DE112006001430B4

DE112006001430B4 - Steuervorrichtung und Verfahren für ein Fahrzeug-Antriebssystem

Info

Publication number: DE112006001430B4
Application number: DE112006001430T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Toyota-shi Tabata; Atsushi Toyota-shi Kamada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: JP2007001465A; DE112006001430T5; US20080146408A1; WO2006137587A1; CN101061012A; JP4215032B2; CN100540348C; US8123643B2

Abstract

Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem, aufweisend:
einen Differentialabschnitt (11) mit
einem ersten Elektromotor (M1),
einem Differentialmechanismus (16) zur Verteilung einer Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors (8) auf den ersten Elektromotor (M1) und ein Leistungsübertragungselement (18), und einem zweiten Elektromotor (M2), der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement (18) und einem Antriebsrad (38) eines Fahrzeugs angeordnet ist,
wobei die Steuervorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgendes aufweist:
eine Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0), die in dem Differentialmechanismus (16) vorgesehen ist und die eine Differentialfunktion des Differentialmechanismus (16) begrenzt, um dadurch eine Differentialfunktion des Differentialabschnitts (11) zu begrenzen; und
ein Drehmomentantwort-Steuermittel (84) zum Steuern einer Änderung eines Eingangsmoments des Differentialabschnitts (11), die eine Antwort auf eine Betätigung eines manuell zu betätigenden Fahrzeug-Beschleunigungselements (45) ist, abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialmechanismus (16) begrenzt ist oder nicht.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Fahrzeug-Antriebssystem, das einen Differentialmechanismus mit einer Differentialfunktion sowie Elektromotoren aufweist, und genauer Techniken zur Verringerung der notwendigen Größe der Elektromotoren.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bekannt ist ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, das einen Differentialmechanismus aufweist, der betätigt werden kann, um eine Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors auf einen ersten Elektromotor und seine Ausgangswelle zu verteilen, sowie einen zweiten Elektromotor, der zwischen der Ausgangswelle des Differentialmechanismus und einem Antriebsrad des Fahrzeugs angeordnet ist. JP 2003-301731 A offenbart ein Beispiel für solch ein Fahrzeug-Antriebssystem, bei dem es sich um ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem handelt. In diesem Hybridfahrzeug-Antriebssystem besteht der Differentialmechanismus beispielsweise aus einem Planetenradsatz, und der größte Teil der Antriebskraft des Verbrennungsmotors wird durch die Differentialfunktion des Differentialmechanismus mechanisch auf die Antriebsräder übertragen, während der übrige Teil der Antriebskraft vom ersten Elektromotor elektrisch auf den zweiten Elektromotor übertragen wird, und zwar auf einem dazwischen liegenden Weg, so dass der Differentialmechanismus als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe fungiert, dessen Übersetzung elektrisch variabel ist, wodurch es möglich ist, das Fahrzeug unter der Steuerung einer Steuervorrichtung zu fahren, bei der der Verbrennungsmotor in einem optimalen Betriebszustand, in dem der Kraftstoffverbrauch verbessert ist, gehalten wird.
