gehalten wird, also dem Schaltzustand
mit dem feststehenden Übersetzungsverhältnis (Nichtdifferentialzustand),
in dem der Differentialbereich 11 als ein Getriebe mit
einer einzelnen Zahnradposition mit einem Übersetzungsverhältnis oder einer
Mehrzahl von Zahnradpositionen mit jeweiligen Übersetzungsverhältnissen
betreibbar ist, also dem Schaltzustand mit dem feststehenden Übersetzungsverhältnis, in
dem der Differentialbereich 11 als ein Getriebe mit einer
einzelnen Zahnradposition mit einem Übersetzungsverhältnis oder
einer Mehrzahl von Zahnradpositionen mit jeweiligen Übersetzungsverhältnissen
betrieben wird.
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Von
einem anderen Standpunkt aus betrachtet, funktionieren die Schaltkupplung
C0 und die Schaltbremse B0 als eine Differentialbegrenzungsvorrichtung,
die betreibbar ist, um die Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16 zum
Begrenzen der elektrischen Differentialfunktion des Differentialbereichs 11,
näm lich
die Funktion des Differentialbereichs 11 als das elektrisch
gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe, zu begrenzen, indem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
seinen Nichtdifferentialzustand versetzt wird, um den Differentialbereich 11 in
seinen stufenweise veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen. Die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse
B0 sind ebenfalls betreibbar, um den Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
seinen Differentialzustand zu versetzen, um den Differentialbereich 11 in
seinen stufenlos veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen, in dem die Differentialfunktion des
Leistungsverteilungsmechanismus 16 und die elektrische
Differentialfunktion des Differentialbereichs 11 nicht
begrenzt wird, nämlich die
Funktion des Differentialbereichs als das elektrisch gesteuerte,
stufenlos veränderbare
Getriebe nicht begrenzt wird.
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Der
Automatikgetriebebereich 20 beinhaltet einen zweiten Einzelrad-Planetenradsatz 26,
einen dritten Einzelrad-Planetenradsatz 28 und einen vierten
Einzelrad-Planetenradsatz 30. Der zweite Planetenradsatz 26 weist
folgende Merkmale auf: ein zweites Sonnenrad S2; ein zweites Planetenrad
P2; einen zweiten Träger
CA2, der das zweite Planetenrad P2 lagert, so dass das zweite Planetenrad
P2 um seine Achse und um die Achse des zweiten Sonnenrads S2 drehbar
ist; und ein zweites Hohlrad R2, das mit dem zweiten Sonnenrad S2
durch das zweite Planetenrad P2 in Eingriff gelangt. Der zweite
Planetenradsatz 26 weist beispielsweise ein Zähnezahlverhältnis ρ2 von etwa
0,562 auf. Der dritte Planetenradsatz 28 weist folgende
Merkmale auf: ein drittes Sonnenrad S3; ein drittes Planetenrad
P3; einen dritten Träger
CA3, der das dritte Planetenrad P3 lagert, so dass das dritte Planetenrad
P3 um seine Achse und um die Achse des dritten Sonnenrads S3 drehbar
ist; und ein dritte Hohlrad R3, das mit dem dritten Sonnenrad S3
durch das dritte Planetenrad P3 in Eingriff gelangt. Der dritte
Planetenradsatz 28 weist ein Zähnezahlverhältnis ρ3 von beispielsweise 0,425 auf.
Der vierte Planetenradsatz 30 weist folgende Merkmale auf:
ein viertes Sonnenrad S4; ein viertes Planetenrad P4; einen vierten
Träger
CA4, der das vierte Planetenrad P4 lagert, so dass das vierte Planetenrad
P4 um seine Achse und um die Achse des vierten Sonnenrads S4 drehbar
ist; und ein viertes Hohlrad R4, das mit dem vierten Sonnenrad S4
durch das vierte Planetenrad P4 in Eingriff gelangt. Der vierte
Planetenradsatz 30 weist ein Zähne zahlverhältnis ρ4 von beispielsweise 0,421 auf.
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 angeführten Zähnezahlverhältnisse ρ2, ρ3 und ρ4 durch ZS2/ZR2, ZS3/ZR3 bzw.
ZS4/ZR4 dargestellt.
-
Im
Automatikgetriebebereich 20 sind das zweite Sonnenrad S2
und das dritte Sonnenrad S3 einstückig aneinander als eine Einheit
befestigt, durch eine zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden
und durch eine erste Bremse B1 selektiv am Gehäuse 12 befestigt.
Der zweite Träger
CA2 wird durch eine zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 befestigt,
und das vierte Hohlrad R4 wird durch eine dritte Bremse B3 selektiv
am Gehäuse 12 befestigt.
Das zweite Hohlrad R2, der dritte Träger CA3 und der vierte Träger CA4
sind einstückig
aneinander befestigt und an der Abtriebswelle 22 befestigt.
Das dritte Hohlrad R3 und das vierte Sonnenrad S4 sind einstückig aneinander
befestigt und werden selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
eine erste Kupplung C1 verbunden. Somit werden der Automatikgetriebebereich 20 und
das Leistungsübertragungselement 18 durch
die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2, die vorgesehen
ist, um den Automatikgetriebebereich 20 zu schalten, selektiv miteinander
verbunden. In anderen Worten funktionieren die erste Kupplung C1
und die zweite Kupplung C2 als eine Kupplungsvorrichtung, die betreibbar
ist, um einen Leistungsübertragungsweg
zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und dem
Automatikgetriebebereich 20, d. h. zwischen dem Differentialbereich 11 (Leistungsübertragungselement 18)
bzw. den Antriebsrädern,
selektiv in entweder einen Leistungsübertragungszustand zu versetzen,
in dem eine Fahrzeugantriebskraft durch den Leistungsübertragungsweg übertragen
werden kann, oder in einen Leistungsabschaltzustand, in dem die Fahrzeugantriebskraft
nicht durch den Leistungsübertragung übertragen
werden kann. Genauer gesagt wird der vorstehend angegebene Leistungsübertragungsweg
in den Leistungsübertragungszustand
versetzt, wenn zumindest entweder die erste Kupplung C1 oder die
zweite Kupplung C2 in den eingerückten
Zustand versetzt wird, und in den Leistungsabschaltzustand, wenn
die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in den ausgerückten Zustand
ver setzt werden. Der Automatikgetriebebereich 20 ist ein
stufenweise veränderbares
Getriebe, das betreibbar ist, um sogenannte „Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgänge" auszuführen, die jeweils
durch gleichzeitige Einrück-
und Ausrückvorgänge der
entsprechenden beiden Reibungskupplungsvorrichtungen vorgenommen
werden.
-
Die
vorstehend beschriebene Schaltkupplung C0, erste Kupplung C1, zweite
Kupplung C2, Schaltbremse B0, erste Bremse B1, zweite Bremse B2
und dritte Bremse B3 (die nachstehend, soweit nicht anders angegeben,
zusammen als Kupplungen C und Bremsen B bezeichnet werden) sind
hydraulisch betätigte
Reibungskupplungsvorrichtungen, die in einem herkömmlichen
Fahrzeug-Automatikgetriebe verwendet werden. Die jeweiligen Reibungskupplungsvorrichtungen
bestehen jeweils aus einer Mehrscheiben-Nasskupplung, die eine Mehrzahl
von Reibungsscheiben beinhaltet, die durch ein hydraulisches Stellglied
gegeneinander gedrängt
werden, oder einer Bandbremse, die eine Drehtrommel und ein Band
oder zwei Bänder
beinhaltet, das/die um die äußere Umfangsoberfläche der
Drehtrommel gewunden ist/sind und an einem Ende durch ein hydraulisches
Stellglied befestigt ist/sind. Die Kupplungen C0–C2 und die Bremsen B0–B3 werden
jeweils zum Verbinden von zwei Elementen selektiv in Eingriff gebracht,
zwischen denen die jeweilige Kupplung oder Bremse angeordnet ist.
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Im
Getriebemechanismus 10, der wie vorstehend beschrieben
konstruiert ist, ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 mit
der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 versehen, von denen eine
eingerückt
ist, um den Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, in dem der Differentialbereich 11 als ein
stufenlos veränderbares
Getriebe betreibbar ist, oder in den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Schaltzustand mit feststehendem Übersetzungsverhältnis) zu
versetzen, in dem der Differentialbereich 11 als ein stufenweise
veränderbares
Getriebe mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis oder
-verhältnissen betreibbar
ist. Im vorliegenden Getriebemechanismus 10 wirkt daher
der Differentialbereich 11, der durch die Einrückvorgänge von
entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Schaltzustand
mit dem feststehenden Übersetzungsverhältnis versetzt
wird, mit dem Automatikgetriebebereich 20 zusammen, um
eine stufenweise veränderbare
Getriebe vorrichtung zu bilden, während
der Differentialbereich 11, der in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, wobei die Schaltkupplung C0 und die
Schaltbremse B0 beide im ausgerückten
Zustand gehalten werden, mit dem Automatikgetriebebereich 20 zusammenwirkt,
um eine elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebevorrichtung
zu bilden. In anderen Worten wird der Getriebemechanismus 10 durch
Einrücken
von entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in seinen
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt, und in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand
durch Ausrücken
von sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0. Vom
Differentialbereich 11 kann zu dem behauptet werden, dass
es sich dabei um ein Getriebe handelt, das selektiv entweder in
seinen stufenweise veränderbaren
oder stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird.
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Wenn
genauer gesagt der Getriebemechanismus 10 in seinen stufenweise
veränderbaren Schaltzustand
versetzt wird, bei dem der Differentialbereich 11 in seinen
stufenweise veränderbaren Schaltzustand
versetzt ist, wobei entweder die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse
B0 in eingerückten
Zustand gehalten wird, wird entweder eine erste Zahnradposition
(erste Drehzahlposition) bis fünfte
Zahnradposition (fünfte
Drehzahlposition), eine Rückwärts-Zahnradposition
(Rückfahrposition) oder
eine neutrale Position durch Einrückvorgänge einer entsprechenden Kombination
aus den beiden Reibungskupplungsvorrichtungen selektiv eingerichtet,
die aus der vorstehend beschriebenen ersten Kupplung C1, zweiten
Kupplung C2, ersten Bremse B1, zweiten Bremse B2 und dritten Bremse
B3 ausgewählt
sind, wie in der Tabelle von 2 angezeigt ist.
Die beiden Reibungskupplungsvorrichtungen können aus einer Reibungskupplungsvorrichtung
bestehen, die ausgerückt
werden soll (die nachstehend als „ausgerückte Reibungskupplung" bezeichnet wird),
und einer Reibungskupplungsvorrichtung, die eingerückt werden
soll (die nachstehend als „eingerückte Kupplungsvorrichtung" bezeichnet wird).
Die vorstehend angezeigten Positionen weisen jeweilige Übersetzungsverhältnisse γT auf (Antriebswellendrehzahl
NIN/Abtriebswellendrehzahl NOUT),
die sich als geometrische Reihe ändern.
Die Übersetzungsverhältnisse γT sind Gesamtübersetzungsverhältnisse
des Getriebemechanis mus 10, die durch ein Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 und ein Übersetzungsverhältnis γ of des Getriebebereichs 20 bestimmt
werden.
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Wenn
der Getriebemechanismus 10 als das stufenweise veränderbare
Getriebe funktioniert, wird beispielsweise die erste Zahnradposition
mit dem höchsten Übersetzungsverhältnis γ1 von etwa
2,357, beispielsweise durch die Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0,
der ersten Kupplung C1 und der dritten Bremse B3 eingerichtet, und
die zweite Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ2 von etwa
2,180, das geringer ist als das des Übersetzungsverhältnisses γ1, wird beispielsweise
durch Einrückvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse
B2 eingerichtet, wie in 2 angezeigt ist. Ferner wird
die dritte Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ3 von etwa
1,424, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ2, beispielsweise
durch Einrückvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1 eingerichtet, und die vierte Zahnradposition mit der Übersetzungsverhältnis γ04 von etwa
1,000, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ3, wird beispielsweise
durch Einrückvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung
C2 eingerichtet. Die fünfte
Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ5 von etwa
0,705, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ4, wird beispielsweise
durch Einrückvorgänge der
ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0
eingerichtet. Ferner wird die Rückwärtszahnradposition
mit dem Übersetzungsverhältnis γR von etwa
3,209, die sich zwischen den Übersetzungsverhältnissen γ1 und γ2 befindet,
beispielsweise durch Einrückvorgänge der
zweiten Kupplung C2 und der dritten Bremse B3 eingerichtet. Die
neutrale Position N wird durch Einrücken von nur der Schaltkupplung C0
eingerichtet.
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Wenn
der Getriebemechanismus 10 als das stufenlos veränderbare
Getriebe funktioniert, wobei der Differentialbereich 11 in
den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, sind hingegen die Schaltkupplung C0
und die Schaltbremse B0, die in 2 angezeigt
sind, beide ausgerückt,
so dass der Differentialbereich 11 als das stufenlos veränderbare Getriebe
funktioniert, während
der Automatikgetriebebereich 20, der mit dem Differentialbereich 11 seriell
verbunden ist, als das stufenweise veränderbare Getriebe funktioniert,
wodurch die Drehzahl der Drehbewegung, die an den Automatikgetriebebereich 20 übertragen
wird, der in eine ausgewählte Zahnradposition
M versetzt ist, nämlich
die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 stufenlos
geändert
wird, so dass das Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems,
wenn der Automatikgetriebebereich 20 in die ausgewählte Zahnradposition
M versetzt wird, über
einen vorbestimmten Bereich stufenlos veränderbar ist. Dementsprechend
ist das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10,
das durch das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 und
das Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 bestimmt
wird, stufenlos veränderbar.
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Die
Eingangsdrehzahl N des Automatikgetriebebereichs 20, der
in eine der ersten bis vierten Zahnradpositionen (oder die fünfte Zahnradposition, die
durch die Einrückvorgänge der
gleichen Reibungskupplungsvorrichtungen C1, C2 eingerichtet wird,
die verwendet werden, um die vierte Zahnradposition einzurichten)
versetzt ist, ist im ausgerückten
Zustand von sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse
B0 stufenlos veränderbar, wie
in der Tabelle von 2 angezeigt ist, während der
Getriebemechanismus 10 als das stufenlos veränderbare
Getriebe funktioniert, so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 über den
benachbarten Zahnradpositionen stufenlos veränderbar ist.
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3 ist
ein kollineares Diagramm, das, durch gerade Linien, eine Beziehung
zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in einer jeweiligen der Zahnradpositionen
des Getriebemechanismus 10 anzeigt, der durch den Differentialbereich 11,
der als der stufenlos veränderbare
Schaltbereich oder erste Schaltbereich funktioniert, und den Automatikgetriebebereich 20,
der als der stufenweise veränderbare Schaltbereich
(Automatikgetriebebereich) oder zweite Schaltbereich funktioniert,
gebildet ist. Das kollineare Diagramm von 3 ist
ein rechtwinkeliges, zweidimensionales Koordinatensystem, in dem
die Zähnezahlverhältnisse ρ der Planetenradsätze 24, 26, 28, 30 entlang
der horizontalen Achse erstellt sind, während die relativen Drehzahlen
der Drehelemente entlang der vertikalen Achse erstellt sind. Eine untere
der drei horizontalen Li nien, d. h. die horizontale Linie X1, zeigt
die Drehzahl von 0 an, während eine
obere der drei horizontalen Linien, d. h. die horizontale Linie
X2, die Drehzahl von 1,0 anzeigt, d. h. eine Betriebsdrehzahl NE des Verbrennungsmotors 8, der
mit der Antriebswelle 14 verbunden ist. Die horizontale
Linie XG zeigt die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 an.
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Drei
vertikale Linien Y1, Y2 und Y3, die dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 des
Differentialbereichs 11 entsprechen, stellen jeweils die
relativen Drehzahlen eines zweiten Drehelements (zweiten Elements)
RE2 in der Form des ersten Sonnenrads S1, eines ersten Drehelements
(ersten Elements) RE1 in der Form des ersten Trägers CA1 und eines dritten
Drehelements (dritten Elements) RE3 in der Form des ersten Hohlrads
R1 dar. Die Abstände zwischen
den benachbarten der vertikalen Linien Y1, Y2 und Y3 werden durch
das Zähnezahlverhältnis ρ1 des ersten
Planetenradsatzes 24 bestimmt. Das heißt, der Abstand zwischen den
vertikalen Linien Y1 und Y2 entspricht „1", während
der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Zähnezahlverhältnis ρ1 entspricht.
Ferner stellen die fünf vertikalen
Linien Y4, Y5, Y6, Y7 und Y8, die dem Getriebebereich 20 entsprechen,
jeweils die relativen Drehzahlen eines vierten Drehelements (vierten
Elements) RE4 in der Form des zweiten und dritten Sonnenrads S2,
S3 dar, die einstückige
aneinander befestigt sind, eines fünften Drehelements (fünften Elements)
RE5 in der Form des zweiten Trägers
CA2, eines sechsten Drehelements (sechsten Elements) RE6 in der
Form des vierten Hohlrads R4, eines siebten Drehelements (siebten
Elements) RE7 in der Form des zweiten Hohlrads R2 und des dritten
und vierten Trägers
CA3, CA4, die einstückig
aneinander befestigt sind, und eines achten Drehelements (achten
Elements) RE8 in der Form des dritten Hohlrads R3 und des vierten
Sonnenrads S3, die einstückig aneinander
befestigt sind. Die Abstände
zwischen den benachbarten der vertikalen Linien werden durch die
Zähnezahlverhältnisse ρ2, 1 ρ3 und ρ4 der zweiten,
dritten und vierten Planetenradsätze 26, 28, 30 bestimmt.
In der Beziehung zwischen den vertikalen Linien des kollinearen
Diagramms, entsprechen die Abstände
zwischen dem Sonnenrad und dem Träger eines jeweiligen Planetenradsatzes
dem Wert „1", während die
Abstände
zwischen dem Träger
und dem Hohlrad eines jeweiligen Planetenradsatzes dem Zähnezahlverhältnis ρ entsprechen.
Im Differentialbereich 11 entspricht der Abstand zwischen
den vertikalen Linien Y1 und Y2 dem Wert „1", während der
Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Zähnezahlverhältnis ρ entspricht.
Im Automatikgetriebebereich 20 entspricht der Abstand zwischen
dem Sonnenrad und dem Träger
eines jeweiligen zweiten, dritten und vierten Planetenradsatues 26, 28, 30 dem
Wert „1", während der
Abstand zwischen dem Träger
und dem Hohlrad eines jeweiligen Planetenradsatzes 26, 28, 30 dem
Zähnezahlverhältnis ρ entspricht.
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Durch
Bezugnahme auf das kollineare Diagramm von 3 beschrieben,
ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 (Differentialbereich 11)
des Getriebemechanismus 10 derart angeordnet, dass das
erste Drehelement RE1 (erster Träger
CA1) des ersten Planetenradsatzes 24 einstückig an
der Antriebswelle 14 (Verbrennungsmotor 8) befestigt
ist und mit dem zweiten Drehelement RE2 (ersten Sonnenrad S1) durch
die Schaltkupplung C0 selektiv verbunden ist, und dieses zweite
Drehelement RE2 am ersten Elektromotor M1 befestigt und durch die Schaltbremse
B0 selektiv am Gehäuse 12 befestigt ist,
während
das dritte Drehelement RE3 (erstes Hohlrad R1) am Leistungsübertragungselement 18 und
dem zweiten Elektromotor M2 befestigt ist, so dass eine Drehbewegung
der Antriebswelle 14 an den Automatikgetriebebereich 20 durch
das Leistungsübertragungselements 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 stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Differentialzustand) durch Ausrückvorgänge der Schaltkupplung C0 und
der Bremse B0 versetzt wird, sind beispielsweise das erste bis dritte
Drehelement RE1–RE3
relativ zueinander drehbar, z. B. sind zumindest das zweite Drehelement
RE2 und das dritte Drehelement RE3 relativ zueinander drehbar. In
diesem Fall wird die Drehzahl des ersten Sonnenrads S1, die durch
einen Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen
Linie Y1 dargestellt ist, durch Steuern der Betriebsdrehzahl des
ersten Elektromotors M1 erhöht
oder verringert, so dass die Drehzahl des ersten Trä gers CA1,
die durch die gerade Linie L0 und die vertikale Linie Y2 dargestellt
wird, d. h. die Verbrennungsmotordrehzahl NE,
erhöht
oder verringert wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des ersten Hohlrads
R1, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird und durch
einen Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen
Linie Y3 dargestellt wird, im Wesentlichen konstant gehalten wird.
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Wenn
die Schaltkupplung C0 eingerückt
ist, sind das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1
miteinander verbunden, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird
in den ersten Nichtdifferentialzustand versetzt, in dem die vorstehen
angegebenen drei Drehelemente RE1, RE2, RE3 als eine Einheit gedreht
werden und die relative Drehung des zweiten und dritten Drehelements
RE2, RE3 verhindert wird, so dass die gerade Linie L0 mit der horizontalen
Linie X2 ausgerichtet ist, so dass das Leistungsübertragungselement 18 bei
einer Drehzahl gleich der Verbrennungsmotordrehzahl NE gedreht wird.
Wenn die Schaltbremse B0 eingerückt
ist, wird hingegen das erste Sonnenrad S1 am Gehäuse 12 befestigt,
und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird in den
zweiten Nichtdifferentialzustand versetzt, in dem der das zweite
Drehelement RE2 gestoppt und die relative Drehung des zweiten und
dritten Drehelements RE2, RE verhindert wird, so dass die gerade
Linie L0 in dem in 3 gezeigten Zustand geneigt
ist, wodurch der Differentialbereich 11 als ein drehzahlerhöhender Mechanismus
funktioniert. Dementsprechend wird die Drehzahl des ersten Hohlrads
R1, die durch einen Schnittpunkt zwischen den geraden Linien L0
und Y3 dargestellt wird, d. h. die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18,
höher eingestellt
als die Verbrennungsmotordrehzahl NE und
an den Automatikgetriebebereich 20 übertragen.
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Im
Automatikgetriebebereich 20 wird das vierte Drehelement
RE4 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch
die zweite Kupplung C2 verbunden und durch die erste Bremse B1 selektiv
am Gehäuse 12 befestigt,
und das fünfte
Drehelement RE5 wird durch die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 befestigt,
während
das sechste Drehelement RE6 durch die dritte Bremse B3 selektiv
am Gehäuse 12 befestigt
wird. Das siebente Drehelement RE7 wird an der Abtriebswelle 22 befestigt, während das
achte Drehelement RE8 selektiv 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 eingerückt sind,
wird der Automatikgetriebebereich 20 in die erste Zahnradposition
versetzt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der ersten Zahnradposition
wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7,
die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7, das an der Abtriebswelle 22 befestigt
ist, anzeigt, und einer geneigten geraden Linie L1 dargestellt,
die einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y8, die die
Drehzahl des achten Drehelements RE8 anzeigt, und der horizontalen
Linie X2 passiert, und durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen
Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 anzeigt,
und der horizontalen Linie X1, wie in 3 angezeigt
ist. Desgleichen wird die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in
der zweiten Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1
und der zweiten Bremse B2 eingerichtet wird, durch einen Schnittpunkt
zwischen einer geneigten geraden Linie L2, die durch diese Einrückvorgänge bestimmt
wird, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebenten Drehelements
RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist,
dargestellt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der dritten
Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1 und
der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt
zwischen einer geneigten geraden Linie L3, die durch jene Einrückvorgänge bestimmt
wird, und einer vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten
Drehelements RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt
ist, dargestellt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in
der vierten Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1
und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird durch einen
Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L4, die durch jene
Einrückvorgänge bestimmt
wird, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten
Drehelements RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt
ist, dargestellt. In der ersten bis vierten Zahnradposition, in der
die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand versetzt wird,
wird das achte Drehelement RE8 mit der gleichen Drehzahl wie die
Verbrennungsmotordrehzahl NE gedreht, wobei
die Antriebskraft vom Differentialbereich 11 aufgenommen
wird, d. h. vom Leistungsverteilungsmechanismus 16. Wenn
die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird,
wird das achte Drehelement RE8 mit einer Drehzahl gedreht, die höher ist
als die Verbrennungsmotordrehzahl NE, wobei
die Antriebskraft vom Leistungsverteilungsmechanismus 16 aufgenommen wird.
Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der fünften Zahnradposition,
die durch die Einrückvorgänge 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 Einrückvorgänge bestimmt
wird, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten
Drehelements RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt
ist, dargestellt.
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4 stellt
Signale dar, die durch eine elektronische Steuerungsvorrichtung 40 empfangen
werden, die vorgesehen ist, um den Getriebemechanismus 10 zu
steuern, und Signale, die durch die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 erzeugt
werden. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 beinhaltet
einen sogenannten Microcomputer, der eine CPU, einen ROM, einen
RAM und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle beinhaltet, und ist so
angeordnet, dass sie die Signale gemäß den Programmen verarbeitet, die
im ROM gespeichert sind, während
eine temporäre
Datenspeicherfunktion des RAM genutzt wird, um die Hybridantriebssteuerungen
des Verbrennungsmotors 8 und der Elektromotoren M1 und
M2 und Antriebssteuerungen wie Schaltsteuerungen des Getriebebereichs 20 zu
implementieren.
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Die
elektronische Steuerungsvorrichtung 40 ist so angeordnet,
dass sie verschiedene Sensoren und Schalter, die in 4 gezeigt
sind, und verschiedene Signale aufnimmt, wie ein Signal, das eine
Temperatur TEMPw des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 8 anzeigt;
ein Signal, das eine ausgewählte Betriebsposition
PSH eines Schalthebels anzeigt; ein Signal,
das die Betriebsgeschwindigkeit NE des Verbrennungsmotors 8 anzeigt,
ein Signal, das einen Wert anzeigt, der eine ausgewählte Gruppe
von Vorwärtsfahrpositionen
des Getriebemechanismus 10 anzeigt, ein Signal, das einen
M-Modus (Elektromotoransteuerungsmodus) anzeigt; ein Signal, das
einen betriebenen Zustand einer Klimaanlage anzeigt; ein Signal,
das eine Fahrzeuggeschwindigkeit V entsprechend der Drehzahl NOUT der Abtriebswelle 22 anzeigt;
ein Signal, das eine Temperatur eines Betriebsöls des Automatikgetriebebereichs 20 anzeigt, ein
Signal, das einen betriebenen Zustand einer Seitenbremse anzeigt;
ein Signal, das einen betriebenen Zustand einer Fußbremse
anzeigt; ein Signal, das eine Temperatur eines Katalysators anzeigt;
ein Signal, das einen Betriebsbetrag in der Form eines Betriebswinkels
ACC eines Fahrpedals anzeigt, das eine durch
einen Fahrzeugführer
angeforderte Fahrzeugabgabeleistung darstellt; ein Signal, das einen
Nockenwinkel anzeigt; ein Signal, das die Auswahl eines Schneefahrmodus
anzeigt, ein Signal, das einen Längsbeschleunigungswert
G des Fahrzeugs anzeigt; ein Signal, das die Auswahl eines Autopilot-Antriebsmodus
anzeigt; ein Signal, das ein Gewicht des Fahrzeugs anzeigt; Signale,
die die Geschwindigkeiten der Antriebsräder des Fahrzeugs anzeigen;
ein Signal, das einen Betriebszustand eines stufenweise veränderbaren
Schaltvorgangsschalters anzeigt, der anstelle des Differentialbereichs 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16)
im stufenweise veränderbaren
Schaltzustand (Sperrzustand) angeordnet ist, in dem der Getriebemechanismus 10 als
ein stufenweise veränderbares
Getriebe funktioniert; ein Signal, das einen stufenlos veränderbaren
Schaltvorgangsschalter anzeigt, der angeordnet ist, um den Differentialbereich 11 in
dem stufenlos veränderbaren
Wechselzustand (Differentialzustand) zu versetzen, in dem der Getriebemechanismus 10 als
das stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert; ein Signal, das
eine Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors
M1 (die nachstehend als „eine
erste Elektromotordrehzahl NM1" bezeichnet wird)
anzeigt; ein Signal, das eine Drehzahl NM2 des
zweiten Elektromotors M2 anzeigt (die nachstehend als „zweite
Elektromotordrehzahl NM2" bezeichnet wird); und ein Signal, das
einen Betrag einer elektrischen Energie SOC anzeigt, die (in einem Ladezustand
einer) elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 gespeichert
wird (wie in 5 gezeigt ist).
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Die
elektronische Steuerungsvorrichtung 40 ist ferner angeordnet,
um verschiedene Signale wie Steuersignale zu erzeugen, die an eine
Verbrennungsmotor-Abgabesteuerungsvorrichtung 43 (die in 5 gezeigt
ist) angelegt werden sollen, um die Abgabe des Verbrennungsmotors 8 zu
steuern, wie ein Ansteuerungssignal, um ein Drosselstellglied 97 zum Steuern
eines Öffnungswinkels θTH eines
elektronischen Drosselventils 96 anzusteuern, das in einer Saugleitung 96 des
Verbrennungsmotors 8 angeordnet ist, ein Signal zum Steuern
eines Kraftstoffeinspritzbetrags durch eine Kraftstoffein spritzvorrichtung 98 in
die Saugleitung 95 oder Zylinder des Verbrennungsmotors 8,
ein Signal, das an eine Zündvorrichtung 99 angelegt
werden soll, um die Zündzeitsteuerung
des Verbrennungsmotors 8 zu steuern, und ein Signal, um
einen Überladedruck
des Verbrennungsmotors 8 anzupassen; ein Signal zum Betreiben
der elektrischen Klimaanlage; Signale zum Betreiben der Elektromotoren
M1 und M2; ein Signal zum Betreiben einer Schaltbereichsanzeige
zum Anzeigen der ausgewählten
Betriebs- oder Schaltposition des Schalthebels 48; ein
Signal zum Betreiben einer Zähnezahlverhältnisanzeige
zum Anzeigen des Zähnezahlverhältnisses;
ein Signal zum Betreiben einer Schneemodusanzeige zum Anzeigen der
Auswahl des Schneeantriebsmodus; ein Signal zum Betreiben eines
ABS-Stellglieds zum Antiblockierbremsen der Räder; ein Signal zum Betreiben
einer M-Modusanzeige zum Anzeigen der Auswahl des M-Modus; Signal
zum Betreiben von magnetspulenbetriebenen Ventilen, die in einer
Hydrauliksteuerungseinheit 42 (die in 5 gezeigt
ist) beinhaltet sind; die angeordnet ist, um die hydraulischen Stellglieder
der hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen des Differentialbereichs 11 und
des Automatikgetriebebereichs 20 zu steuern; ein Signal
zum Ansteuern einer elektrisch betriebenen Ölpumpe, die als eine hydraulische
Druckquelle für
die hydraulische Steuerungseinheit 42 verwendet wird; ein
Signal zum Ansteuern einer elektrischen Heizung; und ein Signal,
das an einen Reisegeschwindigkeitssteuerungscomputer angelegt werden
kann.
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5 ist
ein funktionales Blockdiagramm zur Erläuterung der Hauptsteuerungsfunktionen
der elektronischen Steuerungsvorrichtung 40. Eine stufenweise
veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54, die in 5 gezeigt
ist, ist angeordnet, um zu bestimmen, ob ein Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 stattfinden
soll, d. h. um die Zahnradposition bestimmen, in die der Automatikgetriebebereich 20 geschaltet
werden soll. Diese Bestimmung wird auf Basis einer Fahrzeugzustand
in der Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und eines Abgabedrehmoments
TOUT des Automatikgetriebebereichs 20 und
gemäß eines
Schaltgrenzlinien-Kennfelds (einem Schaltsteuerungskennfeld oder
einer -beziehung) vorgenommen, das in einer Speichereinrichtung 56 gespeichert
ist und Hochschaltgrenzlinien darstellt, die durch durchgehende
Linien in 6 angezeigt sind, und Zurückschaltgrenzlinien,
die durch eine strichpunktierte Link in 6 angezeigt
sind. Die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54 erzeugt Befehle (Schaltbefehle
oder einen Hydrauliksteuerungsbefehl), die an die hydraulische Steuerungseinheit 42 angelegt
werden sollen, um die jeweils zwei hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen
(mit Ausnahme der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0) wahlweise ein-
und auszurücken,
um die bestimmte Zahnradposition des Automatikgetriebebereichs 20 gemäß der Tabelle
von 2 einzurichten. Genauer gesagt befiehlt die stufenweise
veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54 der Hydrauliksteuerungseinheit 42,
die magnetspulenbetriebenen Ventile zu steuern, die in der Hydrauliksteuerungseinheit 42 beinhaltet sind,
um die entsprechenden hydraulischen Stellglieder zu aktivieren,
um gleichzeitig eine der beiden Reibungskupplungsvorrichtungen auszurücken und
die andere Reibungskupplungsvorrichtung einzurücken, um die Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgänge des Automatikgetriebebereichs 20 zu
bewirken.
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Eine
Hybridsteuerungseinrichtung 52 funktioniert als eine stufenlos
veränderbare
Steuerungseinrichtung und ist angeordnet, um den Verbrennungsmotor 8 zu
steuern, der in einem Betriebsbereich mit hoher Effizienz betrieben
werden soll, und um den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor
M1, M2 zu steuern, um einen Teil der Antriebskräfte, die durch den Verbrennungsmotor 8 und
den zweiten Elektromotor M2 erzeugt werden, und eine Reaktionskraft,
die durch den ersten Elektromotor M1 während seines Betriebs als Elektrogenerator
erzeugt wird, zu optimieren, um dadurch das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 zu steuern,
der als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe arbeitet,
während
der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand
versetzt wird, d. h. während
der Differentialbereich 11 in den Differentialzustand versetzt wird.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 berechnet beispielsweise
eine Soll-(erforderliche) Fahrzeugleistungsabgabe bei der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit
V des Fahrzeugs auf Basis des Betriebswinkels ACC des
Fahrpedals, der als eine vom Fahrer angeforderte Fahrzeugleistungsabgabe
und Fahrzeugfahrgeschwindigkeit V verwendet wird, und berechnet
eine Soll-Gesamtfahrzeugleistungsabgabe auf Basis der berechneten
Soll-Fahrzeugleistungsabgabe und des Soll-Betrags der Erzeugung
einer elektrischen Energie durch den ersten Elektromotor M1. Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 berechnet eine Soll-Leistungsabgabe
des Verbrennungsmotors 8, um die berechnete Soll-Gesamtfahrzeugleistungsabgabe
zu erhalten, während
ein Leistungsübertragungsverlust,
eine auf die verschiedenen Vorrichtungen im Fahrzeug einwirkende
Last, ein unterstützendes
Drehmoment, das durch den zweiten Elektromotor M2 erzeugt wird,
etc. berücksichtigt
wird. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 steuert die Drehzahl
NE und das Drehmoment TE des
Verbrennungsmotors 8, um die berechnete Soll-Verbrennungsmotorleistungsabgabe
und den Betrag der Erzeugung der elektrischen Energie durch den
ersten Elektromotor M1 zu erhalten.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist angeordnet, um die Hybridsteuerung
zu implementieren, während
die gegenwärtig
ausgewählte
Zahnradposition des Automatikgetriebebereichs 20 berücksichtigt
wird, um die Fahrbarkeit des Fahrzeugs und die Kraftstoffersparnis
des Verbrennungsmotors 8 zu verbessern. In der Hybridsteuerung
wird der Differentialbereich 11, um als das elektrisch
gesteuerte, stufenlos veränderbare
Getriebe zu funktionieren, für eine
optimale Koordination der Verbrennungsmotordrehzahl NE und
der Fahrzeuggeschwindigkeit V für einen
effizienten Betrieb des Verbrennungsmotors 8, und der Drehzahl
des Leistungsübertragungselements 18,
die durch die ausgewählte
Zahnradposition des Getriebebereichs 20 bestimmt wird,
gesteuert. Das heißt,
die Hybridsteuerungseinrichtung 52 bestimmt einen Sollwert
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10,
so dass der Verbrennungsmotor 8 gemäß einer gespeicherten höchsten Kraftstoffersparniskurve
(Kraftstoffersparniskennfeld oder -beziehung), die in einer Speichereinrichtung
gespeichert wird und durch eine gestrichelte Linie in 7 angezeigt
wird, betrieben wird. Der Sollwert des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 erlaubt, dass
das Verbrennungsmotordrehmoment TE und die Drehzahl
NE so gesteuert werden können, dass der Verbrennungsmotor 8 eine
Leistungsabbgabe bereitstellt, die zum Erhalten der Soll-Fahrzeugleistungsabgabe
(Soll-Gesamtfahrzeugleistungsabgabe oder erforderliche Fahrzeugantriebskraft)
erforderlich ist. Die höchste
Kraftstoffersparniskurve wird empirisch erhalten, um sowohl die
gewünschte
Betriebseffizienz als auch die höchste
Kraftstoffersparnis des Verbrennungsmotors 8 zufriedenzustellen,
und ist in einem zweidimensio nalen Koordinatensystem definiert,
das durch eine Achse der Verbrennungsmotordrehzahl NE und
eine Achse des Abgabedrehmoments TE des
Verbrennungsmotors 8 (Verbrennungsmotordrehmoment Te) definiert
ist. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 steuert das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11,
um den Sollwert des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu erhalten,
so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs gesteuert werden kann, beispielsweise
zwischen 13 und 0,5.
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In
der Hybridsteuerung steuert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 einen
Inverter 58, so dass die elektrische Energie, die durch
den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, einer elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 und
dem zweiten Elektromotor M2 durch den Inverter 58 zugeführt wird.
Das heißt,
dass ein Hauptanteil der Antriebskraft, die durch den Verbrennungsmotor 8 erzeugt
wird, an das Leistungsübertragungselement 18,
mechanisch übertragen
wird, während
der verbleibende Anteil der Antriebskraft durch den ersten Elektromotor
M1 verbraucht wird, um diesen Anteil in elektrische Energie umzuwandeln,
die durch den Inverter 58 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 an
das Leistungsübertragungselement 18 übertragen
werden soll. Daher ist das Antriebssystem mit einem elektrischen
Weg versehen, durch den eine elektrische Energie, die durch eine Umwandlung
eines Teils einer Antriebskraft des Verbrennungsmotors 8 erzeugt
wird, in mechanische Energie umgewandelt wird.
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Es
ist zu beachten, dass insbesondere der Automatikgetriebebereich 20 unter
der Steuerung der stufenweisen veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 geschaltet
wird, um sein Übersetzungsverhältnis schrittweise
zu ändern,
wodurch das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 schrittweise
geändert
wird. Das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 wird
nämlich
aufgrund eines Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 eher schrittweise
oder nicht stufenlos als in einer stufenlosen Weise wie in einem
stufenlos veränderbaren
Getriebe, dessen des Übersetzungsverhältnis γ0 stufenlos
geschaltet wird, geändert.
Die schritt weise Veränderung
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT erlaubt
eine raschere Veränderung
der Fahrzeugantriebskraft als die stufenlose Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT, birgt
jedoch andererseits die Gefahr, einen Schaltstoß und eine Verschlechterung
der Kraftstoffersparnis aufgrund eines Ausfalls bei der Steuerung
der Verbrennungsmotordrehzahl NE im Anschluss
an die höchste
Kraftstoffersparniskurve zu bewirken.
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Angesichts
der vorstehend angeführten
Tatsachen ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet,
um das Übersetzungsverhältnis des
Differentialbereichs 11 vor und nach einem Schaltvorgang des
Automatikgetriebebereichs 20 zu ändern, um die Veränderung
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT schrittweise
aufgrund des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 zu
reduzieren, d. h., um einen stufenlosen Übergangswechsel des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und
nach dem Schaltvorgang zu bewirken. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist
beispielsweise angeordnet, um das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 synchron
mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu
steuern, um den Veränderungsbetrag
der Verbrennungsmotordrehzahl NE infolge
des Schaltvorgangs zu reduzieren, indem die elektrische CVT-Funktion
(Differentialfunktion) des Differentialbereichs 11 herangezogen
wird.
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Genauer
gesagt ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet,
um das Übersetzungsverhältnis des
Differentialbereichs 11 synchron mit dem Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 zu steuern, um die Verbrennungsmotordrehzahl
NE bei einem Wert, der nicht höher ist
als eine vorbestimmte Drehzahl NE', ungeachtet
einer Veränderung
der Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 (zweiter
Elektromotor M2), d. h., der Eingabedrehzahl NIN des
Automatikgetriebebereichs 20, die aufgrund eines Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 stattfindet, zu steuern.
Die vorstehend angegebene vorbestimmte Drehzahl NE' ist ein Sollwert
des Werts der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der
zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Differentialbereichs 11 zum
Reduzieren der Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl NE verwendet
wird, um einen stufenlosen Übergangswechsel
des Gesamtüberset zungsverhältnisses γT vor und
nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu
bewirken. Dieser Sollwert wird empirisch erhalten und im Speicher
gespeichert.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist beispielsweise angeordnet,
um das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 in
einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebebereichs 20 um
einen Betrag, der gleich dem Betrag der schrittweisen Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses γ ist, synchron
mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu ändern, um
einen nicht stufenlosen Übergangswechsel des
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach
dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern,
das heißt,
um die Verbrennungsmotordrehzahl NE im Wesentlichen
vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 konstant
zu halten, um dadurch eine stufenlose Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu erlauben.
Diese Anordnung ist wirksam, um den Veränderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT schrittweise
vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebes 20 zu
reduzieren, um dadurch den Schaltstoß zu reduzieren, trotz der
Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebe 20 aufgrund
des Schaltvorgangs. Somit funktioniert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 als
Elektromotor-Steuerungseinrichtung zum Verändern der ersten Elektromotordrehzahl NM1, um eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl
NE während
eines Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 einzuschränken, ungeachtet
einer Veränderung
der Eingabedrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20,
d. h. einer Veränderung
der Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 (die
nachstehend als „Leistungsübertragungselementdrehzahl
N18" bezeichnet
wird) infolge des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20.