Im Allgemeinen gilt ein stufenlos variables Getriebe als Getriebe, das eine verbesserte Kraftstoffausnutzung des Fahrzeugs ermöglicht, während andererseits ein Zahnradgetriebe, wie ein stufenweise variables Automatikgetriebe, als Getriebe gilt, das einen hohen Wirkungsgrad bei der Leistungsübertragung aufweist. Jedoch gibt es keinen Leistungsübertragungsmechanismus mit den Vorteilen beider Getriebearten. Beispielsweise muss in dem in der oben genannten Veröffentlichung JP 2003-301731 A offenbarten Hybridfahrzeug-Antriebssystem, das den elektrischen Weg zur Übertragung einer elektrischen Energie vom ersten Elektromotor zum zweiten Elektromotor einschließt, d. h. einen Leistungsübertragungsweg zur Übertragung eines Teils der Fahrzeug-Antriebskraft als elektrische Energie, der erste Elektromotor groß sein, um einen Bedarf nach höherer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors zu befriedigen, und der zweite Elektromotor, der durch die elektrische Energie angetrieben wird, die vom ersten Elektromotor erzeugt wird, muss dementsprechend auch groß sein, so dass die Größe des Hybridfahrzeug-Antriebssystems insgesamt tendenziell zunimmt. Es sei auch darauf hingewiesen, dass ein Teil der Ausgangsleistung vom Verbrennungsmotor erst in elektrische Energie umgewandelt wird, die anschließend in mechanische Energie umgewandelt wird, die an die Antriebsräder übertragen wird, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeug unter manchen Fahrbedingungen des Fahrzeugs, beispielsweise während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, möglicherweise verschlechtert ist. Wenn der oben beschriebene Differentialmechanismus ein Getriebe ist, dessen Übersetzung elektrisch variiert werden kann, beispielsweise ein stufenlos variables so genanntes „elektrisches CVT”-Getriebe, leidet das Fahrzeug-Antriebssystem an einem ähnlichen Problem.
Aus der DE 601 05 483 T2 ist eine Steuervorrichtung bekannt, die einen Verbrennungsmotor, zwei Elektromotoren, eine mit Antriebsrädern verbundene Abtriebswelle sowie ein Differentialgetriebe umfasst, dessen Getriebeelemente jeweils mit dem Verbrennungsmotor, den zwei Elektromotoren und der Abtriebswelle verbunden sind. Ferner ist eine Verarbeitungseinrichtung vorgesehen, zur Berechnung eines erzeugten Steuermoments verbunden mit einer elektrischen Steuerung des zweiten Motors, sowie eine Verarbeitungseinrichtung zur Berechnung eines Masseträgheitsmoments und eine Verarbeitungseinrichtung zur Berechnung eines Sollsteuerdrehmoments. Eine weitere Verarbeitungseinrichtung führt eine Momentensteuerung des ersten Motors entsprechend dem Sollsteuerdrehmoment aus. Das Steuermoment kann ohne Beeinflussung durch Masseträgheitsmomente berechnet werden, so daß das Fahrgefühl des Hybridfahrzeugs sich nicht verschlechtert.
Die DE 10 2005 021 582 A1 offenbart ferner eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem, das eine Kraftweiche einschließt, die dazu dient, die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine auf einen ersten Elektromotor und ein Kraftübertragungselement zu übertragen, sowie einen zweiten Elektromotor, der im Kraftübertragungsweg zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist. Die Steuervorrichtung schließt eine Differentialzustands-Schalteinrichtung ein, die dazu dient, die Kraftweiche selektiv entweder in den Zustand einer gegebenen Differentialfunktion oder in den Zustand einer nicht gegebenen Differentialfunktion zu bringen, und eine Schaltsteuereinrichtung, die dazu dient, die Differentialzustands-Schalteinrichtung so zu steuern, daß sie die Kraftweiche in den Zustand einer gegebenen Differentialfunktion bringt, wenn das Fahrzeug im Motor-Antriebsmodus läuft, in dem mindestens einer der ersten und zweiten Elektromotoren als Antriebsleistungsquelle des Fahrzeugs betrieben wird. Das Fahrzeug-Antriebssystem schließt einen Differentialabschnitt ein, der die Kraftweiche und den zweiten Elektromotor einschließt, und kann ferner einen Automatikgetriebeabschnitt einschließen, der als Automatikgetriebe dient und einen Teil des Kraftübertragungswegs bildet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem oben beschriebenen technischen Hintergrund gemacht. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem zu schaffen, das einen Differentialmechanismus mit einer Differentialfunktion zum Verteilen einer Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors auf einen ersten Elektromotor und seine Ausgangswelle und einen zweiten Elektromotor einschließt, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Differentialmechanismus und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung eine Reduzierung der notwendigen Größe des Fahrzeug-Antriebssystems und eine Verbesserung der Kraftstoffausnutzung des Fahrzeugs ermöglicht. Aufgabe ist es ferner, ein entsprechendes Steuerverfahren anzugeben.