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Unter
Berücksichtigung
eines anderen Aspekts wird der Verbrennungsmotor 8 im Allgemeinen mit
einem stufenweise veränderbaren
Getriebe betrieben wird, wenn man einer Strichpunktlinie folgt, die
in 7 angezeigt ist, und mit einem stufenlos veränderbaren
Getriebe, wenn man einer höchsten Kraftstoffersparniskurve
folgt, die durch eine gestrichelte Linie in 7 angezeigt
ist, oder einer Linie, die an der höchsten Kraftstoffersparniskurve
näher liegt,
als wenn der Verbrennungsmotor 8 mit dem stufenweise veränderbaren
Getriebe betrieben wird. Dementsprechend wird das Verbrennungsmotordrehmoment
TE zum Erhalten des Soll-Fahrzeugantriebsdrehmoments
(Antriebskraft) bei der Verbrennungsmotordrehzahl NE erhalten,
die der höchsten Kraftstoffersparniskurve
näher steht,
wenn der Verbrennungsmotor 8 mit dem stufenlos veränderbaren Getriebe
betrieben wird, als wenn er mit dem stufenweise veränderbare
Getriebe betrieben wird. Das bedeutet, dass das stufenlos veränderbare
Getriebe einen höheren
Grad an Kraftstoffersparnis erlaubt als das stufenweise veränderbare
Getriebe. Daher ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet,
um das Übersetzungsverhältnis γ des Differentialbereichs 11 zu
steuern, so dass der Verbrennungsmotor 8 der höchsten Kraftstoffersparnislinie
folgend, die durch die gestrichelte Linie in 7 angezeigt
ist, betrieben wird, um eine Verschlechterung der Kraftstoffersparnis
zu verhindern, trotz einer schrittweisen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
des Automatikgetriebebereichs 20 aufgrund seines Schaltvorgangs.
Diese Anordnung ermöglicht,
dass der Getriebemechanismus 10 als Ganzes als stufenlos
veränderbares
Getriebe funktioniert, um dadurch eine verbesserte Kraftstoffersparnis
sicherzustellen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet,
um eine sogenannte „synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung" des Differentialbereichs 11 synchron
mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu implementieren.
Diese synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung
wird in einem Moment initiiert, der durch Berücksichtigung einer Reaktionsverzögerung ab
einem Moment der Bestimmung durch die stufenweise veränderbare
Steuerungseinrichtung 54 eines Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 bis
zu einem Moment einer Initiierung einer tatsächlichen Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebes 20,
die durch Betriebsabläufe
der entsprechenden hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen
bewirkt werden, nämliche einer
Reaktionsverzögerung
bis zu einem Moment der Initiierung einer sogenannten „Trägheitsphase" bestimmt wird, in
der die Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20,
d. h., die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 sich
im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 ändert. Die
Reaktionsverzögerung
wird empirisch erhal ten und im Speicher gespeichert. Alternativ
initiiert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung
des Differentialbereichs 11 in einem Moment der Erfassung
einer Initiierung einer Ist-Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20.
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Die
synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung
des Differentialbereichs 11 wird im Augenblick der Beendung
der Trägheitsphase
im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 beendet.
Die Zeitdauer des Schaltvorgangs eines Automatikgetriebebereichs 20 wird
z. B. empirisch erhalten und im Speicher gespeichert. Alternativ
beendet die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung
des Differentialbereichs 11 in einem Moment der Erfassung, dass
die tatsächliche
Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 auf null
eingestellt worden ist.
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Wie
vorstehend beschrieben, implementiert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die
synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung
des Differentialbereichs 11 während der Zeitdauer (Zeitlänge) der Trägheitsphase
im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20,
beispielsweise während
einer Zeitdauer, die empirisch erhalten wird, oder während einer
Zeitdauer ab dem Moment der Initiierung der tatsächlichen Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 zu
dem Moment der Erfassung der Nulleinstellung der tatsächlichen
Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN. In anderen Worten
implementiert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 den Schaltvorgang
des Differentialbereichs 11 in der Trägheitsphase des Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 synchron mit dem Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist ferner so angeordnet,
dass sie die Verbrennungsmotordrehzahl NE im
Wesentlichen konstant oder auf einem gewünschten Wert hält, indem
die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors
und/oder die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors
aufgrund der elektrischen CVT-Funktion des Differentialbereichs 11 ungeachtet dessen
gesteuert wird, ob das Fahrzeug stillsteht oder fährt. In
an deren Worten ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 in
der Lage, die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors
und/oder die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors
wie gewünscht
zu steuern, während
die Verbrennungsmotordrehzahl NE im Wesentlichen
konstant oder bei einem gewünschten Wert
gehalten wird.
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Um
beispielsweise die Verbrennungsmotordrehzahl NE während des
Fahrbetriebs des Fahrzeugs zu erhöhen, erhöht die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die
Betriebsdrehzahl NM1 des ersten Elektromotors
M1, da die Leistungsübertragungselementdrehzahl
N18 durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V (Geschwindigkeit
der Antriebsräder 38)
bestimmt wird, wie aus dem kollinearen Diagramm von 8 hervorgeht.
Um die Verbrennungsmotordrehzahl NE während eines
Schaltbetriebs des Automatikgetriebebereichs 20 im Wesentlichen
konstant zu halten, ändert
die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors in einer Richtung entgegengesetzt
zur Richtung der Veränderung
der Drehzahl des zweiten Elektromotors NM2,
die durch den Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 bewirkt
wird, während
die Verbrennungsmotordrehzahl NE im Wesentlichen
konstant gehalten wird.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 beinhaltet eine Verbrennungsmotorabgabesteuerungseinrichtung,
die funktioniert, um den Verbrennungsmotor 8 zu steuern,
um eine erforderliche Leistungsabgabe bereitzustellen, indem das
Drosselstellglied 97 gesteuert wird, um das elektronische
Drosselventil 96 zu öffnen
und zu schließen,
und indem eine Kraftstoffeinspritzmenge und ein -zeitpunkt durch
die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung 98 in den Verbrennungsmotor 8 und/oder
der Zündsteuerzeitpunkt
des Zünders
durch die Zündvorrichtung 99,
alleine oder in Kombination, gesteuert wird. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist
beispielsweise im Wesentlichen angeordnet, um das Drosselstellglied 97 auf
Basis des Betriebswinkels ACC des Fahrpedals
und gemäß einer
vorbestimmten gespeicherten Beziehung (nicht gezeigt) zwischen dem
Arbeitswinkel ACC und dem Öffnungswinkel θTH des elektronischen Drosselventils 96 zu
steuern, so dass der Öffnungswinkel θTH mit einer Vergrößerung des Betrags ACC des Betriebswinkels zunimmt. Die Verbrennungsmotorabgabe-Steuerungsvorrichtung 43 steuert
das Drosselstellglied 7, um das elektronische Drosselventil 96 zu öffnen und
zu schließen, steuert
die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98, um die Kraftstoffeinspritzung
zu steuern, und steuert die Zündvorrichtung 99,
um den Zündsteuerzeitpunkt
des Zünders
zu steuern, um dadurch das Drehmoment des Verbrennungsmotor 8 gemäß den Befehlen
zu steuern, die von der Hybridsteuerungseinrichtung 52 empfangen
werden.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist in der Lage, einen Elektromotoransteuerungsmodus
zum Ansteuern des Fahrzeugs durch den Elektromotor einzurichten,
indem die elektrische CVT-Funktion (Differentialfunktion) des Differentialbereichs 11 genutzt
wird, ungeachtet dessen, ob der Verbrennungsmotor 8 sich
in dem nicht betriebenen Zustand oder im Leerlaufzustand befindet.
Eine durchgehende Linie A in 6 stellt
ein Beispiel einer Grenzlinie dar, die einen Verbrennungsmotorantriebsbereich
und einen Elektromotorantriebsbereich definiert, um die Fahrzeug-Antriebsleistungsquelle
zum Starten und Antreiben (nachstehend allgemein als „Fahrbetrieb" bezeichnet) des
Fahrzeugs zwischen dem Verbrennungsmotor 8 und dem Elektromotor
(z. B. zweitem Elektromotor M2) zu schalten. In anderen Worten ist der
Fahrzeugantriebsmodus zwischen einem sogenannten „Verbrennungsmotorantriebsmodus" entsprechend dem
Verbrennungsmotorantriebsbereich, in dem das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor, der
als die Antriebsleistungsquelle verwendet wird, gestartet und angetrieben
wird, und dem sogenannten „Elektromotorantriebsmodus" entsprechend dem Elektromotorantriebsbereich,
in dem das Fahrzeug mit dem zweiten Elektromotor M2, der als die
Antriebsleistungsquelle verwendet wird, angetrieben wird, schaltbar.
Eine vorbestimmte gespeicherte Beziehung, die die Grenzlinie (durchgehende
Linie A) von 6 zum Schalten zwischen dem
Verbrennungsmotorantriebsmodus und dem Elektromotorantriebsmodus
darstellt, ist ein Beispiel eines Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfelds
(Antriebsleistungsquellen-Kennfeld) in einem zweidimensionalen Koordinatensystem,
das durch Steuerparameter in der Form der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und einem auf die Antriebskraft bezogenen Wert in der Form des Abgabedrehmoments
TOUT definiert ist. Dieses Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld
ist in der Speichereinrichtung 56 zusammen mit dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld
(Schaltkennfeld) gespeichert, das durch durchgehende Linien und
Strichpunktlinien in 6 angezeigt ist.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 bestimmt, ob der Fahrzeugzustand
sich im Elektromotorantriebsbereich oder Verbrennungsmotorantriebsbereich
befindet, und richtet den Elektromotorantriebsmodus oder Verbrennungsmotorantriebsmodus ein.
Diese Bestimmung erfolgt auf Basis des Fahrzeugzustands, der durch
die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das erforderliche Abgabedrehmoment
TOUT dargestellt wird, und gemäß dem Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld
von 6. Wie aus 6 hervorgeht,
wird der Elektromotorantriebsmodus im Allgemeinen durch die Hybridsteuerungseinrichtung 52 eingerichtet,
wenn das Abgabedrehmoment TOUT sich in einem
verhältnismäßig niedrigen
Bereich befindet, in dem die Verbrennungsmotoreffizienz verhältnismäßig niedrig
ist, nämlich
wenn das Verbrennungsmotordrehmoment TE sich
in einem verhältnismäßig niedrigen
Bereich befindet, oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V sich in
einem verhältnismäßig niedrigen
Bereich befindet, d. h. wenn die Fahrzeuglast verhältnismäßig gering
ist. Normalerweise wird daher das Fahrzeug im Elektromotorantriebsmodus
gestartet, und nicht im Verbrennungsmotorantriebsmodus. Wenn sich
der Fahrzeugzustand beim Starten des Fahrzeugs außerhalb
des durch das Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld von 6 definierten
Elektromotorantriebsbereichs infolge eines Anstiegs des erforderlichen
Abgabedrehmoments Tout oder Verbrennungsmotordrehmoments TE aufgrund einer Betätigung des Fahrpedals 45 befindet,
kann das Fahrzeug im Verbrennungsmotorantriebsmodus gestartet werden.
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Zum
Verringern eines Nachlaufens des Verbrennungsmotors 8 in
dessen nicht betriebenem Zustand und zur Verbesserung der Kraftstoffersparnis im
Elektromotorantriebsmodus ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet,
um die Verbrennungsmotordrehzahl NE auf
null oder nach Bedarf im Wesentlichen auf null zu halten, und zwar
mit Hilfe der elektrischen CVT-Funktion (Differentialfunktion) des
Differentialbereichs 11, d. h. durch Steuern des Differentialbereichs 11,
um dessen elektrische CVT-Funktion
(Differentialfunktion) auszuführen,
so dass die Drehzahl 1 des ersten Elektromotors so gesteuert
wird, dass sie uneingeschränkt
mit einer negativen Drehzahl NM1 gedreht
wird.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist ferner in der Lage,
einen sogenannten „Antriebskraftunterstützungs"-Betrieb (Drehmomentunterstützungsbetrieb)
zur Unterstützung
des Verbrennungsmotors 8 auszuführen, indem eine elektrische
Energie vom ersten Elektromotor M1 oder der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 dem
zweiten Elektromotor M2 zugeführt
wird, so dass der zweite Elektromotor M2 betrieben wird, um an die
Antriebsräder 38 ein Antriebsdrehmoment
zu übertragen.
Somit kann der zweite Elektromotor M2 zusätzlich zum Verbrennungsmotor 8 im
Verbrennungsmotorantriebsmodus verwendet werden.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist angeordnet, um den Verbrennungsmotor 8 mit
Hilfe der elektrischen CVT-Funktion des Differentialbereichs 11 in
einem betriebenen Zustand zu halten, ungeachtet dessen, ob das Fahrzeug
stillsteht oder bei relativ geringer Geschwindigkeit fährt. Wenn
der erste Elektromotor M1 betrieben werden soll, um die elektrische
Energiespeichervorrichtung 60 während des Stillstands des Fahrzeugs
aufzuladen, kann, um die elektrische Energiespeichervorrichtung 60 zu
laden, wobei der elektrische Energiebetrag SOC, der in der Speichervorrichtung 60 gespeichert
ist, reduziert ist, die Drehzahl NE des
Verbrennungsmotors 8, der betrieben wird, um den ersten
Elektromotor M1 bei einer relativen hohen Drehzahl zu betreiben,
auf einem ausreichend hohen Niveau beibehalten werden, um den Betrieb
des Verbrennungsmotors 8 an sich zu ermöglich, und zwar mit Hilfe der
Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16,
selbst während
die Betriebsgeschwindigkeit des zweiten Elektromotors M2, der durch
die Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird, null (im Wesentlichen
null) ist, wenn das Fahrzeug stillsteht.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist ferner angeordnet, um
den ersten Elektromotor M1 in einen Nichtlastzustand zu versetzen,
indem ein elektrischer Strom, der von der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 an
den ersten Elektromotor M1 durch den Inverter 58 angelegt
wird, abgestellt wird. Wenn der erste Elektromotor M1 in den Nichtlastzustand
versetzt wird, wird dem ersten Elektromotor M1 erlaubt, sich frei
drehen zu können,
und der Differentialbereich wird in einen Zustand versetzt, der
dem Leistungsabschaltzustand ähnlich
ist, indem die Leistung nicht durch den Leis tungsübertragungsweg
innerhalb des Differentialbereichs 11 übertragen werden kann, und
es vom Differentialbereich 11 kann keine Leistungsabgabe
erzeugt werden kann. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist
nämlich
angeordnet, um den ersten Elektromotor M1 in den Nichtlastzustand
zu versetzten, um dadurch den Differentialbereich 11 in
einen neutralen Zustand zu versetzen, in dem der Leistungsübertragungsweg
elektrisch abgeschaltet ist.
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Eine
Hochgeschwindigkeitsgang-Bestimmungseinrichtung 62 ist
angeordnet, um auf Basis des Fahrzeugzustands und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld,
das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und das
in 6 beispielhaft angezeigt ist, zu bestimmen, ob
die Zahnradposition, in die der Getriebemechanismus 10 geschaltet
werden soll, eine Hochgeschwindigkeitsgang-Zahnradposition ist,
beispielsweise die fünfte
Zahnradposition. Diese Bestimmung erfolgt durch Bestimmen, ob die Zahnradposition,
die durch die stufenweise veränderbare
Schaltsteuereinrichtung 54 ausgewählt wird, die fünfte Zahnradposition
ist oder nicht, um zu bestimmen, ob die Schaltkupplung C0 oder die
Bremse B0 eingerückt
werden soll, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise
veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen.
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Eine
Schaltsteuerungseinrichtung 50 ist angeordnet, um den Getriebemechanismus 10 selektiv zwischen
dem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand oder dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand, d.
h. zwischen dem Differentialzustand und dem Sperrzustand, zu schalten,
indem die Kupplungsvorrichtungen (Schaltkupplung C0 und Bremse B0)
auf Basis des Fahrzeugzustands ein- und ausgerückt werden. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 ist beispielsweise
angeordnet, um auf Basis des Fahrzeugzustands, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und das erforderliche Leistungsabgabedrehmoment Tour dargestellt
wird, und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld
(Schaltsteuerungskennfeld oder -beziehung), das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert
ist und durch eine Zweipunktstrichlinie in 6 beispielhaft
angezeigt ist, zu bestimmen, ob der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 (Differentialbereich 11)
geändert
werden soll, nämlich ob
der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet,
um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand
zu versetzen, oder im stufenweise veränderbaren Schaltbereich, um
den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 versetzt
den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand oder den stufenweise veränderbaren Schaltzustand, abhängig davon,
ob der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich oder
im stufenweise veränderbaren
Schaltbereich befindet. Somit begrenzt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 die
elektrisch gesteuerte Differentialfunktion des Differentialbereich 11,
indem der Differentialbereich 11 in den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, indem die Schaltkupplung C0 und/oder
die Schaltbremse B0 gesteuert wird. Das heißt, dass die Schaltsteuerungseinrichtung 50 als
Differentialbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen des Betriebs des
Differentialbereichs 11 als das elektrisch gesteuerte,
stufenlos veränderbare
Getriebe funktioniert.
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Wenn
genauer gesagt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 bestimmt,
dass der Fahrzeugzustand sich im stufenweise veränderbaren Schaltbereich befindet,
sperrt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 die Hybridsteuerungseinrichtung 52,
um eine Hybridsteuerung oder eine stufenlos veränderbare Schaltsteuerung zu
implementieren, und ermöglicht
der stufenweise veränderbaren
Schaltsteuerungseinrichtung 54, eine vorbestimmte stufenweise
veränderbare
Schaltsteuerung zu implementieren, bei der der Getriebebereich 20 gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld,
das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und in 6 mittels
eines Beispiels angezeigt ist, automatisch geschaltet wird. 2 zeigt Kombinationen
der Einrückvorgänge der
hydraulisch betätigten
Reibungskupplungsvorrichtungen C0, C1, C2, B0, B1, B2 und B3 an,
die in der Speichereinrichtung 56 gespeichert sind und
die selektiv zum automatischen Schalten des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet
werden. Im stufenweise veränderbaren Schaltzustand
funktioniert der Getriebemechanismus 10, der durch den
Differentialbereich 11 und den Automatikgetriebebereich 20 gebildet
wird, insgesamt als ein sogenanntes stufenweise veränderbares
Automatikgetriebe, das gemäß der Tabelle
von 2 automatisch geschaltet wird.
-
Wenn
beispielsweise die Hochgeschwindigkeitsgang-Bestimmungseinrichtung 62 bestimmt
hat, dass der Getriebemechanismus 10 in die fünfte Zahnradposition
geschaltet werden soll, befiehlt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der
Hydrauliksteuerungseinheit 42, die Schaltkupplung C0 auszurücken und
die Schaltbremse B0 einzurücken,
um dem Differentialbereich 11 zu ermöglichen, beispielsweise als ein
Hilfsgetriebe mit einem festen Übersetzungsverhältnis γ0 von 0,7
zu funktionieren, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt
in eine Hochgeschwindigkeitsgang-Zahnradposition, eine sogenannte „Schnellgangposition" mit einem Übersetzungsverhältnis γ0 von weniger
als 1,0 versetzt wird. Wenn die Hochgeschwindigkeitsgang-Bestimmungseinrichtung 62 nicht
bestimmt hat, dass der Getriebemechanismus 10 in die fünfte Zahnradposition
geschaltet werden soll, befiehlt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der
Hydrauliksteuerungseinheit 42, die Schaltkupplung C0 einzurücken und
die Schaltbremse B0 auszurücken,
um dem Differentialbereich 11 zu ermöglichen, beispielsweise als
ein Hilfsgetriebe mit einem festen Übersetzungsverhältnis γ0 von 1,0
zu funktionieren, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt
in eine drehzahlreduzierende Zahnradposition mit einem Übersetzungsverhältnis γ0 von nicht
weniger als 1,0 versetzt wird. Wenn somit der Getriebemechanismus 10 durch
die Schaltteuerungseinrichtung 50 in den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand geschaltet wird, wird der Differentialbereich 11,
der als Hilfsgetriebe betreibbar ist, unter der Steuerung der Schaltsteuerungseinrichtung 50 in
eine ausgewählte
von zwei Zahnradpositionen versetzt, während der Automatikgetriebebereich 20,
der mit dem Differentialbereich 11 seriell verbunden ist,
als ein stufenweise veränderbares Getriebe
funktioniert, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt
als das sogenannte stufenweise veränderbare Automatikgetriebe
funktioniert.
-
Wenn
die Schaltsteuerungseinrichtung 50 bestimmt hat, dass der
Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet,
um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen, befielt hingegen die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der
Hydrauliksteuerungseinheit 42, sowohl die Schaltkupplung
C0 als auch die Bremse B0 auszurücken,
um den Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand
zu versetzen. Gleichzeitig ermöglicht die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der
Hybridsteuerungseinrichtung 52, die Hybridsteuerung zu
implementieren, und befiehlt der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54,
eine vorbestimmte der Zahnradpositionen auszuwählen und zu halten, oder um
dem Automatikgetriebebereich 20 zu ermöglichen, gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld,
das im Kennfeldspeicher 56 gespeichert und in 6 beispielhaft
angezeigt ist, automatisch geschaltet zu werden. In letzterem Fall
implementiert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 die
automatische Schaltsteuerung durch geeignetes Auswählen von
Kombinationen von Betriebszuständen
der Reibungskupplungsvorrichtungen, die in der Tabelle von 2 angezeigt
sind, wobei Kombinationen ausgenommen sind, die das Einrücken der
Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 beinhalten. Somit funktioniert
der Differentialbereich 11, der unter der Steuerung der
Schaltsteuerungseinrichtung 50 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand geschaltet worden ist, als das stufenlos veränderbare
Getriebe, während
der Automatikgetriebebereichs 20, der mit dem Differentialbereich 11 seriell verbunden
ist, als das stufenweise veränderbare
Getriebe funktioniert, so dass der Getriebemechanismus 10 eine
ausreichend Fahrzeugantriebskraft derart bereitstellt, dass die
Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20,
der in eine der ersten bis vierten Zahnradpositionen versetzt ist,
nämlich die
Drehzahl N18 des Leistungsübertragungselements 18 kontinuierlich
geändert
wird, so dass das Übersetzungsverhältnis des
Getriebemechanismus 10, wenn der Getriebebereich 20 in
eine dieser Zahnradpositionen versetzt ist, über einen vorbestimmten Bereich
stufenlos veränderbar
ist. Dementsprechend ist das Übersetzungsverhältnis γ0 des Automatikgetriebebereichs 20 über den
zueinander benachbarten Zahnradpositionen stufenlos veränderbar,
wodurch das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 stufenlos
veränderbar
ist.