Das oben angegebene Ziel kann entsprechend den Grundlagen der vorliegenden Erfindung erreicht werden, welche eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem vorsieht, die einen Differentialabschnitt mit einem ersten Elektromotor, einem Differentialmechanismus zur Verteilung einer Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors auf den ersten Elektromotor und ein Leistungsübertragungselement, sowie einem zweiten Elektromotor aufweist, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung ferner folgendes einschließt: (a) eine Differentialbegrenzungseinrichtung, die im Differentialmechanismus vorgesehen ist und betrieben wird, um eine Differentialfunktion des Differentialmechanismus zu begrenzen, um dadurch eine Differentialfunktion des Differentialabschnitts zu begrenzen, und (b) ein Drehmomentantwort-Steuermittel zur Steuerung einer Änderung eines Eingangsmoments des Differentialabschnitts, die eine Antwort auf eine Betätigung eines manuell zu betätigenden Fahrzeug-Beschleunigungselements ist, abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialmechanismus begrenzt ist oder nicht.
Gemäß der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird der Differentialabschnitt des Fahrzeug-Antriebssystems entweder in einen Differentialzustand gebracht, in dem die Differentialfunktion zur Verfügung steht, wenn die Differentialfunktion des Differentialmechanismus nicht durch die Differentialbegrenzungseinrichtung begrenzt wird, oder in einen Nicht-Differentialzustand, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist, wenn die Differentialfunktion des Differentialabschnitts von der Differentialbegrenzungseinrichtung begrenzt wird. Das heißt, der Differentialabschnitt kann in den Nicht-Differentialzustand oder den Sperrzustand gebracht werden, wobei sein Differentialmechanismus den Nicht-Differential- oder Sperrzustand annimmt, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist. Somit weist das Fahrzeug-Antriebssystem, das von der vorliegenden Steuervorrichtung gesteuert wird, sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffausnutzung eines Getriebes, dessen Übersetzung elektrisch gesteuert werden kann, als auch den Vorteil eines hohen Leistungsübertragungs-Wirkungsgrads einer Zahnrad-Leistungsübertragungseinrichtung auf, die in der Lage ist, Leistung mechanisch vom Verbrennungsmotor auf das Antriebsrad zu übertragen.
Beispielsweise ist die Kraftstoffausnutzung des Fahrzeugs verbessert, wenn der Differentialabschnitt in den Differentialzustand gebracht worden ist, während das Fahrzeug mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit fährt oder mit niedriger bis mittlerer Ausgangsleistung fährt, wenn sich der Verbrennungszustand in einem normalen Leistungsausgabezustand befindet. Die Kraftstoffausnutzung ist auch verbessert, wenn der Differentialabschnitt in den Nicht-Differentialzustand gebracht worden ist, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, da die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg an die Antriebsräder übertragen wird, wobei ein Umwandlungsverlust zwischen mechanischer und elektrischer Energie verringert ist, wie er in einem Getriebe auftreten würde, dessen Übersetzung elektrisch variabel ist. Wenn der Differentialabschnitt andererseits in den Nicht-Differentialzustand gebracht worden ist, während das Fahrzeug mit hoher Ausgangsleistung fährt, wirkt das Fahrzeug-Antriebssystem nur dann als Getriebe, dessen Übersetzung elektrisch variabel ist, wenn das Fahrzeug mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit fährt, so dass die maximale elektrische Energie, die der erste Elektromotor erzeugen können muss, reduziert werden kann, wodurch die notwendige Größe oder Leistungsfähigkeit des ersten Elektromotors minimiert werden kann, sowie auch die des zweiten Elektromotors, der von der elektrischen Energie betrieben wird, die vom ersten Elektromotor erzeugt wird, und damit auch die notwendige Größe des Fahrzeug-Antriebssystems, das diese beiden Elektromotoren einschließt.
Die Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung für das Fahrzeug-Antriebssystem, das mit dem Differentialabschnitt ausgestattet ist, dessen Differentialfunktion begrenzt werden kann, ist ferner so ausgelegt, dass das Drehmomentantwort-Steuermittel eine Änderung des Eingangsmoments des Differentialabschnitts, die eine Antwort auf eine Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements ist, abhängig davon steuert, ob die Differentialfunktion des Differentialabschnitts begrenzt ist oder nicht. Dementsprechend verringert die vorliegende Steuervorrichtung den Änderungsbetrag des Eingangsmoments des Differentialabschnitts, der in den Nicht-Differentialzustand (den Sperrzustand) gebracht worden ist, so, dass der Änderungsbetrag des Antriebsmoments, das im Nicht-Differentialzustand des Differentialabschnitts auf die Antriebsräder übertragen werden muss, verringert ist, wodurch der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der durch die Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements bewirkt werden kann, verringert ist.
Der Differentialabschnitt ist vorzugsweise ein stufenlos variabler Getriebeabschnitt, der als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Drehmomentantwort-Steuermittel eine Änderung des Eingangsmoments des Differentialabschnitts derart steuern, dass die Antwort, wenn die Differentialfunktion des Differentialmechanismus nicht begrenzt ist, stärker ist als wenn die Differentialfunktion des Differentialmechanismus begrenzt ist. Im Differentialzustand des Differentialabschnitts, in dem die Differentialfunktion nicht begrenzt ist, wird der Änderungsbetrag des Verbrennungsmotormoments aufgrund der Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements durch die Differentialfunktion des Differentialabschnitts verringert oder absorbiert, und der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der durch die Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements bewirkt werden kann, ist geringer als im Nicht-Differentialzustand, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist. Somit ermöglicht das Drehmomentantwort-Steuermittel, das dafür ausgelegt ist, eine stärkere Änderungsantwort des Eingangsmoments des Differentialabschnitts, der den Differentialzustand angenommen hat, zu gewährleisten, eine vergleichsweise hohe Änderungsrate des Antriebsmoments, das entsprechend der Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements auf die Antriebsräder übertragen werden muss, während die Differentialfunktion des Differentialabschnitts nicht begrenzt ist. Im Nicht-Differentialzustand des Differentialabschnitts, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist, wird die Änderung des Eingangsmoments des Differentialabschnitts direkt an das Antriebsrad übertragen, und der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der durch die Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements bewirkt wird, ist größer als im Differentialzustand, in dem die Differentialfunktion nicht begrenzt ist. Dementsprechend ist das Drehmomentantwort-Steuermittel so ausgelegt, dass es eine schwächere Änderungsantwort des Eingangsmoments des Differentialabschnitts, der in den Nicht-Differentialzustand gebracht worden ist, zulässt, was eine vergleichsweise niedrige Änderungsrate des Antriebsmoments, welches auf das Antriebsrad übertragen werden muss, bewirkt, so das der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der durch die Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements im Nicht-Differentialzustand des Differentialabschnitts bewirkt wird, verringert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Drehmomentantwort-Steuermittel eine Änderung eines Drehmoments des Verbrennungsmotors, die eine Antwort auf die Betätigung des manuell zu betätigenden Fahrzeug-Beschleunigungselements ist, verringern, wodurch die Änderungsantwort des Eingangsmoments des Differentialabschnitts verringert wird. In dieser Form der Erfindung wird die Änderung des Verbrennungsmotormoments, die eine Antwort auf die Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements ist, abhängig davon geändert, ob die Differentialfunktion des Differentialmechanismus begrenzt ist oder nicht, so dass die Änderungsantwort des Eingangsmoments des Differentialabschnitts abhängig davon geändert wird, ob die Differentialfunktion des Differentialmechanismus begrenzt ist oder nicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Drehmomentantwort-Steuermittel den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor so steuern, dass sie ein Antriebsmoment erzeugen, das zu einem Antriebsmoment des Verbrennungsmotors addiert oder von diesem subtrahiert wird, um dadurch die Änderungsantwort des Eingangsmoments des