-
Es
erfolgt eine ausführliche
Beschreibung der Kennfelder von 6. Das
Schaltgrenzlinien-Kennfeld (Schaltsteuerungskennfeld oder -beziehung),
das in 6 beispielhaft gezeigt und
in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist, wird zum
Bestimmen dessen verwendet, ob der Automatikgetriebebereich 20 geschaltet
werden soll, und ist in einem zweidimensionalen Koordinatensystem
durch Steuerungsparameter definiert, die aus der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und dem auf die Antriebskraft bezogenen Wert in der Form des erforderlichen
Abgabedrehmoments TOUT bestehen. In 6 zeigen
die durchgehenden Linien die Hochschaltgrenzlinien an, während die
Einpunktstrichlinien die Zurückschaltgrenzlinien
darstellen.
-
Die
unterbrochenen Linien in 6 stellen die
obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 und die obere Abgabedrehmomentgrenze
T1 dar, die für die
Schaltsteuerungseinrichtung 50 verwendet werden, um zu
bestimmen, ob der Fahrzeugzustand sich im stufenweise veränderbaren
Schaltbereich oder stufenlos veränderbaren
Schaltbereich befindet. In anderen Worten stellen die gestrichelten
Linien eine Hochgeschwindigkeitslauf-Grenzlinie dar, die die obere
Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 anzeigt, über der bestimmt wird, dass
das Hybridfahrzeug sich in einem Hochgeschwindigkeitslaufzustand
befindet, und eine Hochabgabelauf-Grenzlinie, die die obere Abgabedrehmomentgrenze
T1 des Abgabedrehmoments TOUT des Automatikgetriebebereichs 20 anzeigt, über der
bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug sich in einem Hochabgabelaufzustand
befindet. Das Abgabedrehmoment TOUT ist
ein Beispiel des auf die Antriebskraft bezogenen Werts, der sich auf
die Antriebskraft des Hybridfahrzeugs bezieht. 6 zeigt
zudem Zweipunktstrichlinien, die in Bezug auf die gestrichelten
Linien um einen geeigneten Betrag einer Steuerungshysterese zum
Bestimmen versetzt ist, ob der stufenweise veränderbare Zustand in den stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand oder umgekehrt geändert
worden ist. Somit bilden die gestrichelten Linien und die Zweipunktstrichtlinien von 6 das
gespeicherte Schaltgrenzlinien-Kennfeld (Schaltsteuerungskennfeld
oder -beziehung), das durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50 verwendet
wird, um zu bestimmen, ob der Fahrzeugzustand sich im stufenweise
veränderbaren
Schaltbereich oder stufenlos veränderbaren
Schaltbereich befindet, abhängig
davon, ob die Steuerungsparameter in der Form der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und des Abgabedrehmoments TOUT höher sind
als die vorbestimmten oberen Grenzwerte V1, T1. Das Schaltgrenzlinien-Kennfeld
kann in der Speichereinrichtung 56 zusammen mit dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld gespeichert
sein. Das Schaltgrenzlinien-Kennfeld kann zumindest entweder die
obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 oder die obere Abgabedrehmomentgrenze
T1 oder zumindest entweder die Fahrzeuggeschwindigkeit V oder das
Abgabedrehmoment TOUT als zumindest einen
Parameter verwenden.
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Das
vorstehend beschriebene Schaltgrenzlinien-Kennfeld, die Schaltgrenzlinien
und das Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld können durch gespeicherte
Gleichungen zum Vergleich der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit V mit
dem Grenzwert V1 und Vergleich des Ist-Abgabedrehmoments TOUT mit dem Grenzwert T1 ersetzt werden.
In diesem Fall schaltet die Schaltsteuerungseinrichtung 50 den
Getriebemechanismus 10 in den stufenweise verstellbaren
Schaltzustand durch Einrücken
der Schaltbremse B0, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit V die Obergrenze
V1 überschritten
hat, oder durch Einrücken
der Schaltkupplung C0, wenn das Abgabedrehmoment TOUT des
Automatikgetriebebereichs 20 die Obergrenze T1 überschritten
hat.
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Selbst
wenn der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet, kann
die Schaltsteuerungseinrichtung 50 angeordnet sein, um
den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen, und zwar bei Erfassung einer beliebigen
Funktionsstörung
oder Verschlechterung der elektrischen Komponenten wie der Elektromotoren,
die betreibbar sind, um den Differentialbereich 11 als
das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu betreiben.
Zu diesen elektrischen Komponenten gehören Komponenten wie der erste
Elektromotor M1, der zweite Elektromotor M2, der Inverter 58,
die elektrische Energiespeichervorrichtung 60 und diese
Komponenten verbindende, elektrische Leitungen, die dem elektrischen
Weg zugeordnet sind, durch den eine elektrische Energie, die durch
den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, in eine mechanische Energie
umgewandelt wird. Die Funktionsverschlechterung der Komponenten
kann durch eine Funktionsstörung
oder einen Temperaturabfall bewirkt werden.
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Der
vorstehend angezeigte, auf die Antriebskraft bezogene Wert ist ein
Parameter, der der Antriebskraft des Fahrzeugs entspricht, bei dem
es sich um das Abgabedrehmoment TOUT des
Automatikgetriebebereichs 20, das Verbrennungsmotorabgabedrehmoment
TE oder einen Beschleunigungswert G des
Fahrzeugs sowie ein Antriebsdrehmoment oder eine Antriebskraft der
Antriebsräder 38 handeln kann.
Der Parameter kann sein ein tatsächlicher
Wert sein, der auf der Basis des Betriebswinkels ACC des Fahrpedals 45 oder
des Öffnungswinkels
des Drosselventils (oder Ansaugluftmenge, Kraftstoff-Luftverhältnis oder
Kraftstoffeinspritzmenge) und der Verbrennungsmotordrehzahl NE; oder eines beliebigen der geschätzten Werte
des erforderlichen (Soll-)Verbrennungsmotordrehmoments TE, des erforderlichen (Soll-)Abgabedrehmoments
Tour des Getriebebereichs 20 und der erforderlichen Fahrzeugantriebskraft
berechnet wird, die auf Basis des Betriebswinkels ACC des
Fahrpedals 45 oder des Öffnungswinkels
des Drosselventils berechnet werden. Das vorstehend beschriebene
Fahrzeugantriebsdrehmoment kann auf Basis von nicht nur dem Abgabedrehmoment
Tour, sondern auch dem Verhältnis
der Differentialgetriebevorrichtung 36 und des Radius der
Antriebsräder 38 berechnet
werden, oder es kann direkt durch einen Drehmomentsensor oder dergleichen
erfasst werden.
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Die
obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 wird beispielsweise bestimmt,
so dass der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, während
das Fahrzeug sich im Hochgeschwindigkeitslaufzustand befindet. Diese
Bestimmung ist wirksam zum Reduzieren einer Möglichkeit der Verschlechterung
der Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs, wenn der Getriebemechanismus 10 in
den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt würde,
während
das Fahrzeug sich im Hochgeschwindigkeitslaufzustand befindet. Die obere
Abgabedrehmomentgrenze T1 wird hingegen abhängig von den Betriebskennlinien
des ersten Elektromotors M1, der kleine Abmessungen aufweist und
dessen maximale elektrische Energieabgabe relativ verringert wird,
bestimmt, so dass das Reaktionsdrehmoment des ersten Elektromotors
M1 nicht so groß ist,
wenn die Verbrennungsmotorabgabe im hohen Abgabelaufzustand des
Fahrzeugs verhältnismäßig hoch
ist.
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Unter
Bezugnahme auf 8 ist ein Schaltgrenzlinien-Kennfeld
(Schaltsteuerungskennfeld oder -beziehung) gezeigt, das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert
ist und die Verbrennungsmotorabgabelinien definiert, die als Grenzlinien
dienen, die durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50 verwendet werden,
um zu bestimmen, ob die Fahrzeugzustand sich im stufenweise veränderbaren
oder stufenlos veränderbaren
Schaltbereich befindet. Die Verbrennungsmotorabgabelinien sind durch
Steuerungspa rameter in der Form der Verbrennungsmotordrehzahl NE und des Verbrennungsmotordrehmoments NT definiert. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 kann
das Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 anstelle
des Schaltgrenzlinien-Kennfelds von 6 heranziehen, um
auf Basis der Verbrennungsmotordrehzahl NE und
des Verbrennungsmotordrehmoments TE zu bestimmen,
ob der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren oder stufenweise
veränderbaren Schaltbereich
befindet. Das Schaltgrenzlinien-Kennfeld
von 6 kann auf dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 basieren.
In anderen Worten können die
gestrichelten Linien in 6 auf Basis der Beziehung (Kennfeld)
von 8 in dem zweidimensionalen Koordinatensystem,
das durch die Steuerungsparameter für die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und das Abgabedrehmoment TOUT definiert
ist, bestimmt werden.
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Der
stufenweise veränderbaren
Schaltbereich, der durch das Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 definiert
ist, ist als ein hoher Drehmomentantriebsbereich definiert ist,
in dem das Abgabedrehmoment TOUT nicht geringer
ist als die vorbestimmte Obergrenze T1, oder als ein hoher Drehzahlantriebsbereich,
in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht geringer ist als die
vorbestimmte Obergrenze V1. Dementsprechend wird die stufenweise
veränderbare
Schaltsteuerung implementiert, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors 8 verhältnismäßig hoch
ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V verhältnismäßig hoch ist, während die
stufenlos veränderbare
Schaltsteuerung implementiert wird, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors 8 verhältnismäßig niedrig
ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 8 verhältnismäßig niedrig
ist, d. h., wenn der Verbrennungsmotor 8 sich in einem
normalen Abgabezustand befindet.
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Desgleichen
ist der stufenweise veränderbare
Schaltzustand, der durch das Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 definiert
ist, als ein hoher Drehmomentantriebsbereich definiert, in dem das Verbrennungsmotordrehmoment
TE nicht geringer ist als die vorbestimmte
Obergrenze TE1, oder als ein hoher Drehzahlantriebsbereich, in dem
die Verbrennungsmotordrehzahl NE nicht geringer
ist als die vorbestimmte Obergrenze NE1, oder alternativ als ein hoher
Abgabeantriebsbereich definiert ist, in dem die Abgabe des Verbrennungsmotor 8,
die auf Basis des Verbrennungsmotordrehmoments NT und
der Drehzahl NE berechnet wird, nicht unter
einer vorbestimmten Grenze liegt. Dementsprechend wird die stufenweise
veränderbare
Schaltsteuerung implementiert, wenn das Drehmoment TE,
die Drehzahl NE oder die Abgabe des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise hoch
ist, während
die stufenlos veränderbare
Schaltsteuerung implementiert wird, wenn das Drehmoment TE, die Drehzahl NE oder
die Abgabe des Verbrennungsmotors 8 verhältnismäß9g niedrig
sind, d. h. wenn der Verbrennungsmotor 8 sich im normalen Abgabezustand
befindet. Die Grenzlinien des Schaltgrenzlinienschalt-Kennfelds
von 8 können
als hohe Drehzahlschwellwertlinien oder hohe Verbrennungsmotorabgabeschwellwertlinien
betrachtet werden, die die Obergrenze der Fahrzeuggeschwindigkeit
V oder der Verbrennungsmotorabgabe definieren.
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In
der vorstehend beschriebenen, vorliegenden Ausführungsform wird der Getriebemechanismus 10 in
einem Fahrzustand des Fahrzeugs mit niedriger oder mittlerer Drehzahl
oder in einem Fahrzustand des Fahrzeugs mit geringer oder mittlerer Abgabe
in den stufenlos veränderbaren
Schaltbereich versetzt wird, wodurch eine hoher Grad an Kraftstoffersparnis
des Fahrzeugs sichergestellt wird. Bei einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs
mit hoher Drehzahl bei der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die höher ist
als die Obergrenze V1, wird der Getriebemechanismus 10 in
den stufenweise veränderbaren Schaltzustand
versetzt, in dem die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 an
die Antriebsräder 38 vorwiegend
durch den mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen
wird, so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung
des Umwandlungsverlustes der mechanischen Energie in elektrische
Energie verbessert wird, was der Fall sein würde, wenn der Differentialbereich 11 als
das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert.
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Auch
in einem Fahrzustand des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe, wobei
das Abgabedrehmoment Tour höher
ist als die Obergrenze T1, wird der Getriebemechanismus 10 in
den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand versetzt. Daher wird der Getriebemechanismus 10 nur
in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V verhältnismäßig gering oder
mittel ist, oder wenn die Verbrennungsmotorleistungsabgabe verhältnismäßig gering
oder mittel ist, so dass die erforderliche Menge an elektrischer Energie,
die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, d. h. die maximale
Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor M1 übertragen werden
muss, reduziert werden kann, wodurch die erforderliche elektrische
Reaktionskraft des ersten Elektromotors M1 reduziert werden kann,
wodurch ermöglicht
wird, die erforderlichen Abmessungen des ersten Elektromotors M1
und des zweiten Elektromotors M2 und die erforderlichen Abmessungen
des Antriebssystems einschließlich
dieser elektrischen Motoren zu minimieren.
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Die
Obergrenze TE1 wird nämlich
derart bestimmt, dass der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsdrehmoment
widerstehen kann, wenn die Verbrennungsmotorabgabe TE nicht
höher ist
als die Obergrenze TE1, und der Differentialbereich 11 wird in
den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand versetzt, wenn das Fahrzeug sich im hohen Abgabelaufzustand
befindet, in dem das Verbrennungsmotordrehmoment TE höher ist
die Obergrenze TE1. Im stufenweise veränderbaren Schaltzustand des
Differentialbereichs 11, muss der erste Elektromotor M1 dem
Reaktionsdrehmoment in Bezug auf das Verbrennungsmotordrehmoment
TE wie in dem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Getriebebereichs 11 nicht widerstehen,
wodurch ermöglicht
wird, eine Verschlechterung der Dauerhaftigkeit des ersten Elektromotors
M1 zu reduzieren, während
eine Zunahme der erforderlichen Abmessungen verhindert wird. In
anderen Worten kann die erforderliche maximale Leistungsabgabe des
ersten Elektromotors M1 in der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu dessen
Reaktionsdrehmomentkapazität,
die dem maximalen Wert der Verbrennungsmotorabgabe TE entspricht,
verringert werden. Das heißt,
dass die erforderliche maximale Leistungsabgabe des ersten Elektromotors
M1 so bestimmt werden kann, dass dessen Reaktionsdrehmomentkapazität geringer
ist als ein Wert, der dem Verbrennungsmotordrehmoment TE entspricht,
das die Obergrenze TE1 überschreitet,
so dass der erste Elektromotor M1 kleine Abmessungen aufweisen kann.
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Bei
der maximalen Abgabe des ersten Elektromotors M1 handelt es sich
um eine Nennleistung dieses Elektromotors, die in der Betriebsumgebung des
Elektromotors empirisch bestimmt wird. Die vorstehend beschriebene
Obergrenze des Verbrennungs motordrehmoments TE wird
empirisch bestimmt, so dass die Obergrenze ein Wert ist, der gleich
oder geringer ist als der maximale Wert des Verbrennungsmotordrehmoments
TE, und unter dem der erste Elektromotor
M1 dem Reaktionsdrehmoment widerstehen kann, so dass die Verschlechterung
der Dauerhaftigkeit des ersten Elektromotors M1 reduziert werden
kann.
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Gemäß dem anderen
Konzept wird der Getriebemechanismus 10 im Fahrzustand
des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe, in dem der Fahrer einen
stärkeren
Wunsch nach verbesserter Fahrbarkeit des Fahrzeugs als nach verbesserter
Kraftstoffersparnis verspürt,
in den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand (Schaltzustand mit festem Übersetzungsverhältnis) versetzt,
und nicht in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand. In diesem Fall ändert
sich die Verbrennungsmotordrehzahl NE mit
einem Hochschaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20,
wodurch eine komfortable, rhythmische Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl
NE sichergestellt wird, während der
Getriebebereich 20 hochgeschaltet wird, wie in 9 angezeigt
ist.
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10 zeigt ein Beispiel einer manuell bedienbaren
Schaltvorrichtung in der Form einer Schaltvorrichtung 46.
Die Schaltvorrichtung 46 beinhaltet den vorstehend beschriebenen
Schalthebel 48, der beispielsweise seitlich benachbart
zum Fahrersitz angeordnet ist, und die manuell betrieben wird, um eine
von einer Mehrzahl von Positionen auszuwählen, die aus einer Parkposition
P zum Versetzen des Antriebssystems 10 (nämlich des
Automatikgetriebebereichs 20) in einen neutralen Zustand,
in dem der Leistungsübertragungsweg
unterbrochen ist, wobei sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die
Bremse B0 in den ausgerückten
Zustand versetzt sind, und gleichzeitig die Abtriebswelle 22 des
Automatikgetriebebereichs 20 sich im Sperrzustand befindet;
einer Rückwärtsfahrposition
R zum Fahren des Fahrzeugs in der Rückwärtsrichtung; einer neutralen
Position N zum Versetzen des Antriebssystems 10 in den
neutralen Zustand; einer Automatik-Vorwärtsfahrschaltposition D und
einer manuellen Vorwärtsfahrschaltposition
M besteht.
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Wenn
der Schalthebel 48 in eine ausgewählte Schaltposition betätigt wird,
wird ein manuelles Ventil, das in die hydraulische Steuerungseinheit 42 eingebaut
ist und wirksam mit dem Schalthebel 48 verbunden wird,
betätigt,
um den entsprechenden Zustand der Hydrauliksteuerungseinheit 42 einzurichten.
In der Automatik-Vorwärtsfahrposition
D oder der manuellen Vorwärtsfahrposition
M wird entweder die erste bis fünft
Zahnradposition (1. bis 5.), die in der Tabelle von 2 angezeigt
ist, durch elektrisches Steuern der entsprechenden magnetspulenbetriebenen
Ventile, die in der hydraulischen Steuerungseinheit 42 beinhaltet
sind, eingerichtet.
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Bei
der vorstehend angezeigten Parkposition P und der neutralen Position
N handelt es sich um Nichtfahrpositionen, die gewählt werden,
wenn das Fahrzeug nicht angetrieben wird, während es sich bei der vorstehend
angegebenen Rückwärtsfahrposition R
und den automatischen und manuellen Vorwärtsfahrpositionen D, M um Fahrpositionen
handelt, die gewählt
werden, wenn das Fahrzeug angetrieben wird. In den Nichtfahrpositionen
P, N befindet sich der Leistungsübertragungsweg
im Automatikgetriebebereichs 20 im Leistungsabschaltzustand,
der eingerichtet wird, indem sowohl die Kupplungen C1 als auch C2
ausgerückt
werden, wie in der Tabelle von 2 gezeigt
ist. In den Fahrpositionen R, D, M befindet sich der Leistungsübertragungsweg
im Automatikgetriebebereich 20 im Leistungsübertragungszustand,
der durch Einrücken
der ersten Kupplung C1 und/oder der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird,
wie in der Tabelle von 2 gezeigt ist.
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Genau
gesagt bewirkt eine manuelle Betätigung
des Schalthebels 48 aus der Parkposition P oder neutralen
Position N in die Rückwärtsfahrposition
R, dass die zweite Kupplung C2 eingerückt wird, um den Leistungsübertragungsweg
im Automatikgetriebebereichs 20 vom Leistungsabschaltzustand
in den Leistungsübertragungszustand
zu schalten. Eine manuelle Betätigung
des Schalthebels 48 aus der neutralen Position N in die
Automatikvorwärtsfahrposition
D bewirkt, das zumindest die erste Kupplung C1 eingerückt wird,
um den Leistungsübertragungsweg
im Automatikgetriebebereichs 20 aus dem Leistungsabschaltzustand
in den Leistungsübertragungszustand
zu schalten. Die Automatikvorwärtsfahrposition
D sieht eine Position mit höchster
Dreh zahl vor, und die Positionen „4" bis „L", die in der manuellen Vorwärtsfahrposition
M auswählbar
sind, sind Verbrennungsmotorbremspositionen, in denen eine Verbrennungsmotorbremse
auf das Fahrzeug angewendet wird.
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Die
manuelle Vorwärtsfahrposition
M ist in der gleichen Position wie die automatische Vorwärtsfahrposition
D in der Längsrichtung
des Fahrzeugs angeordnet, und ist von einer Automatikvorwärtsfahrposition
D in der Längsrichtung
des Fahrzeugs beabstandet oder dazu benachbart. Der Schalthebel 48 wird
in die manuelle Vorwärtsfahrposition
M betätigt, um
eine der vorstehend angegebenen Positionen „D" bis „L" auszuwählen. Genauer gesagt ist der
Schalthebel 48 von der manuellen Vorwärtsfahrposition M in eine Hochschaltposition „+" und eine Zurückschaltposition „–„ beweglich,
die voneinander in der Längsrichtung
des Fahrzeugs beabstandet sind. Jedesmal, wenn der Schalthebel 48 in
die Hochschaltposition „+" oder die Rückschaltposition „–„ bewegt
wird, wird die augenblicklich ausgewählte Position um eine Position
geändert.
Die fünf
Positionen „D" bis „L" weisen jeweils unterschiedliche
Untergrenzwerte eines Bereichs auf, in dem das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 automatisch veränderbar
ist, d. h. jeweilige unterschiedliche geringste Werte des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT, das der
höchsten
Abgabedrehzahl des Getriebemechanismus 10 entspricht. Mit
den fünf
Positionen „D" bis „L" werden nämlich die
jeweiligen unterschiedlichen Anzahlen von Geschwindigkeitspositionen
(Zahnradpositionen) des Automatikgetriebebereichs 20 ausgewählt, die
automatisch wählbar
sind, so dass das geringste Gesamtübersetzungsverhältnis γT, das zur
Verfügung
steht, durch die ausgewählte
Anzahl von Zahnradpositionen bestimmt wird. Der Schalthebel 48 wird
durch eine Vorspanneinrichtung wie eine Feder vorgespannt, so dass
der Schalthebel 48 von der Hochschaltposition „+" und der Rückschaltposition „–„ zurück zur manuellen
Vorwärtsfahrposition
M gesetzt wird. Die Schaltvorrichtung 46 ist mit einem
Schaltpositionssensor 49 versehen, der betreibbar ist,
um die augenblicklich ausgewählte
Position des Schalthebels 48 zu erfassen, so dass die Signale,
die die augenblicklich ausgewählte
Betriebsposition des Schalthebels 48 und die Anzahl der Schaltvorgänge des
Schalthebels 48 in der manuellen Vorwärtsschaltposition M anzeigen,
an die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 angelegt
werden.
-
Wenn
der Schalthebel 48 in die automatische Vorwärtsfahrposition
D betätigt
wird, bewirkt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 eine automatische Schaltsteuerung
des Getriebemechanismus 10 gemäß dem gespeicherten Schaltgrenzlinien-Kennfeld, das
in 6 angezeigt ist, und die Hybridsteuerungseinrichtung 52 bewirkt
die stufenlos veränderbare Schaltsteuerung
des Leistungsverteilungsmechanismus 16, während die
stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 eine
automatische Schaltsteuerung des Automatikgetriebes 20 bewirkt. Wenn
der Getriebemechanismus 10 beispielsweise in den stufenweise
veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, wird der Schaltvorgang des Getriebemechanismus 10 automatisch
gesteuert wird, um eine geeignete der ersten bis fünften Zahnradposition
auszuwählen,
die in 2 angezeigt sind. Wenn das
Antriebssystem in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
ist, wird das Übersetzungsverhältnis des
Leistungsverteilungsmechanismus 16 stufenlos geändert, während der
Schaltvorgang des Automatikgetriebes 20 automatische gesteuert
wird, um eine geeignete der ersten bis vierten Zahnradpositionen
auszuwählen,
so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus
so gesteuert wird, dass es innerhalb des vorbestimmten Bereichs
stufenlos veränderbar
ist. Die Automatikvorwärtsfahrposition
D ist eine Position, die ausgewählt
wird, um einen automatischen Schaltmodus (Automatikmodus) einzurichten,
in dem der Getriebemechanismus 10 automatisch geschaltet
wird.
-
Wenn
der Schalthebel 48 in die manuelle Vorwärtsfahrposition M betätigt wird,
wird hingegen der Schaltvorgang des Getriebemechanismus 10 durch
die Schaltsteuerungseinrichtung 50, die Hybridsteuerungseinrichtung 52 und
die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54 derart automatisch gesteuert,
dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs veränderbar
ist, dessen Untergrenze durch die Zahnradposition, die das geringste Übersetzungsverhältnis aufweist,
bestimmt wird, wobei die Zahnradposition durch die manuell ausgewählte Position
der Schaltpositionen bestimmt wird. Wenn der Getriebemechanismus 10 in
den stufenweise veränderbaren Schaltzustand
versetzt wird, wird z B. der Schaltvorgang des Getriebemechanismus 10 innerhalb
des vorstehend angezeigten vorbestimmten Bereichs des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT automatisch
gesteuert. Wenn der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise
veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, wird das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsmechanismus 16 stufenlos
verändert,
während
der Schaltvorgang des Automatikgetriebes 20 automatisch
gesteuert wird, um eine geeignete der Zahnradpositionen auszuwählen, deren Anzahl
durch die manuell ausgewählte
der Schaltpositionen bestimmt wird, so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 so gesteuert
wird, dass es innerhalb des vorbestimmten Bereichs stufenlos veränderbar
ist. Die manuelle Vorwärtsfahrposition
M ist eine Position, die ausgewählt wird,
um einen manuellen Schaltmodus (manuellen Modus) einzurichten, in
dem die auswählbaren
Zahnradpositionen des Getriebemechanismus 10 manuell ausgewählt werden.
-
Wie
vorstehend beschrieben, ist der Getriebemechanismus 10 in
der vorliegenden Ausführungsform
mit dem Automatikgetriebebereich 20 neben dem Differentialbereich 11 versehen,
und der Automatikgetriebebereich 20 führt einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 auf
Basis des Laufzustands des Fahrzeugs und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld
aus, wie in 6 beispielhaft gezeigt ist.
Wenn der Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 ausgeführt wird, ändert sich
die Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 im
Verlauf des Schaltvorgangs, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V während des
Schaltvorgangs konstant gehalten wird.
-
Genauer
gesagt beinhaltet die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 eine Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 zum Ändern eines
Betrags F eines Anstiegs des Überdrehen (der
nachstehend als „Überdrehbetrag
F" bezeichnet wird)
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 während einer
jeweiligen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20,
so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang derart gesteuert
wird, dass die Eingangsdrehzahl NIN des
Automatikgetriebebereichs 20 sich in einer vorbestimmten,
zum Reduzieren eines Schaltstoßes
geeigneten Weise ändert. Der Überdrehbetrag
F entspricht einem Betrag der Überlappung
des Einrückdrehmoments
der Kupplungsvor richtung im Ausrückvorgang
und des Einrückdrehmoments
der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang.
Der Überdrehbetrag
F nimmt mit der Zunahme des Überlappungsbetrags
ab und steigt umgekehrt mit der Abnahme des Überlappungsbetrags an.
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Die
vorstehend beschriebene, vorbestimmte Weise der Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 beinhaltet
beispielsweise eine vorbestimmte Änderungsrate NIN' (= dNIN/dt) der Eingangsdrehzahl NIN während des Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20, wobei die vorbestimmte Änderungsrate
NIN' empirisch
erhalten wird, um einen ideellen Wert der Eingangsdrehzahl NIN einzurichten, der beispielsweise durch
die Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V und das Übersetzungsverhältnis γ0 des Automatikgetriebes 20 bestimmt
wird, um den besten Kompromiss zwischen einer hohen Schaltantwort
mit einem relativ hohen Wert der Änderungsrate NIN,
die durch den Fahrer als angenehm empfunden werden soll, und einer
geringen Schaltantwort mit einem relativ geringen Wert der Änderungsrate
NIN',
die tedenziell eine einfache Reduktion des Schaltstoßes erlaubt,
zu ermöglichen,
nämlich,
um den besten Kompromiss zwischen der Verkürzung der erforderlichen Schaltzeit und
der Reduktion des Schaltstoßes
zu ermöglichen.
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Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 ist
konfiguriert, um einen Hydrauliksteuerungsbefehl (einen Schaltbefehl)
zu steuern, der von der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 an
die Hydrauliksteuerungseinrichtung 52 angelegt werden soll,
um die Einrückdrücke und Steuerzeitpunkt
der Einrück-
und Ausrückvorgänge der
Kupplungsvorrichtungen zu steuern, die zum Ausführen des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 aus- und eingerückt werden
sollen, so dass die Eingangsdrehzahl NIN des
Automatikgetriebebereichs 20 sich in vorbestimmter Weise
während
des Schaltvorgangs ändert.
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Genauer
gesagt ist die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 angeordnet,
um eine Lernsteuerung der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen in den Ein- und Ausrückvorgängen zu implementieren, wobei
die Einrückdrücke für das nächste Auftreten
der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet
werden sollen.. Die Lernsteuerung wird auf Basis des Überdrehbetrags
F der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 zu
Beginn der Trägheitsphase
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs unter der Steuerung der
stufenweise veränderbaren
Schaltsteuerungseinrichtung 54 implementiert. Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 aktualisiert
gespeicherte Lernsteuerungskennfelder, von denen ein jedes eine
Beziehung zwischen den Einrückdrücken der
beiden Kupplungsvorrichtungen und dem Verbrennungsmotordrehmoment
TE und der Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V
darstellt. Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 aktualisiert
eines der gespeicherten Lernsteuerungskennfelder, das dem Verbrennungsmotordrehmoment
TE und dem Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V
während
dem in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang entspricht. Das aktualisierte
Lernsteuerungskennfeld wird für
das nächste
Auftreten des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs verwendet.
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Der Überdrehbetrag
F wird als ein maximaler Wert NINMAX einer
Differenz ΔNIN (= NINR – NINC) zwischen einem tatsächlichen Wert NINR und
einem berechneten Wert NINC der Eingangsdrehzahl
NIN des Automatikgetriebebereichs 20 definiert.
Alternativ ist der Überdrehbetrag
F als ein Zeitpunkt tF ab einem Moment der
Erzeugung einer Differenz ΔNIN bis zu einem Moment, bei dem die Differenz ΔNIN im Wesentlich genullt ist, definiert.
Der Zeitpunkt tF kann neben dem maximalen Wert ΔNINMAX für die Definition
des Überdrehbetrags
F verwendet werden.
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Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 ist
beispielsweise konfiguriert, um die Differenz ΔNIN zwischen
dem tatsächlichen
Wert NINR der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 und
dem berechneten Wert NINC (= γ × NOUT) der Eingangsdrehzahl NIN zu
berechnen, die anhand der tatsächlichen
Abtriebswellendrehzahl NOUT und dem Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 erhalten
werden, und bestimmt den maximalen Wert NINMAX der
berechneten Differenz NIN als den Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN. Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 ist
angeordnet, um, als den maximalen Wert NINMAX,
einen der immer wieder berechneten Differenzwerte NIN(n)
zu bestimmen, wobei dieser erhalten wird, wenn Ungleichungen ΔNIN(n – 1) < ΔNIN(n) und ΔNIN(n + 1) < ΔNIN(n + 1) erfüllt sind.
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Somit
passt die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 den
Betrag der Überlappung
der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen in den Ausrückend Einrückvorgängen während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 an, indem die Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen und die Steuerzeitpunkte der Ein- und Ausrückvorgänge auf
Basis des bestimmten Überdrehbetrags
F der Eingangsdrehzahl NIN gesteuert und
geändert
werden.
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Wenn
der Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
beispielsweise größer als
ein vorbestimmter Schwellwert ist, d. h. wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem unzureichenden Überlappungszustand
mit einem relativ geringen Überlappungsbetrag
der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen
in den Aus- und Einrückvorgängen vorgenommen
wird, erhöht
die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 einen
oder beide der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen, die für den nächsten Ablauf des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
aus- und eingerückt
werden sollen, um den Überlappungsbetrag
der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen zu erhöhten, um einen Blockierzustand
der Kupplungsvorrichtungen einzurichten, um dadurch den Überdrehbetrag
F während
des nächsten
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs geeignet zu reduzieren.
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Wenn
der Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
geringer ist als der vorbestimmte Schwellwert, d. h. wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem übermäßigen Überlappungszustand
(Blockierzustand) mit einem relativ hohen Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen
in den Aus- und Einrückvorgängen vorgenommen
wird, reduziert die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 einen
oder beide der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen für
das nächste
Auftreten des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, um den Überlappungsbetrag der
Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen zu reduzieren, um dadurch den Überdrehbetrag
F während
des nächsten
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs passend zu erhöhen. Der
vorstehend angege bene vorbestimmte Schwellwert ist ein erwünschter
Betrag des Überdrehbetrags
F, der empirisch erhalten werden soll, um den Schaltstoß zu reduzieren
und den Schaltvorgang, der durch den Fahrer wahrgenommen wird, zu
verbessern.
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Wie
vorstehend beschrieben ist die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 konfiguriert,
um die Lernsteuerung von einem oder beiden der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 aus- und eingerückt werden
soll, zu implementieren, um den Schaltstoß zu reduzieren und den Schaltvorgang,
der durch den Fahrer wahrgenommen wird, zu verbessern. Dementsprechend
wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang so gesteuert, dass die
Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 einen passenden
Anstieg des Überdrehen
(nachstehend als „Überdrehen" bezeichnet) zu Beginn
der Trägheitsphase
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aufweist, wobei der Überlappungsbetrag
der Einrückdrücke passend
eingeschränkt
wird. Der Überdrehbetrag
wird basierend auf dem maximalen Wert ΔNINMAX der
Differenz ΔNIN oder abhängig davon, ob die Differenz ΔNIN größer ist
als der vorbestimmte Schwellwert oder nicht, bestimmt. Das heißt, dass
die stufenweise Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 steuert, so dass er mit einem
geeigneten Betrag des Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN ausgeführt wird,
der durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 mit
der Lernsteuerung von einem oder von beiden der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen, die für
den nächsten
Schaltvorgang aus- und eingerückt
werden soll, eingerichtet wird.
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Es
ist in diesem Zusammenhang zu beachten, dass der Getriebemechanismus 10 (Differentialbereich 11 oder
der Leistungsverteilungsmechanismus 16) gemäß der vorliegenden
Ausführungsform in
den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Differentialzustand) und den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, beispielsweise den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand (z. B. Sperrzustand), unter der Steuerung der Schaltsteuerungseinrichtung 50 selektiv
schaltbar ist, die den Schaltzustand des Differentialbereichs 11 auf
Basis des Fahrzeugzustands bestimmt und den Differentialbe reich 11 in den
jeweils ausgewählten
stufenlos veränderbaren oder
stufenweise veränderbaren
Schaltzustand versetzt.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 steuert den Schaltvorgang
des Differentialbereichs 11, der in seinen stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, d. h. steuert die elektrische CVT-Funktion (Differentialbetrieb)
des Differentialbereichs 11, synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20, um beispielsweise eine
Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl NE im Verlauf
des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 einzuschränken, um die
Verbrennungsmotordrehzahl NE im Wesentlichen, ungeachtet
der Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN aufgrund des Schaltvorgangs
konstant zu halten.
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Während des
Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, während der
Differentialbereich 11 in seinen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand
versetzt ist, wird das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 wie
das Übersetzungsverhältnis γ0f des Automatikgetriebebereichs 20 konstant
gehalten, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl NE sowie
die Drehzahl N18 des Übertragungselements durch die
Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V und das Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 bestimmt
werden. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ändert nämlich das Übersetzungsverhältnis des
Differentialbereichs 11 im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, ändert aber
nicht das Übersetzungsverhältnis im
nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand.
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Dementsprechend
bewirkt das Überdrehen der
Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, der gemäß der Lernsteuerung von einem
oder von beiden der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen
in den Ein- und Ausrückvorgängen durch
die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 vorgenommen
wird, kein Problem, wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im
nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 stattfindet.
Wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang hingegen im stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 stattfindet,
muss der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 durch
die Hybridsteuerungseinrichtung 52 synchron mit dem Schaltvorgang
gesteuert werden, um die Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl NE einzuschränken, so
dass diese synchrone Steuerung des Schaltvorgangs des Differentialbereichs 11 zu
einer Verschlechterung tendieren würde, was die Gefahr, das ein
relativ deutlicher Schaltstoß erzeugt
wird, erhöhen
würde,
wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 konventionell
gesteuert werden würde.
Das Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN zu Beginn der Trägheitsphase
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 im
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 würde nämlich die
exakte Bestimmung des Moments der Initiierung der synchronen Steuerung
des Schaltvorgangs des Differentialbereichs 11 synchron
mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang erschweren oder die Verbrennungsmotordrehzahl
NE im Wesentlichen konstant halten, so dass
ein erheblicher Schaltstoß auftreten würde. Daher
ist es erforderlich, den Überdrehbetrag der
Eingangsdrehzahl NIN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern oder zu
minimieren, während
der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist.
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Angesichts
des vorstehend erläuterten Nachteils
ist die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54 konfiguriert, um den Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 während seines
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
abhängig
davon zu ändern,
ob die Differentialfunktion (Betrieb als elektrisch gesteuertes,
stufenlos veränderbares
Getriebe) des Differentialbereichs 11 beispielsweise durch
die Differentialzustandsbegrenzungsvorrichtung (Schaltkupplung C0
oder Schaltbremse B0) begrenzt ist, was davon abhängt, ob
der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand oder seinen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
ist. Es erfolgt eine ausführliche
Beschreibung des Vorgangs zur Veränderung des Überdrehbetrags
F während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20.
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Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 bestimmt
einen oder beide der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen
in den Ausrück-
und Einrückvorgängen des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20,
so dass der Einrückdruck
oder die Einrückdrücke im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 höher ist/sind
als im nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, um den Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 zu reduzieren, in anderen
Worten um den Überlappungsbetrag
der Einrückdrücke der beiden
Kupplungsvorrichtungen zu erhöhen.
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Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 bestimmt
beispielsweise einen oder beide der Einrückdrücke, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 aus- und eingerückt werden
sollen, um die Blockiersteuerung zu implementieren, d. h. die Überlappungssteuerung
zum Erhöhen
des Überlappungsbetrags
der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen, um dadurch das Überdrehen der Eingangsdrehzahl
NIN zu Beginn der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern, wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
stattfindet, während
der Differentialbereich 11 in seinen stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist.
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Wenn
der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 stattfindet, während der
Differentialbereich 11 in seinen nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, implementiert die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 die
Lernsteuerung von einem oder beiden der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen,
die für
den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang ein- und ausgerückt werden
sollen, implementiert also die Überlappungsreduktionssteuerung
für ein Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN zu Beginn der Trägheitsphase
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs.
-
Wenn
der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 im
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 im Blo ckierzustand
der Kupplungsvorrichtungen vorgenommen wird, wird das Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN eingeschränkt, so
dass die Lernsteuerung durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 nicht
implementiert wird, wodurch der Grad der Blockierung im stufenlos
veränderbaren Schaltzustand
des Differentialbereichs 11 erhöht werden würde, was die Gefahr einer erheblichen
Reduktion des Abgabedrehmoments TOUT und
eine daraus folgende Erzeugung eines erheblichen Schaltstoßes erhöhen würde.
-
Angesichts
der vorstehend beschriebenen Gefahr ist die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 konfiguriert,
um einen oder beide der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen zu bestimmen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand ein- und
ausgerückt
zu werden sollen, um den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem
leichten Blockierzustand im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 auf
Basis des Einrückdrucks oder
der Drücke
von einer oder beiden der Kupplungsvorrichtungen zu bewirken, die
durch die Lernsteuerung im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des
Differentialbereichs 11 aktualisiert worden ist/sind.
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Genauer
gesagt bestimmt die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 einen
oder beide der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen, die für den
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand aus- und eingerückt
werden sollen, um den Grad der Blockierung der Kupplungsvorrichtungen
zu erhöhen,
so dass der Einrückdruck,
der im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand verwendet wird, um einen vorbestimmten, empirisch
erhaltenen Betrag höher
eingestellt wird als der Einrückdruck,
der durch die Lernsteuerung zum Überdrehen
der Eingangsdrehzahl im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand aktualisiert
worden ist. Der durch die Lernsteuerung aktualisierte Einrückdruck
zum Überdrehen
der Eingangsdrehzahl wird anhand von einem der Lernsteuerungskennfelder
erhalten, wobei dieses Kennfeld dem Verbrennungsmotordrehmoment
TE und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht,
die denen während
des in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos
schaltbaren Schaltzustand am nächsten
sind.
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Im
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialzustands 11 bestimmt die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80,
dass der Einrückdruck
oder die -drücke
von einem oder beiden der Kupplungsvorrichtungen höher sind
als der oder die im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand sind, um
den Überlappungsbetrag
der Einrückdrücke zu erhöhen, d.
h. um den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im leichten Blockierzustand
zu bewirken. Im nicht stufenlos veränderbaren Zustand des Differentialbereichs 11 steuert
die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
im Überdrehzustand
der Eingangsdrehzahl NIN mit dem Einrückdruck
oder den Einrückdrücken von
einer oder beiden der Kupplungsvorrichtungen, die/der durch die Lernsteuerung
durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 aktualisiert
worden ist/sind.
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Eine
Schaltvorgangs-Bestimmungseinrichtung 82 ist angeordnet,
um zu bestimmen, ob dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen
worden ist, einen Schaltvorgang auszuführen. Diese Bestimmung wird
beispielsweise abhängig
davon vorgenommen, ob die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 bestimmt
hat, einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 auf
einer Zahnradposition vorzunehmen, die basierend auf dem Fahrzeugzustand und
gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld
bestimmt wird, das in 6 gezeigt ist, und den Schaltbefehl
auf die Hydrauliksteuerungseinheit 42 angelegt hat, um
die entsprechenden beiden Kupplungsvorrichtungen zum Bewirken eines
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aus- und einzurücken.
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Eine
Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 ist bereitgestellt,
um zu bestimmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
den Nichtdifferentialzustand (Sperrzustand) versetzt ist, d. h., ob
der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Sperrzustand) versetzt ist. Die Bestimmung wird vorgenommen,
um zu bestimmen, ob der Überdrehbetrag
F durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 unter der Steuerung der
stufenweise veränderbaren
Schaltsteue rungseinrichtung 54 geändert werden soll. Die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 wird
betrieben, wenn die Schaltvorgangs-Bestimmungseinrichtung 82 bestimmt
hat, dass dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen worden
ist, einen Schaltvorgang auszuführen.