Differentialabschnitts abzuschwächen. In dieser Form der Erfindung wird der Änderungsbetrag des Verbrennungsmotormoments aufgrund der Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialmechanismus begrenzt ist oder nicht, durch das Antriebsmoment, das vom ersten und/oder vom zweiten Elektromotor erzeugt wird, verringert, so dass eine Änderung des Eingangsmoments des Differentialabschnitts, die eine Antwort auf die Betätigung des Fahrzeug-Beschleunigungselements ist, abhängig davon geändert wird, ob die Differentialfunktion des Differentialabschnitts begrenzt ist oder nicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Differentialbegrenzungseinrichtung den Differentialmechanismus in einen Differentialzustand bringen, in dem die Differentialfunktion zur Verfügung steht, um dadurch den Differentialabschnitt in einen Differentialzustand zu bringen, in dem die Differentialfunktion zur Verfügung steht, und den Differentialmechanismus in einen Nicht-Differentialzustand (einen Sperrzustand) bringen, in dem die Differentialfunktion nicht zur Verfügung steht und begrenzt ist, um dadurch den Differentialabschnitt in einen Nicht-Differentialzustand (Sperrzustand) zu bringen, in dem die Differentialfunktion nicht zur Verfügung steht und begrenzt ist. Somit kann der Differentialabschnitt von der Differentialbegrenzungseinrichtung zwischen dem Differential- und dem Nicht-Differentialzustand (dem Sperr- und dem Nicht-Sperrzustand) umgeschaltet werden.
Wenn der Differentialabschnitt ein stufenlos variabler Getriebeabschnitt ist, der als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann, kann die Differentialbegrenzungseinrichtung den Differentialmechanismus in einen Differentialzustand bringen, in dem die Differentialfunktion zur Verfügung steht, um dadurch den stufenlos variablen Getriebeabschnitt in einen Zustand zu bringen, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann und in dem der stufenlos variable Getriebeabschnitt als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann. Zudem kann die Differentialbegrenzungseinrichtung den Differentialmechanismus in einen Nicht-Differentialzustand (Sperrzustand) bringen, in dem die Differentialfunktion nicht zur Verfügung steht und begrenzt ist, um dadurch den stufenlos variablen Getriebeabschnitt in einen Zustand zu bringen, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, in dem die Funktion des stufenlos variablen Getriebeabschnitts als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe begrenzt ist. Somit kann der stufenlos variable Getriebeabschnitt von der Differentialbegrenzungseinrichtung zwischen dem Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, und dem Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, umgeschaltet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Differentialmechanismus einen Planetenradsatz auf, der als erstes Element einen Träger, als zweites Element eine Sonnenrad, und als drittes Element ein Hohlrad umfasst, wobei das erste Element mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, das zweite Element mit dem ersten Elektromotor verbunden ist, und das dritte Element mit dem Leistungsübertragungselement verbunden ist, und wobei die Differentialbegrenzungseinrichtung betätigt werden kann, um den Differentialmechanismus in einen Differentialzustand zu bringen, in dem die ersten, zweiten und dritten Elemente des Differentialmechanismus sich relativ zueinander drehen können, und um den Differentialmechanismus in einen Nicht-Differentialzustand (Sperrzustand) zu bringen, in dem zumindest die zweiten und dritten Elemente sich nicht relativ zueinander drehen können. Beispielsweise können sich im Differentialzustand des Differentialmechanismus die zweiten und dritten Elemente mit jeweils unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, und im Nicht-Differential- oder Sperrzustand des Differentialmechanismus werden die ersten, zweiten und dritten Elemente als Einheit gedreht, oder das zweite Element wird stationär gehalten. Somit kann der Differentialmechanismus zwischen dem Differential- und dem Nicht-Differentialzustand umgeschaltet werden.
In einer vorteilhaften Anordnung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt die Differentialbegrenzungseinrichtung eine Kupplung zum Verbinden von beliebigen zwei der ersten, zweiten und dritten Elementen des Differentialmechanismus miteinander, um die ersten, zweiten und dritten Elemente als Einheit zu drehen, und/oder eine Bremse ein, zum Festlegen des zweiten Element an einem stationären Element festzulegen, um das zweite Element stationär zu halten. Diese Anordnung macht es möglich, den Differentialmechanismus auf einfache Weise zwischen dem Differential- und dem Nicht-Differentialzustand umzuschalten.