Die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 ist beispielsweise
konfiguriert, um die Bestimmung dahingehend vorzunehmen, ob der
Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, abhängig
davon, ob die Schaltsteuerungseinrichtung 50 bestimmt hat,
dass der Fahrzeugzustand, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und das Abgabedrehmoment TOUT dargestellt
wird, im stufenweise veränderbaren
Schaltbereich liegt, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise
veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen, oder im stufenlos veränderbaren
Schaltbereich, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen. Diese Bestimmung durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50 wird
basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Abgabedrehmoment
TOUT und gemäß dem beispielhaft in Fig.
gezeigten Schaltgrenzlinien-Kennfeld vorgenommen.
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Die
Hybridsteuerungseinrichtung 52 kann ferner angeordnet sein,
um die Eingangsdrehzahl NIN nach Wunsch
durch Steuern des ersten Elektromotor M1 und/oder des zweiten Elektromotors
M2 in der Trägheitsphase
des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, der
unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 ausgeführt wird,
positiv zu ändern,
wenn die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 bestimmt
hat, dass der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist.
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Alternativ
kann die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet sein,
um die Eingangsdrehzahl NIN oder die Verbrennungsmotordrehzahl
NE nach Wunsch durch Steuern des ersten
Elektromotor M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2 in der Trägheitsphase
des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, der
unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 ausgeführt wird,
positiv zu ändern,
wenn die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 bestimmt
hat, dass der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist.
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Die
vorstehend beschriebene Anordnung erlaubt eine bessere Veränderung
der Eingangsdrehzahl NIN und der Verbrennungsmotordrehzahl
NE (nur im nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11) in der vorbestimmten
Weise im Vergleich zu einer Anordnung, in der sich die Eingangsdrehzahl
NIN und die Verbrennungsmotordrehzahl NE (nur im nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11) vorwiegend aufgrund
des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, der
durch die Ein- und Ausrückvorgänge der
beiden Kupplungsvorrichtungen vorgenommen wird, ändern.
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Die
Eingangsdrehzahl NIN und die Verbrennungsmotordrehzahl
NE (nur im nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11) ändern sich
vorwiegend aufgrund des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20,
der durch Ausrück-
und Einrückvorgänge der
beiden Kupplungsvorrichtungen vorgenommen wird, beispielsweise,
wenn die Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen in den Ausrück- und Einrückvorgängen zum Bewirken des Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 bestimmt
werden, um die Eingangsdrehzahl NIN oder
die Verbrennungsmotordrehzahl NE (nur im
nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11) in der vorbestimmten
Weise zu ändern.
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Genauso
wie die vorbestimmte Weise der Änderung
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 handelt
es sich bei der vorbestimmten Weise der Änderung der Verbrennungsmotordrehzahl
NE um eine vorbestimmte Änderungsrate NE' (= dNE/dt) der Verbrennungsmotordrehzahl NE während
des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, wobei
die vorbestimmte Änderungsrate NE' empirisch
erhalten wird, um einen ideellen Wert der Verbrennungsmotordrehzahl
NE einzurichten, der durch die Fahrzeuglaufgeschwindigkeit
V und das Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 im
nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 bestimmt wird,
beispielsweise um den besten Kompromiss zwischen eine hohen Schaltantwort
mit einem relativ hohen Wert der Änderungsrate NE', die durch
den Fahrer als angenehm empfunden wird, und einer geringen Schaltantwort
mit einem relativ geringen Wert der Änderungsrate NE', bei der tendenziell
eine einfache Reduktion des Schaltstoßes ermöglicht wird, zu ermöglichen,
nämlich
um den besten Kompromiss zwischen der Verkürzung der erforderlichen Schaltzeit und
der Verringerung des Schaltstoßes
zu ermöglichen.
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11 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung
einer Hauptsteuerungsoperation der elektronischen Steuerungsvorrichtung 40,
d. h. einer Steuerungsroutine zur Änderung des Überdrehbetrags während eines
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20.
Diese Steuerungsroutine wird wiederholt bei einer extrem kurzen
Zykluszeit von beispielsweise etwa mehreren Millisekunden bis zu
mehreren Millisekunden im Zehnerbereich ausgeführt.
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12 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der
Steueroperation, die im Flussdiagramm von 11 dargestellt
ist, wenn dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen wird,
einen Hochschaltvorgang vom der zweiten Zahnradposition in die dritte
Zahnradposition im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 vorzunehmen.
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13 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der
Steueroperation, die im Flussdiagramm von 11 dargestellt
ist, wenn dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen wird,
einen Hochschaltvorgang vom der zweiten Zahnradposition in die dritte
Zahnradposition im Sperrzustand (stufenweise veränderbaren Schaltzustand) des
Differentialbereichs 11 vorzunehmen.
-
Die
Steuerroutine wird mit Schritt S1 initiiert (wobei nachstehend auf
das Wort „Schritt" verzichtet wird),
der der Schaltvorgangs-Bestimmungseinrichtung 82 entspricht,
um zu bestimmen, ob dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen
worden ist, einen Schaltvorgang auszuführen. Diese Bestimmung wird beispielsweise
vorgenommen, indem bestimmt wird, ob die stufenweise veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54 einen Schaltbefehl erzeugt
hat, der auf die Hydrauliksteuerungseinheit 42 aus geübt werden soll,
um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 auf
der Zahnradposition auszuführen,
die basierend auf dem Fahrzeugzustand und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld,
das in 6 gezeigt ist, bestimmt wird.
-
In
dem Beispiel von 12 ist der Schaltbefehl zum
Hochschalten des Automatikgetriebebereichs 20 (stufenweise
veränderbaren
Getriebebereichs) 20 von der zweiten Zahnradposition in
die dritte Zahnradposition zu einem Zeitpunkt t1 im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Differentialzustand) des Differentialbereichs 11 (stufenlos
veränderbaren Getriebebereichs) 11 erzeugt
worden.
-
Im
Beispiel von 13 ist der Schaltbefehl zum
Hochschalten des Automatikgetriebebereichs (stufenweise veränderbaren
Getriebebereichs) 20 von der zweiten Zahnradposition in
die dritte Zahnradposition zu einem Zeitpunkt t1 im nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Sperrzustand) des Differentialbereichs (stufenlos
veränderbaren
Getriebebereichs) 11 erzeugt worden.
-
Wird
in S1 eine affirmative Bestimmung erhalten, wird der Steuerungsfluss
bei S2 entsprechend der Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 fortgesetzt,
um zu bestimmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
den Nichtdifferentialzustand (Sperrzustand) versetzt ist, d. h.,
ob der Differentialbereich (stufenlos veränderbare Getriebebereich) 11 in
den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Sperrzustand) versetzt ist. Diese Bestimmung wird
beispielsweise vorgenommen, indem bestimmt wird, ob der Fahrzeugzustand
im stufenweise veränderbaren
Schaltbereich des Schaltgrenzlinien-Kennfelds, das in 6 gezeigt
ist, liegt, in dem der Getriebemechanismus 10 in den nicht
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt werden soll.
-
Wenn
bei S2 eine affirmative Bestimmung erhalten wird, wird der Steuerungsfluss
bei S3 entsprechend der Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 und
der stufenweise veränderbaren
Schaltsteuerungseinrichtung 54 fortgesetzt, in dem der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 in einem Überdrehzu stand
der Eingangsdrehzahl NIN vorgenommen wird,
wobei sich der Einrückdruck
der Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang
und/oder der Einrückdruck
der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang
befindet, wobei die Einrückdrücke durch
die Lernsteuerung zum Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
aktualisiert worden sind. Ferner wird/werden einer oder beide der
Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen, die für
das nächste
Auftreten des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 im
nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand
des Differentialbereichs 11 aus- und eingerückt werden
sollen, auf Basis des Überdrehbetrags
F der Eingangsdrehzahl NIN zu Beginn der
Trägheitsphase
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aktualisiert. Es wird also
der Einrückdruck
des gespeicherten Lernsteuerungskennfelds entsprechend dem Verbrennungsmotordrehmoment
TE und der Fahrzeuggeschwindigkeit V während des
in Frage stehenden Schaltvorgangs aktualisiert.
-
In
dem Beispiel von 13 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 zum Zeitpunkt t1 mit einem
Abfall eines hydraulischen Ausrückdrucks
PB2 der zweiten Bremse B2, bei der es sich
um die auszurückende Kupplungsvorrichtung
handelt, initiiert. Während
einer Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t3 wird
ein hydraulischer Einrückdruck
PB1 der ersten Bremse B1 erhöht, bei
der es sich um die einzurückende
Kupplungsvorrichtung handelt. Zum Zeitpunkt t3 ist der Einrückvorgang
der ersten Bremse B1 abgeschlossen, und der Schaltvorgang ist beendet.
Der Ausrückdruck
PB2 und der Einrückdruck PB1 sind
die Drücke,
die durch die Lernsteuerung zum Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN während des gleichen
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs erhalten werden.
-
Dementsprechend
entsteht zum Zeitpunkt t2 ein Anstieg des Überdrehens der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 und
ein Anstieg des Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN zu Beginn der Trägheitsphase
des Schaltvorgangs. Auf Basis des Überdrehbetrags F wird/werden
der Einrückdruck
oder die Einrückdrücke des
entsprechenden Lernsteuerungskennfelds zur Heranziehung beim nächsten Auftritt
des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand
des Differentialbereichs 11 aktualisiert. Wenn der tatsächliche
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem unzureichenden Überlappungszustand
vorgenommen wird, während
der Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs den vorbestimmten Schwellwert überschreitet,
wird/werden beispielsweise einer der oder beide der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen, die für das nächste Auftreten des gleichen
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
aus- und eingerückt
werden sollen, zur Erhöhung
des Überlappungsbetrags
der Einrückdrücke der
beiden Kupplungsvorrichtungen, die für das nächste Auftreten des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
aus- und eingerückt
werden sollen, erhöht,
um einen Blockierzustand der Kupplungsvorrichtungen einzurichten,
um dadurch den Überdrehbetrag
F während
des nächsten
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs passend zu reduzieren. Der hydraulische
Ausrückdruck
PB2 und der hydraulische Einrückdruck
PB1 des gespeicherten Lernsteuerungskennfelds,
das dem Verbrennungsmotordrehmoment TE und
der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, werden beispielsweise
während
des in Frage stehenden Schaltvorgangs aktualisiert.
-
In
dem Beispiel von 13 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
im Sperrzustand des Differentialbereich 11 vorgenommen,
wobei die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand versetzt wird,
so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt als stufenweise
veränderbares
Getriebe funktioniert. Wenn dementsprechend die Fahrzeuggeschwindigkeit
V konstant gehalten wird, wird die Eingangsdrehzahl NIN des
Automatikgetriebebereichs 20 im Verlauf des Hochschaltvorgangs
verringert, und die Verbrennungsmotordrehzahl NE,
die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors
und die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors
werden ebenfalls verringert. In der Trägheitsphase des Schaltvorgangs des
Automatikgetriebebereichs 20 während der Zeitspanne vom Zeitpunkt
t2 bis zum Zeitpunkt t3 können der
erste Elektromotor M1 und/oder der zweite Elektromotor M2 gesteuert
werden, um die Eingangsdrehzahl NIN und/oder
die Verbrennungsmotordrehzahl NE im Verlauf
des Schaltvorgangs positiv zu senken.
-
Wenn
bei S2 eine negative Bestimmung erhalten wird, wird der Steuerungsfluss
bei S4 entsprechend der Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80, der
stufenweise ver änderbaren
Schaltsteuerungseinrichtung 54 und der Hybridsteuerungseinrichtung 52 fortgesetzt,
wobei der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 in
einem Blockierzustand vorgenommen wird, wobei sich der Einrückdruck
der Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang
und/oder der Einrückdruck
der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang
befindet, wobei die Einrückdrücke bestimmt
worden sind, um das Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
zu verhindern. In der Blockiersteuerung bei S4 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 bewirkt, wenn kein oder
ein minimales Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN stattfindet. Dementsprechend
wird die Lernsteuerung der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen, die für das
nächste
Auftreten des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aus- und eingerückt werden
sollen, die bei S3 auf Basis des Überdrehbetrags F der Eingangsdrehzahl
NIN implementiert wird, bei S4 nicht implementiert.
-
Der
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 kann in einem
deutlichen Blockierzustand bewirkt werden, wenn die Lernsteuerung
der Einrückdrücke nicht
implementiert wird. Angesichts dieser Gefahr werden die Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen für
den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in S4 auf Basis der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen bestimmt (eingestellt), die durch die Lernsteuerung
in S3 erhalten werden. Der Einrückdruck,
der bei S4 herangezogen wird, wird beispielsweise um einen empirisch
erhaltenen, vorbestimmten Betrag höher eingestellt als der Einrückdruck,
der durch die Lernsteuerung in S3 zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl
NIN aktualisiert worden ist, so dass der Überlappungsbetrag
der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtung erhöht
wird (so dass der Grad der Blockierung der Kupplungsvorrichtungen
erhöht
wird). Die Einrückdrücke, die
durch die Lernsteuerung zum Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN aktualisiert werden,
werden anhand von Lernsteuerungskennfeldern erhalten, wobei ein Kennfeld
dem Verbrennungsmotordrehmoment TE und der
Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, die am nächsten zu jenen während des
in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs liegen, der
in S4 gesteuert wird.
-
In
S4 wird/werden der erste Elektromotor M1 und/oder der zweite Elektromotor
M2 gesteuert, um die Verbrennungsmotordrehzahl NE synchron
mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 zu steuern, nämlich synchron
mit der Initiierung der Trägheitsphase
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl
NE aufgrund des Differentialbetriebs, d.
h. eines elektrisch stufenlos veränderbaren Schaltbetriebs des
Differentialbereichs in der Trägheitsphase,
im Wesentlichen konstant gehalten wird. Der Schaltbetrieb des Differentialbereich 11 wird
beispielsweise durch Ändern
des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Differentialbereichs 11 in
einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Automatikgetriebebereichs 20 gesteuert,
so dass die Verbrennungsmotordrehzahl NE im
Wesentlichen konstant gehalten wird.
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Zum
Bestimmen, ob die Trägheitsphase
in S4 initiiert wird, bestimmt die Hybridsteuerungseinrichtung 52,
ob die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang begonnen hat, eine
Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen,
die eine Änderung
der Eingangsdrehzahl NIN initiiert. Diese
Bestimmung wird beispielsweise vorgenommen, indem bestimmt wird,
ob die Ist-Eingangsdrehzahl NIN sich durch
einen empirisch vorbestimmten Betrag geändert hat, um die Initiierung
der Trägheitsphase
zu erfassen, ob ein empirisch vorbestimmter Zeitpunkt zum Erfassen des
Moments, bei dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang
begonnen hat, eine Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen,
vergangen ist, oder ob der hydraulische Übergangseinrückdruck
der Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang auf einen empirische
vorbestimmen Wert (Befehlswert) Pc erhöht worden ist, um das Moment
zu erfassen, bei dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang
begonnen hat, die Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen.
-
Im
Beispiel von 12 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 zum Zeitpunkt t1 bei einem
Abfall des hydraulischen Ausrückdrucks
PB2 der zweiten Bremse B2 initiiert, bei
der es sich um die auszurückende
Kupplungsvorrichtung handelt. Während
der Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t3 wird der
hydraulische Einrückdruck
PB1 der ersten Bremse B1, bei der es sich
um die einzurückende Kupplungsvorrichtung
handelt, erhöht,
und der Einrückvorgang
der ersten Bremse B1 wird zum Zeitpunkt t3 abgeschlossen, bei dem
der Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 beendet
wird. Der tatsächliche
hydraulische Ausrückdruck
PB2 und der hydraulische Einrückdruck
PB1 werden auf Basis des hydraulischen Ausrückdrucks
PB2 und des hydraulischen Einrückdrucks
PB1 bestimmt, die durch die Lernsteuerung
zum Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang erhalten werden, so dass die
tatsächlichen Hydraulikdrücke PB1 und PB2 um einen
empirisch vorbestimmten Betrag höher
sind als die empirisch erhaltenen Werte, so dass der Betrag der Überlappung der
Einrückdrücke (der
Grad der Blockierung der Kupplungsvorrichtungen) erhöht wird.
Die vorstehend angegebenen, durch die Lernsteuerung zum Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN erhaltenen hydraulischen
Aus- und Einrückdrücke PB2 und PB1 werden
von einem der Lernsteuerungskennfelder erhalten, wobei ein Kennfeld
dem Verbrennungsmotordrehmoment TE und der
Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, die denen während des
in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs am nächsten stehen.
-
Im
Beispiel von 12 liegt kein Anstieg des Überdrehen
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 zu
Beginn der Trägheitsphase vor,
wobei dieser Anstieg des Überdrehens
im Beispiel von 13 stattfindet. In Abwesenheit
des Überdrehens
der Eingangsdrehzahl NIN wird keine Lernsteuerung
der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen für
das nächste
Auftreten des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs implementiert.
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Im
Beispiel von 12 wird die Bestimmung, ob
die Trägheitsphase
initiiert wird, zum Zeitpunkt t2 initiiert, indem bestimmt wird,
ob die tatsächliche
Eingangsdrehzahl NIN sich um den empirisch
vorbestimmten Betrag geändert
hat, um die Initiierung der Trägheitsphase
zu erfassen, ob die empirisch bestimmte Zeit zum Erfassen des Moments,
zu dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang begonnen hat, die
Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen,
vergangen ist, oder ob der hydraulische Übergangseinrückdruck
der Kupplungsvorrichtung in seinem Einrückvorgang auf den empirisch
vorbestimmten Wert (Befehlswert) Pc erhöht worden ist, um den Moment
zu erfassen, in dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang
begonnen hat, die Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen.
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Während der
Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 im Zeitdiagramm
von 12 wird die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors durch die Differentialfunktion
des Differentialbereich 11 in der Trägheitsphase des Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 gesteuert, um das Übersetzungsverhältnis des
Differentialbereich 11 in der Richtung entgegengesetzt
zur Richtung der Änderung
des Übersetzungsverhältnis γ0 des Automatikgetriebebereichs 20 synchron
mit der Initiierung der Trägheitsphase
zum Zeitpunkt t2 zu ändern,
um eine Veränderung
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 vor
und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern,
d. h. um die Verbrennungsmotordrehzahl NE während des
Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 im Wesentlichen
konstant zu halten. In der Trägheitsphase
ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 kann der zweite Elektromotor
M2 im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 gesteuert
werden, um die Eingangsdrehzahl NIN in der
vorbestimmten Weise positiv zu ändern.
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Wenn
eine negative Bestimmung in S1 erhalten wird, d. h. wenn dem Automatikgetriebebereich 20 nicht
befohlen worden ist, einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang auszuführen, wird der
Steuerungsfluss bei S5 fortgesetzt, in dem die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 verschiedene
andere Steuerungsbetriebe ausführt,
die nicht mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in Verbindung
stehen, oder die momentane Routine wird alternativ abgeschlossen.
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In
der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ist der Differentialbereich 11 zwischen
dem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand und dem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand durch
die Differentialbegrenzungsvorrichtung in der Form der Schaltkupplung
C0 und der Schaltbremse B0 schaltbar, die betreibbar sind, um den
Betrieb des Differentialbereich 11 als das elektrisch gesteuerte,
stufenlos veränderbare
Getriebe zu begrenzen. Dementsprechend weist das Fahrzeugantriebssystem
sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffersparnis auf, die
durch das Getriebe ermöglicht
wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
variierbar ist, als auch den Vorteil einer hohen Leistungsübertragungseffizienz,
die durch eine Zahnrad-Leistungsübertragungsvorrichtung
ermöglicht
wird, die für
eine mechanische Übertragung
von Leistung ausgelegt ist.
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Wenn
der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand in einem normalen Leistungsabgabezustand des Verbrennungsmotors
während
eines Fahrbetriebs bei niedriger oder mittlerer Drehzahl oder eines
Fahrbetriebs bei geringer oder mittlerer Leistungsabgabe versetzt
ist, wird beispielsweise die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs verbessert.
Wenn der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand während
eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit hoher Drehzahl versetzt wird,
wird die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 an die
Antriebsräder
vorwiegend durch den mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen,
so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung eines
Umwandlungsverlustes einer mechanischen Energie in elektrische Energie
verbessert wird, was der Fall wäre, wenn
der Differentialbereich 11 als ein Getriebe betrieben wird,
dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
variierbar ist. Wenn der Differentialbereich 11 während eines
Fahrzustands des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe in den nicht
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, wird der Differentialbereich 11 als
ein Getriebe betrieben, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch
variierbar ist, nur wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder Leistungsabgabe
verhältnismäßig gering
oder mittel ist, so dass der erforderliche Betrag der elektrischen
Energie, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, d. h.
der maximale Betrag der elektrischen Energie, die vom ersten Elektromotor
M1 übertragen werden
muss, reduziert werden kann, wodurch ermöglicht wird, die erforderlichen
Abmessungen des ersten Elektromotors M1 und des zweiten Elektromotors
M2, an den die elektrische Energie übertragen wird, und die erforderlichen
Abmessungen des Getriebemechanismus 10 einschließlich dieser
Elektromotoren zu minimieren.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist ferner so angeordnet, dass die Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen,
die für
den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet
werden, eingestellt oder durch die Lernsteuerung bestimmt werden,
um den Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs unter der Steuerung der Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 abhängig davon zu ändern, ob
der Betrieb des Differentialbereichs 11 in den stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand oder den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt
ist. Da der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch die stufenweise
veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung 54 gesteuert wird, wobei die Einrückdrücke wie
vorstehend beschrieben eingestellt oder bestimmt werden, wird die
Erzeugung des Schaltstoßes
reduziert.
-
Die
vorliegende Ausführungsform
ist ferner so angeordnet, dass die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Überdrehbetrag der
Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs ändert, so
dass der Überdrehbetrag
geringer ist, wenn der Differentialbereich 11 in den stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, als wenn der Differentialbereich 11 in
den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird. Anders ausgedrückt wird der Überdrehbetrag
geändert,
um den Überlappungsbetrag
der Einrückdrücke der
Kupplungsvorrichtungen während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs
des Automatikgetriebebereichs 20 zu erhöhen, wenn der Differentialbereich 11 in
den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand geschaltet wird. Dementsprechend wird der Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 während seines
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereich 11 kleiner eingestellt
als im nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 synchron
mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereich 20 mit
dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 geeigneter gesteuert
werden kann.
-
Die
vorliegende Ausführungsform
ist zudem so angeordnet, dass die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 den
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 steuert,
so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
im Blockierzustand ausgeführt
wird, wenn der Differentialbereich 11 in den stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird. Dementsprechend wird der Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 während seines
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand
des Differentialbereichs 11 verringert, so dass der Schaltvorgang
des Differentialbereichs 11 synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereich 20 mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos
veränderbaren Schaltzustand
des Differentialbereichs 11 passender gesteuert werden
kann.
-
Die
vorliegende Ausführungsform
ist ferner so angeordnet, dass die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 den
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 steuert,
so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
in einem Zustand des Anstiegs des Überdrehen der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 ausgeführt wird,
wenn der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird. Dementsprechend tritt der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 in Begleitung eines Anstiegs
des Überdrehens
der Eingangsdrehzahl NIN des Automatikgetriebebereichs 20 im
nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11 auf. Die Erzeugung des
Schaltstoßes
kann durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 reduziert
werden, indem die Lernsteuerung der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen,
die für
den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang verwendet werden, passend
implementiert wird, um den Überdrehbetrag
F der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs auf einen geeigneten Wert anzupassen.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist zudem so angeordnet, dass die Hybridsteuerungseinrichtung 52 eine
Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereich 20 durch Steuern
des ersten Elektromotors M1, synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang, wenn
der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird, einschränkt. Dementsprechend wird der Überdrehbetrag
der Eingangsdrehzahl NIN während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereich 11 verhindert oder
minimiert, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 durch
die Hybridsteuerungseinrichtung 52 passender gesteuert
werden kann, indem der erste Elektromotor M1 gesteuert wird, um
eine Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl NE während des
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs,
synchron mit dem Schaltvorgang einzuschränken, wodurch die Erzeugung
des Schaltstoßes
reduziert wird.
-
Es
werden noch andere Ausführungsformen der
vorliegenden Ausführungsformen
beschrieben. In den nachstehenden Beschreibungen werden die gleichen
Bezugszeichen wie in der vorhergehenden Ausführungsform verwendet, um die
entsprechenden Elemente zu bezeichnen, auf deren Beschreibung verzichtet
wird.
-
Ausführungsform
2
-
14 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung
einer Anordnung eines Getriebemechanismus 10 in einer anderen
Ausführungsform
dieser Erfindung, und 15 ist eine Tabelle, die eine
Beziehung zwischen den Zahnradpositionen des Getriebemechanismus 70 und
den unterschiedlichen Kombinationen aus Einrückzuständen der hydraulisch betätigten Reibungskupplungsvorrichtungen
zum jeweiligen Einrichten dieser Zahnradpositionen anzeigt, während 16 ein kollineares Diagramm zur Erläuterung
eines Schaltbetriebs des Getriebemechanismus 70 ist.
-
Der
Getriebemechanismus 70 beinhaltet den Differentialbereich 11 mit
dem ersten Elektromotor M1, den Leistungsverteilungsmechanismus 16 und den
zweiten Elektromotor M2 wie in der vorhergehenden Ausführungsform.
Der Getriebemechanismus 70 beinhaltet ferner einen Automatikgetriebebereich 72 mit
drei Vorwärtsfahrpositionen.
Der Automatikgetriebebereich 72 ist zwischen dem Differentialbereich 11 und der
Abtriebswelle 22 angeordnet und ist mit dem Differentialbereich 11 durch
das Leistungsübertragungselement 18 seriell
verbunden. Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 beinhaltet
den ersten Einzelrad-Planetenradsatz 24 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von z.
B. etwa 0,418, und die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0.
Der Automatikgetriebebereich 72 beinhaltet den zweiten
Einzelrad-Planetenradsatz 26 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ2 von z.
B. etwa 0,532, und den dritten Einzelrad-Planetenradsatz 28 mit
einem Zähnezahlverhältnis ρ3 von z.
B. etwa 0,418. Das zweite Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und
das dritte Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes 28 sind einstückig als
Einheit aneinander befestigt, durch die zweite Kupplung C2 selektiv
mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden
und durch die erste Bremse B1 selektiv am Gehäuse 12 befestigt.
Der zweite Träger
CA2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und das dritte Hohlrad
R3 des dritten Planetenradsatzes 28 sind einstückig aneinander
und an der Abtriebswelle 22 befestigt. Das zweite Hohlrad
R2 ist durch die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden,
und der dritte Träger
CA3 ist durch die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 befestigt.
-
Im
Getriebemechanismus 70, der wie vorstehend beschrieben
konstruiert ist, wird entweder eine erste Zahnradposition (erste
Drehzahlposition) bis vierte Zahnradposition (vierte Drehzahlposition),
eine Rückwärtszahnradposition
(Rückwärtsfahrposition) und
eine neutrale Position selektiv durch Einrückvorgänge einer entsprechenden Kombination
der Reibungskupplungsvorrichtungen eingerichtet, die aus 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
sind, wie in der Tabelle von 5 angezeigt
ist. Diese Zahnradpositionen weisen jeweilige Übersetzungsverhältnisse γ (Antriebswellendrehzahl
N14/Abtriebswellendrehzahl NOUT)
auf, die sich als geometrische Reihe verändern. Insbesondere ist zu
beachten, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16,
der mit der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 versehen ist, selektiv durch
Einrücken
der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Schaltzustand
mit einem festen Übersetzungsverhältnis versetzt
werden kann, in dem der Mechanismus 16 als ein Ge triebe
mit einem festen Übersetzungsverhältnis oder
-verhältnissen betreibbar
ist, sowie in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand,
in dem der Mechanismus 16 als das vorstehend beschriebene
stufenlos veränderbare Getriebe
betreibbar ist. Im vorliegenden Getriebemechanismus 70 besteht
daher ein stufenweise veränderbares
Getriebe aus dem Getriebebereich 12 und dem Differentialbereich 11,
der durch Einrücken
der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Schaltzustand
mit dem festen Übersetzungsverhältnis versetzt
wird. Ferner besteht ein stufenlos veränderbares Getriebe aus dem
Getriebebereich 12 und dem Differentialbereich 11,
der in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, wobei weder die Schaltkupplung C0 noch
die Bremse B0 eingerückt
werden. In anderen Worten wird der Getriebemechanismus 70 in
den stufenweise veränderbaren Schaltzustand
geschaltet, indem entweder die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse
B0 eingerückt
wird, und in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand,
indem sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0
ausgerückt
werden.
-
Wenn
der Getriebemechanismus 70 als das stufenweise veränderbare
Getriebe funktioniert, wird beispielsweise die erste Zahnradposition
mit dem höchsten Übersetzungsverhältnis γ1 von etwa
2,804 durch die Einrückvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse
B2 eingerichtet, und die zweite Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ2 von etwa
1,531, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ1, wird beispielsweise
durch die Einrückvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1 eingerichtet, wie in 15 gezeigt
ist. Ferner wird die dritte Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ3 von etwa
1,00, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ2, beispielsweise durch
Einrückvorgänge der
Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung
C2 eingerichtet, und die vierte Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ4 von etwa
0,705, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ3, wird beispielsweise
durch Einrückvorgänge der
ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse
B0 eingerichtet. Ferner wird beispielsweise die Rückwärtszahnradposition
mit dem Übersetzungsverhältnis γR von etwa
0,393, das zwischen den Übersetzungsverhältnissen γ1 und γ2 liegt, durch
Einrückvorgänge der zweiten
Kupplung C2 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet. Die neutrale Position
N wird durch Einrücken
von nur der Schaltkupplung C0 eingerichtet.
-
Wenn
hingegen der Getriebemechanismus 70 als das stufenlos veränderbare
Getriebe funktioniert, werden die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse
B0 hingegen beide ausgerückt,
wie in 15 angezeigt ist, so dass der
Differentialbereich 11 als das stufenlos veränderbare
Getriebe funktioniert, während
der Automatikgetriebebereich 72, der mit dem Differentialbereich 11 seriell
verbunden ist, als das stufenweise veränderbare Getriebe funktioniert, wodurch
die Drehzahl der Drehbewegung, die an den Automatikgetriebebereich 72 übertragen
wird, der in die erste bis dritte Zahnradposition versetzt ist,
nämlich
die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18,
stufenlos geändert
wird, so dass das Übersetzungsverhältnis des
Getriebemechanismus 70, wenn der Automatikgetriebebereich 72 in
eine der Zahnradpositionen versetzt wird, über einen vorbestimmten Bereich
stufenlos veränderbar
ist. Dementsprechend ist das Gesamtübersetzungsverhältnis des
Automatikgetriebebereich 72 über den benachbarten Zahnradpositionen
stufenlos veränderbar,
wodurch das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 70 insgesamt
stufenlos veränderbar
ist.
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16 ist in kollineares Diagramm, das durch gerade
Linien eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in
einer jeweiligen der Zahnradpositionen des Getriebemechanismus 70, der
aus dem Differentialbereich 11 besteht, der als der stufenlos
veränderbare
Schaltbereich oder erste Schaltbereich funktioniert, und des Automatikgetriebebereichs 72,
der als der stufenweise veränderbare Schaltbereich
oder zweite Schaltbereich funktioniert, anzeigt. Das kollineare
Diagramm von 16 zeigt die Drehzahlen der
einzelnen Elemente des Leistungsverteilungsmechanismus 16 an,
wenn die Schaltkupplung C0 und die Bremse B0 beide ausgerückt sind,
und die Drehzahlen von jenen Elementen, wenn die Schaltkupplung
C0 oder die Bremse B0 eingerückt
sind, wie in der vorhergehenden Ausführungsform der Fall ist.
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In 16 stellen vier vertikale Linien Y4, Y5, Y6 und
Y7, die dem Automatikgetriebebereich 72 entsprechen und
in der rechten Richtung angeordnet sind, jeweils die relativen Drehzahlen
eines vierten Drehelements (vierten Elements) RE4 in der Form des
zweiten und dritten Sonnenrads S2, S3, die einstückig miteinander verbunden
sind, eines fünften Drehelements
(fünften
Elements) RE5 in der Form des dritten Trägers CA3, eines sechsten Drehelements
(sechsten Elements) RE6 in der Form des zweiten Trägers CA2
und des Hohlrads R3, die einstückig
miteinander verbunden sind, und eines siebten Drehelements (siebten
Elements) RE7 in der Form des zweiten Hohlrads R2 dar. Im Automatikgetriebebereich 72 ist
das vierte Drehelement RE4 durch die zweite Kupplung C2 selektiv
mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden
und ist durch die erste Bremse B1 selektiv am dem Gehäuse 12 befestigt,
und das fünfte
Drehelement RE5 ist durch die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse verbunden.
Das sechste Drehelement RE6 ist an der Abtriebswelle 22 des
Automatikgetriebebereich 72 befestigt, und das siebte Drehelement
RE7 ist durch die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden.
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Wenn
die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 eingerückt sind,
wird der Automatikgetriebebereich 72 in die erste Zahnradposition
versetzt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der ersten Zahnradposition
wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6,
die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 anzeigt, das an der
Abtriebswelle 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) anzeigt,
und der horizontalen Linie X2 passiert, und durch einen Schnittpunkt
zwischen der vertikalen Linie Y5, die die Drehzahl des fünften Drehelements
RE5 (CA3) anzeigt, und der horizontalen Linie X1 anzeigt, wie in 16 gezeigt ist. Desgleichen wird die Drehzahl
der Abtriebswelle 22 in der zweiten Zahnradposition, die durch
die Einrückvorgänge der
ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, durch
einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten geraden Linie L2, die
durch jene Einrückvorgänge bestimmt wird,
und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements
RE6 (CA2, R3) anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt
ist, dargestellt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in
der dritten Drehzahlposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1
und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird durch einen
Schnittpunkt zwischen einer geneigten Linie L3, die durch diese
Einrückvorgänge bestimmt
wird, und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten
Drehelements RE6, das an der Abtriebswelle 22 befestigt
ist, anzeigt, dargestellt. In der ersten bis dritten Zahnradposition,
in der die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand versetzt wird,
wird das siebte Drehelement RE7 mit der gleichen Drehzahl NE gedreht, wobei die Antriebskraft vom Differentialbereich 11 aufgenommen
wird. Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird,
wird das sechste Drehelement RE6 mit einer Drehzahl gedreht, die
höher ist
als die Verbrennungsmotordrehzahl NE, wobei die Antriebskraft vom
Differentialbereich 11 aufgenommen wird. Die Drehzahl der
Abtriebswelle 22 in der vierten Zahnradposition, die durch
die Einrückvorgänge der
ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse
B0 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunk zwischen einer
horizontalen Linie L4, die durch die Einrückvorgänge bestimmt wird, und der
vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6,
das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, anzeigt, dargestellt.
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Der
Getriebemechanismus 7 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
besteht ebenfalls aus dem Differentialbereich 11, der als
der stufenlos veränderbare
Schaltbereich oder erste Schaltbereich funktioniert, und dem Automatikgetriebebereich 72, der
als der stufenweise veränderbare
(Automatik-)Schaltbereich oder zweite Schaltbereich funktioniert,
und die Abtriebswelle 22 ist mit dem dritten Elektromotor
M3 versehen, so dass der vorliegende Getriebemechanismus 70 Vorteile
aufweist, die jenen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
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Ausführungsform
3
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17 zeigt ein Beispiel eines Kippschalters 44 (der
nachstehend als „Schalter 44" bezeichnet wird),
der als eine Schaltzustandsauswählvorrichtung
funktioniert, die manuell betreibbar ist, um den Differentialzustand
(Nichtsperrzustand) des Leistungsverteilungsmechanismus 16 auszuwählen, d.
h. um den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand oder den stufenweise veränderbaren Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 auszuwählen. Dieser Schalter 44 erlaubt
dem Benutzer, den gewünschten Schaltzustand
während
des Fahrbetriebs des Fahrzeugs auszuwählen. Der Schalter 44 weist
eine Fahrbetriebstaste für
ein stufenlos veränderbares
Schalten mit der Aufschrift „stufenlos
veränderbar" zum Fahren des Fahrzeugs
im stufenlos veränderbaren Schaltzustand
auf, und eine Fahrbetriebstaste für ein stufenweise veränderbares
Schalten mit der Aufschrift „stufenweise
veränderbar" zum Fahren des Fahrzeugs
im stufenweise veränderbaren
Schaltzustand, wie in 17 gezeigt ist. Wenn die Fahrbetriebstaste
für ein
stufenlos veränderbares
Schalten durch den Benutzer gedrückt
wird, wird der Schalter 44 in die stufenlos veränderbare
Position zum Auswählen
des stufenlos veränderbaren
Schaltzustands versetzt, in dem der Getriebemechanismus 10 als das
elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar
ist. Wenn die Fahrbetriebstaste für ein stufenweise veränderbares
Schalten durch den Benutzer gedrückt
wird, wird der Schalter 44 in eine stufenweise veränderbare
Schaltposition zum Auswählen
im stufenweise veränderbaren
Schaltzustand versetzt, in dem der Getriebemechanismus als das stufenweise
veränderbare
Getriebe betreibbar ist.
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In
den vorhergehenden Ausführungsformen wird
der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 auf Basis
des Fahrzeugzustands und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld automatisch
geschaltet, das in 6 mittels eines Beispiels gezeigt
ist. Der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10, 70 kann
durch manuelle Betätigung
des Schalters 44 anstelle oder neben dem automatischen
Schaltbetrieb geschaltet werden. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 kann
nämlich
angeordnet sein, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand oder den stufenweise veränderbaren Schaltzustand zu
versetzen, abhängig
davon, ob der Schalter 44 in die stufenlos veränderbare Schaltposition
oder die stufenweise Schaltposition versetzt ist. Der Benutzer betätigt beispielsweise
den Schalter 44 manuell, um den Getriebemechanismus 10 in
den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand zu versetzen, wenn der Benutzer möchte, dass der Getriebemechanismus 10 als
ein stufenlos veränderbares
Getriebe arbeitet, oder die Kraftstoffersparnis des Verbrennungsmotors
verbessern möchte,
oder alternativ in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand, wenn
der Benutzer eine rhythmische Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl
infolge eines Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebes wünscht.
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Der
Schalter 44 kann eine neutrale Position aufweisen, in der
weder der stufenlos veränderbare noch
der stufenweise veränderbare
Schaltzustand ausgewählt
werden. In diesem Fall kann der Schalter 44 in seine neutrale
Position versetzt werden, wenn der Benutzer den gewünschten
Schaltzustand nicht ausgewählt
hat oder möchte,
dass der Getriebemechanismus 10 automatisch in entweder
den stufenlos veränderbaren
oder stufenweise veränderbaren Schaltzustand
versetzt wird.
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Wenn
der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 nicht automatisch
ausgewählt
wird, sondern durch eine manuelle Betätigung des Schalters 44 manuell
ausgewählt
wird, wird Schritt S2 im Flussdiagramm von 11 so
formuliert, dass die Bestimmung bezüglich dessen, ob er Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
den Nichtdifferentialzustand versetzt ist, d. h., ob der Differentialbereich 11 in
den nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, abhängig
davon vorgenommen wird, ob der Schalter 44 betätigt worden
ist, um den Nichtdifferentialzustand des Leistungsverteilungsmechanismus 16 auszuwählen, d.
h. den stufenweise veränderbaren
Schaltzustand des Differentialbereichs 11.
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Obgleich
die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben
worden sind, ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung anderweitig
verkörpert
sein kann.
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In
den vorhergehenden Ausführungsformen nimmt
die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 eine
Erhöhung
der Einrückdrücke der
ausgerückten
Kupplungsvorrichtung und eingerückten
Einrückkupplungsvorrichtung
vor, die für
den nächsten Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang
des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet werden, um den Überdrehbetrag
F um einen geeigneten Betrag zu reduzieren, wenn der Überdrehbetrag
F im vorliegenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang größer ist als
der vorbestimmte Wert. Die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 kann
jedoch angeordnet sein, um eine Echtzeitsteuerung des Überdrehbetrags
F der Eingangdrehzahl NIN neben der vorstehend
angegebenen Lernsteuerung zu implementieren. Die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 kann
beispielsweise eine Drehmomentreduktions-Steuerungseinrichtung (nicht
gezeigt) zum Reduzieren des Drehmoments beinhalten, das an die Antriebsräder 38 übertragen
werden soll.
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Die
Drehmomentreduktions-Steuerungseinrichtung ist beispielsweise angeordnet,
um einen Verbrennungsmotordrehmomentreduzierbefehl an die Hybridsteuerungseinrichtung 52 anzulegen,
um den Öffnungswinkel
des elektronischen Drosselventils 96 oder den Kraftstoffzufürungsbetrag
durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 zu reduzieren,
oder den Zündsteuerzeitpunkt
des Verbrennungsmotors 8 durch die Zündvorrichtung 99 zu
verzögern,
um dadurch beispielsweise das Verbrennungsmotordrehmoment TE zu reduzieren und um beispielsweise das an
die Antriebsräder 38 zu übertragende
Drehmoment, das Eingangsdrehmoment TIN des
Automatikgetriebebereiches 20 oder das Abgabedrehmoment TOUT des Automatikgetriebebereichs 20 zu
reduzieren. Die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung kann so
angeordnet sein, um einen Elektromotordrehmomentreduzierbefehl neben
dem oder anstelle des Verbrennungsmotordrehmomentreduzierbefehls
an die Hybridsteuerungseinrichtung 52 anzulegen, um den
zweiten Elektromotor M2 durch den Inverter 58 zu steuern,
um ein Rückwärtsfahrdrehmoment
oder ein regeneratives Bremsmoment zu erzeugen, während die
elektrische Energiespeichervorrichtung 60 aufgeladen wird,
um dadurch das Drehmoment zu reduzieren, das an die Antriebsräder 38 übertragen
werden soll. Die Drehmomentreduktions-Steuerungseinrichtung schränkt den Überdrehbetrag
F der Eingangdrehzahl NIN durch Reduzieren des
Drehmoments ein, das an die Antriebsräder 38 übertragen
werden soll, wenn der Überdrehbetrag
F der Eingangdrehzahl NIN größer als
der vorbestimmte Wert ist.
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Die
Schaltsteuerungseinrichtung 50 in den veranschaulichten
Ausführungsformen
ist so angeordnet, um die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse
B0 vollständig
einzurücken,
um den Differentialbereich 11 in den Nichtdifferentialzustand
(Sperrzustand) zu versetzen, in dem der Differentialbereich 11 die
Differentialfunktion nicht ausführt,
um dadurch den Betrieb des Differentialbereichs 11 als
das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe (Differentialvorrichtung)
zu begrenzen. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 kann jedoch
angeordnet sein, um die Drehmomentkapazität der Schaltkupplung C0 oder
der Schaltbremse B0 zu steuern, um beispielsweise die Schaltkupplung
C0 oder die Schaltbremse B0 zum Begrenzen des Betriebs des Differentialbereichs 11 als
die elektrisch gesteuerte Differentialvorrichtung teilweise einzurücken, um
dadurch den Differentialbereich 11 in den Nichtdifferentialbereich
(Sperrzustand) zu versetzen. Genauer gesagt kann die Schaltsteuerungseinrichtung 50 so
angeordnet sein, dass sie die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse
B0 teilweise einrückt,
um ein Teileinrückdrehmoment
zu übertragen,
das mit dem Drehmoment zusammenwirkt, das durch den ersten Elektromotor
M1 erzeugt wird, um ein Reaktionsdrehmoment in Bezug auf das Verbrennungsmotordrehmoment
TE zu erzeugen, das durch den Differentialbereich 11 aufgenommen
wird, während
der Betrieb des Differentialbereichs 11 als das elektrisch gesteuerte,
stufenlos veränderbare
Getriebe (Differentialvorrichtung) erlaubt wird.
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In
der vorstehend beschriebenen Anordnung kann der Differentialbereich 11 das
Verbrennungsmotordrehmoment TE aufnehmen,
das die vorbestimmte Obergrenze TE1 überschreitet, der die Drehmomentkapazität des ersten
Elektromotors M1 standhalten kann. Diese Anordnung ermöglicht es, die
Leistungsabgabe des Differentialbereichs 11 zu erhöhen, ohne
die maximale Drehmomentkapazität des
ersten Elektromotors M1 zu erhöhen
zu müssen, d.
h. ohne die erforderlichen Abmessungen des ersten Elektromotors
M1 zu vergrößern.
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Ferner
muss der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsdrehmoment in Bezug
auf das gesamte Verbrennungsmotordrehmoment TE,
das durch den Differentialbereich 11 aufgenommen wird,
nicht standhalten können,
da die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 in der vorliegenden
Anordnung nicht in den ausgerückten
Zustand versetzt wird. Dementsprechend ist es möglich, einen Prozentsatz eines
Anteils des Verbrennungsmotordrehmoments TE zu
reduzieren, dem der erste Elektromotor M1 in Bezug auf das gesamte
Eingangdrehmoment TE, das durch den Differentialbereich 11 aufgenommen
wird, widerstehen können
sollte, wodurch ermöglicht
wird, die Abmessungen des ersten Elektromotors 1 zu reduzieren,
wodurch die Dauerhaftigkeit des ersten Elektromotors M1 verbessert
wird, oder den Betrag der elektrischen Energie, die vom ersten Elektromotor
M1 an den zweiten Elektromotor M2 geliefert wird, zu reduzieren,
wodurch auch die Dauerhaftigkeit des zweiten Elektromotors M2 verbessert
wird.
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Ferner
kann die Schaltsteuerungseinrichtung 50 angeordnet sein,
um die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 ungeachtet dessen
teilweise einzurücken,
ob die Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet,
in dem der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt werden sollte, oder im stufenweise veränderbaren
Schaltbereich, in dem der Differentialbereich 11 in den
nicht stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt werden sollte.
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In
den vorhergehenden Ausführungsformen wird
der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 in seinem
Differentialzustand gesteuert, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl
NE im Wesentlichen während des Schaltvorgangs des
Automatikgetriebebereichs 20 konstant gehalten wird, d.
h., um eine Veränderung
des Gesamtübersetzungsverhältnisses des
Getriebemechanismus 10 zu verhindern, wie im Zeitdiagramm
von 12 angezeigt ist. Die Verbrennungsmotordrehzahl
NE muss jedoch im Wesentlichen nicht konstant
gehalten werden, doch die Veränderung
der Verbrennungsmotordrehzahl NE kann so
eingeschränkt
werden, dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT stufenlos
geändert
wird. Diese Modifizierung genießt
gewissermaßen
den Vorteil dieser Erfindung.
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In
den vorhergehenden Ausführungsformen ist
die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist angeordnet, um den
Schaltvorgang des Differentialbereichs 11, der in den stufenlos
veränderbaren
Schaltzustand versetzt ist, während
des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 54 unter
der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 zu
steuern, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl NE z.
B. im Wesentlichen konstant gehalten wird, um eine kontinuierliche
Veränderung
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und
nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 für den Zweck
der Reduzierung des Schaltstoßes und
zur Verbesserung der Kraftstoffersparnis sicherzustellen. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 kann jedoch
angeordnet sein, um den Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 zu
steuern, um eine schrittweise (nicht kontinuierliche) Änderung,
und nicht die kontinuierliche Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu erlauben,
wenn der Fahrer sich mit einer hohen Schaltantwort besser fühlt.
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Wenn
der Automatikgetriebebereich 20 infolge einer Veränderung
des erforderlichen Abgabedrehmoments TOUT,
das beispielsweise durch einen raschen Betätigungs- oder Loslassvorgang des Fahrpedals
bewirkt wird, geschaltet wird, ist es wünschenswert, die Schaltantwort
durch eine stufenweise (nicht kontinuierliche) Veränderung
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu verbessern.
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Wenn
der erforderliche Änderungsbetrag des
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach
dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 gering
oder im Wesentlichen gleich null ist, ist es wünschenswert, das tatsächliche
Gesamtübersetzungsverhältnis γT vor und
nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 kontinuierlich
zu ändern,
um den Schaltstoß zu
reduzieren und die Kraftstoffersparnis zu verbessern, und nicht
um die Schaltantwort zu verbessern. Wenn der erforderliche Änderungsbetrag
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und
nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 groß ist, ist
es wünschenswert,
das tatsächliche
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und
nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 nicht
kontinuierlich zu ändern,
d. h. eine schrittweise Änderung
des tatsächlichen
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu bewirken.
Von einem anderen Standpunkt aus betrachtet, fühlt sich der Fahrer mit einer
schrittweisen Veränderung
des tatsächlichen
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT wohl, wenn
beispielsweise der erforderliche Veränderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und
nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 bei einem
raschen Betätigungs- und Freigabevorgang des
Fahrpedals groß ist.
In diesem Fall ist es daher wünschenswert,
eine schrittweise Veränderung
des tatsächlichen
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT durch Bewirken
einer schrittweisen Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebebereichs 20 zu
bewirken.
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Genauer
gesagt ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet,
um den Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 ohne Synchronisation,
d. h. unabhängig
vom Schalten des Automatikgetriebebereichs 20, zu steuern,
um das Gesamtübersetzungsverhältnis γT hin zum
Sollwert zu ändern,
und nicht um das Gesamtübersetzungsverhältnisses γT durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Differentialbereichs 11 gemäß einer Änderung
des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebebereichs 20 synchron
mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20,
während
des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 unter
der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54,
kontinuierlich zu ändern, wenn
der erforderliche Änderungsbetrag
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT groß ist und wenn
die Differentialzustands-Bestimmungseinrichtung 82 bestimmt,
dass der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine Veränderung des
tatsächlichen
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT hin zum
Sollwert, indem die schrittweise Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet wird und eine
Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses
des Differentialbereichs 11 zu (von) der Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses
des Automatikgetriebebereichs 20 addiert (subtrahiert)
wird. Dementsprechend kann das tatsächliche Gesamtübersetzungsverhältnis γT schrittweise
vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 geändert werden,
so dass die Schaltantwort verbessert wird.
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Der
erforderliche Änderungsbetrag
des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT überschreitet
einen vorbestimmten Wert, wenn das Fahrpedal um einen hohen Betrag
betätigt
oder freigegeben wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, eine nicht kontinuierliche
Veränderung,
nämlich
eine schrittweise Veränderung
des tatsächlichen
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vorzunehmen.
Der vorstehend angegebene, vorbestimmte Wert ist ein Schwellwert, der
empirisch erhalten und bei dessen Überschreitung berücksichtigt
wird, dass der Fahrer sich mit der nicht kontinuierlichen oder schrittweisen Änderung des
tatsächlichen
Gesamtübersetzungsverhältnisses γT wohler
fühlt.
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In
den vorhergehenden Ausführungsformen ist
die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 (Schritt S2
von 11) ist so konfiguriert, um
die Bestimmung vorzunehmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
den Sperrzustand versetzt ist oder nicht, indem bestimmt wird, ob
der der Fahrzeugzustand im stufenweise veränderbaren Schaltzustand liegt,
der durch das Schaltgrenzlinien-Kennfeld dargestellt wird, das in 6 beispielhaft
gezeigt ist. Die Bestimmung durch die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84,
ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Sperrzustand
versetzt wird oder nicht, kann auf Basis der Bestimmung durch die
Schaltsteuerungseinrichtung 50 dahingehend vorgenommen
werden, ob der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise
veränderbaren
oder stufenlos veränderbaren
Schaltzustand versetzt werden soll.
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In
den veranschaulichten Ausführungsformen
ist der Getriebemechanismus 10, 70 zwischen seinem
stufenlos veränderbaren
Schaltzustand und dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand schaltbar
durch selektives Versetzen des Differentialbereichs 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16) in
entweder seinen Differentialzustand, in dem der Differentialbereich
als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar
ist, oder seinen Nichtdifferentialzustand (Sperrzustand), in dem der
Differentialbereich 11 nicht als das stufenweise veränderbare
Getriebe betreibbar ist. Der in seinem Differentialzustand versetzte
Differentialbereich 11 kann als das stufenweise veränderbare
Getriebe betreibbar sein, dessen Übersetzungsverhältnis schrittweise
und nicht stufenlos veränderbar
ist. In anderen Worten entsprechen die Differential- und Nichtdifferentialzustände des
Differentialbereichs 11 jeweils nicht den stufenlos veränderbaren
und stufenweise veränderbaren
Schaltzuständen
des Getriebemechanismus 10, 70, und daher muss
der Differentialbereich 11 nicht zwischen den stufenlos
veränderbaren
und stufenweise veränderbaren
Schaltzuständen veränderbar
sein. Das Prinzip der Erfindung ist auf einen beliebigen Getriebemechanismus 10, 70 (Differentialbereich 11 oder
Leistungsverteilungsmechanismus 16) anwendbar, der zwischen
den Differential- und
Nichtdifferentialzuständen
schaltbar ist.
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Im
Leistungsverteilungsmechanismus 16 in der veranschaulichten
Ausführungsformen
ist der erste Träger
CA1 am Verbrennungsmotor 8 befestigt, und das erste Sonnenrad
S1 ist am ersten Elektromotor M1 befestigt, während das erste Hohlrad R1 am
Leistungsverteilungselement 18 befestigt ist. Diese Anordnung
ist nicht unbedingt erforderlich. Der Verbrennungsmotor 8,
der erste Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 können an
beliebigen anderen Elementen befestigt sein, die aus den drei Elementen
CA1, S1 und R1 des ersten Planetenradsatzes 24 ausgewählt sind.
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Obgleich
der Verbrennungsmotor 8 direkt an der Antriebswelle 14 in
den veranschaulichten Ausführungsformen
befestigt ist, kann der Verbrennungsmotor 8 durch ein geeignetes
Element wie Zahnräder
und einen Riemen wirksam mit der Antriebswelle 14 verbunden
sein und muss nicht koaxial mit der Antriebswelle 14 angeordnet
sein.
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In
den veranschaulichten Ausführungsformen
sind der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor M2 koaxial
mit der Antriebswelle 14 angeordnet und jeweils am ersten
Sonnenrad S1 und dem Leistungsübertragungselement 18 befestigt. Diese
Anordnung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Der erste und
der zweite Elektromotor M1, M2 können
jeweils durch Zähnräder oder
Riemen wirksam mit dem ersten Sonnenrad S1 und dem Leistungsübertragungselement 18 oder
der Antriebswelle 20 verbunden sein. Obwohl der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in
den veranschaulichten Ausführungsformen
mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 versehen ist,
muss der Leistungsverteilungsmechanismus 16 nicht mit sowohl der
Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 versehen sein. Obgleich
die Schaltkupplung C0 angeordnet ist, um das erste Sonnenrad S1
und den ersten Träger
CA1 selektiv miteinander zu verbinden, kann die Schaltkupplung C0
angeordnet sein, um das erste Sonnenrad S1 und das erste Hohlrad
R1 selektiv miteinander zu verbinden, oder um den ersten Träger CA1
und das erste Hohlrad R1 selektiv miteinander zu verbinden. Die
Schaltkupplung C0 kann somit angeordnet sein, um beliebige zwei
Elemente von den drei Elementen des ersten Planetenradsatzes 24 zu
verbinden.
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Obgleich
die Schaltkupplung C0 eingerückt wird,
um die neutrale Position N im Getriebemechanismus 10, 70 in
den veranschaulichten Ausführungsformen
einzurichten, muss die Schaltkupplung C0 nicht eingerückt werden,
um die neutrale Position einzurichten.
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Die
hydraulisch betätigten
Reibungskupplungsvorrichtungen, die als die Schaltkupplung C0, die
Schaltbremse B0 etc. in den veranschaulichten Ausführungsformen
verwendet werden, können durch
eine Magnetkraft-, Elektromagnet- oder eine mechanische Kupplungsvorrichtung
wie eine Pulverkupplung (Magnetpulverkupplung), eine Elektromagnetkupplung
und eine eingreifende Klauenkupplung ersetzt werden.
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Obgleich
der zweite Elektromotor M2 mit dem Leistungsübertragungselement 18 in
den veranschaulichten Ausführungsformen
verbunden ist, kann der zweite Elektromotor M2 mit einem Drehelement
des Automatikgetriebebereichs 20, 72 verbunden
sein.
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In
den veranschaulichten Ausführungsformen
ist der Automatikgetriebebereich 20, 72 im Leistungsübertragungsweg
zwischen den Antriebsrädern 38 und
dem Leistungsübertragungselement 18 angeordnet,
bei dem es sich um das Abgabeelement des Differentialbereichs 11 oder
des Leistungsverteilungsmechanismus 16 handelt. Der Automatikgetriebebereich 20, 72 kann
durch eine beliebige andere Leistungsübertragungsvorrichtung wie
einen Automatikgetriebebereich 20 ersetzt werden, bei dem
es sich um ein Dauereingriffgetriebe mit zwei parallelen Achsen
handelt, das als manuelles Getriebe hinreichend bekannt ist und
das durch Auswählzylinder und
Schaltzylinder automatisch geschaltet wird.
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Obgleich
der Automatikgetriebebereichs 20 72 in den vorhergehenden
Ausführungsformen
mit dem Differentialbereich 11 durch das Leistungsübertragungselement 18 seriell
verbunden ist, kann der Automatikgetriebebereich 20, 72 koaxial
mit einer parallel zur Antriebswelle 14 verlaufenden Vorgelegewelle
angeordnet sein oder auf dieser montiert sein. In diesem Fall sind
der Differentialbereich 11 und der Automa tikgetriebebereich 20, 72 durch
eine passende Leistungsübertragungsvorrichtung
oder einen Satz von zwei Leistungsübertragungselementen wie einem
Paar von Vorgelegerädern
und einer Kombination aus Kettenrad und Kette wirksam miteinander verbunden.
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Der
Leistungsverteilungsmechanismus 16, der in den vorhergehenden
Ausführungsformen
als ein Differentialmechanismus angeordnet ist, kann durch eine
Differentialgetriebevorrichtung ersetzt werden, die ein durch den
Verbrennungsmotor 8 angetriebenes kleines Zahnrads und
ein Paar von Kegelrädern,
die in das kleine Zahnrad eingreifen und die jeweils betriebswirksam
mit dem ersten Elektromotor M1 und dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden
sind, beinhaltet.
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Obgleich
der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den veranschaulichten
Ausführungsformen
aus einem Planetenradsatz 24 besteht, kann er aus zwei
oder mehreren Planetenradsätzen
bestehen, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als
Getriebe mit drei oder mehr Zahnradpositionen im Nichtdifferentialzustand
(Schaltzustand mit festem Drehzahl) betreibbar ist.
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In
den veranschaulichten Ausführungsformen
ist die manuell betreibbare Schaltvorrichtung 46 mit dem
Schalthebel 48 versehen, der manuell betätigt werden
kann, um eine von einer Mehrzahl von Betriebspositionen auszuwählen. Der
Schalthebel 48 kann jedoch durch Druckschalter, einen Schiebe- oder
andersartigen Schalter ersetzt werden, der manuell betätigbar ist,
um einen gewünschte
von einer Mehrzahl von Betriebspositionen auszuwählen, oder durch Vorrichtungen,
die nicht per Hand betätigt
werden, wie eine Vorrichtung, die als Reaktion auf die Stimme des
Fahrers betätigt
wird oder per Fuß bedient
wird, um eine von einer Mehrzahl von Betriebspositionen auszuwählen. Obwohl
der Schalthebel 48 eine manuelle Vorwärtsfahrposition M zum Auswählen der
Anzahl der Vorwärtsfahr-Zahnradpositionen aufweist,
die zum automatischen Schalten des Automatikgetriebebereichs 20 72 verfügbar sind,
kann der in die manuelle Vorwärtsfahrposition
M versetzte Schalthebel 48 verwendet werden kann, um den
Automatikgetriebebereichs 20, 72 innerhalb des
Bereichs von der ersten Zahnradposition bis zur vierten Zahnradposition
manuell zu schalten, indem der Schalthebel 48 von der Position
M zur Hochschaltposition „+" oder Rückschaltposition „–„ betätigt wird.
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Obgleich
der Schalter 44 in den vorhergehenden Ausführungsformen
ein Kippschalter ist, kann der Kippschalter 44 durch einen
einzelnen Tastschalter, zwei Tastschalter, die selektiv in die betätigten Positionen
gedrückt
werden, einen Hebelschalter, einen Schiebeschalter oder eine beliebige
andere Schalterart oder Schaltvorrichtung ersetzt werden, die betätigbar sind,
um einen gewünschten
aus entweder dem stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Differentialzustand) oder dem stufenweise veränderbaren
Schaltzustand (Nichtdifferentialzustand) auszuwählen. Der Kippschalter 44 kann
eine neutrale Position aufweisen, muss aber nicht. Wenn der Kippschalter 44 nicht
die neutrale Position aufweist, kann ein zusätzlicher Schalter vorgesehen
sein, um den Kippschalter 44 freizugeben und zu sperren.
Die Funktion dieses zusätzlichen
Schalters entspricht der neutralen Position des Kippschalters 44.
Der Kippschalter 44 kann durch eine Schaltvorrichtung ersetzt werden,
die durch die Stimme, die durch den Fahrer erzeugt wird, oder den
Fuß des
Fahrers und nicht per Hand betreibbar ist, um entweder einen stufenlos veränderbaren
Schaltzustand (Differentialzustand) oder den stufenweise veränderbaren
Zustand (Nichtdifferentialzustand) auszuwählen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen der Erfindung
nur zu Veranschaulichungszwecken beschrieben worden sind, und dass die
vorliegende Erfindung mit verschiedenen Veränderungen und Modifizierungen
verkörpert
werden kann, die für
Fachleute offenbar sind.
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Zusammenfassung
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Es
wird eine Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem
geschaffen, das (a) einen Differentialbereich (11) mit
einem Differentialmechanismus (16), der betreibbar ist,
um eine Leistungsabgabe von einem Verbrennungsmotor (8)
an einen ersten Elektromotor (M1) und ein Leistungsübertragungselement
(18), einen zweiten Elektromotor (M2), der in einem Leistungsübertragungsweg
zwischen dem Leistungsübertragungselement
und einem Fahrzeugantriebsrad (38) angeordnet ist, zu übertragen,
und einer Schaltkupplung (C0) und einer Schaltbremse (B0), die in
dem Differentialmechanismus (16) angeordnet sind, und die
betreibbar sind, um eine Differentialfunktion des Differentialbereichs
(11) zu begrenzen, und (b) ein stufenweise veränderbares
Getriebe (20; 72) beinhaltet, das einen Teil des Leistungsübertragungswegs
bildet und betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch
einen Ausrückvorgang
einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung
auszuführen,
wobei die Steuerungsvorrichtung eine stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung
(54) beinhaltet, die konfiguriert ist, um einen Überdrehbetrag
einer Eingangsdrehzahl (NIN) des Automatikgetriebebereichs (20; 72)
während
des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs abhängig davon zu ändern, ob
die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Schaltkupplung
und Bremse begrenzt werden.
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- 8
- Verbrennungsmotor
- 10,
70
- Getriebemechanismus
(Antriebssystem)
- 11
- Differentialbereich
(stufenlos veränderbarer
Getriebebereich)
- 16
- Leistungsverteilungsmechanismus
(Differentialmechanismus)
- 18
- Leistungsübertragungselement
- 20,
72
- Automatikgetriebebereich
(stufenweise veränderbarer
Getriebebereich)
- 38
- Antriebsräder
- 40
- Elektronische
Steuervorrichtung (Steuervorrichtung)
- 52
- Hybridsteuereinrichtung
(Elektromotor-Steuereinrichtung)
- 54
- Stufenweise
veränderbare
Schaltsteuerungseinrichtung
- M1
- erster
Elektromotor
- M2
- zweiter
Elektromotor
- C0
- Schaltkupplung
(Differentialbegrenzungsvorrichtung)
- B0
- Schaltbremse
(Differentialbegrenzungsvorrichtung)