Vorzugsweise schließt die Differentialbegrenzungseinrichtung sowohl die Kupplung als auch die Bremse, die oben beschrieben wurden, ein, und die Kupplung und die Bremse werden ausgerückt, um den Differentialmechanismus in den Differentialzustand zu bringen, in dem mindestens die zweiten und dritten Elemente sich mit jeweils unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können, und in dem der Differentialmechanismus als elektrisch gesteuerte Differentialeinrichtung betrieben wird. In diesem Fall wird die Kupplung eingerückt, um zu ermöglichen, dass der Differentialmechanismus als Getriebe mit einer Übersetzung von 1 betrieben wird, oder die Bremse wird eingerückt, um zu ermöglichen, dass der Differentialmechanismus als Drehzahl erhöhendes Getriebe betrieben wird, dessen Übersetzung kleiner als 1 ist. In dieser Anordnung ist der Differentialmechanismus zwischen dem Differentialzustand und dem Nicht-Differentialzustand umschaltbar und kann als Getriebe mit einer einzigen Gangstufe mit einer festen Übersetzung oder mit einer Vielzahl von Gangstufen mit jeweils festen Übersetzungen betätigt werden.
Vorzugsweise gehört der Planetenradsatz zum Einzelritzel-Typ. In diesem Fall kann die axiale Abmessung des Differentialmechanismus verkleinert werden, und der Differentialmechanismus besteht nur aus einem Planetenradsatz.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt das Fahrzeugantriebssystem ferner einen Getriebeabschnitt ein, der im Leistungsübertragungsweg angeordnet ist, und eine Gesamtübersetzung des Fahrzeugantriebssystems wird durch eine Übersetzung des Differentialabschnitts und eine Übersetzung des Getriebeabschnitts definiert. In dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Fahrzeugantriebskraft über einen relativ breiten Bereich der Gesamtübersetzung unter Verwendung der Übersetzung des Getriebeabschnitts erhalten werden, so dass der Wirkungsgrad der elektrischen, stufenlos variablen Verstellsteuerung des Differentialabschnitts weiter verbessert ist. Wenn der Getriebeabschnitt in eine Gangstufe gebracht wird, deren Übersetzung größer als 1 ist, und als Drehzahl senkende Einrichtung fungiert, kann das erforderliche Ausgangsmoment des zweiten Elektromotors kleiner sein als das Drehmoment einer Ausgangswelle des Fahrzeug-Antriebssystems, so dass die erforderliche Größe des zweiten Elektromotors verringert werden kann.
In einer vorteilhaften Anordnung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Getriebeabschnitt ein stufenweise variabler automatischer Getriebeabschnitt. In dieser Anordnung wirken der in den Differentialzustand gebrachte Differentialabschnitt und das stufenweise variable Getriebe zusammen, um ein stufenlos variables Getriebe zu bilden, dessen Antriebsmoment mit weichen Übergängen variiert werden kann. Ferner wirken der in den Nicht-Differential- oder Sperrzustand gebrachte Differentialabschnitt und der stufenweise variable automatische Getriebeabschnitt zusammen, um ein stufenweise variables Getriebe zu bilden, dessen Übersetzung schnell und stufenweise variiert werden kann.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung bzw. das Verfahren so ausgelegt, dass sie bzw. es das Fahrzeug-Antriebssystem in einen Zustand bringt, in dem es nicht stufenlos variabel verstellt werden kann, beispielsweise in einen Zustand, in dem es stufenweise variabel verstellt werden kann, wenn das Fahrzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit fährt, und in einen Zustand, in dem es stufenlos variabel verstellt werden kann, wenn das Fahrzeug mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit fährt. In diesem Fall wirkt das Fahrzeug-Antriebssystem im Zustand, in dem es stufenweise variabel verstellt werden kann, als stufenweise variables Getriebe, und im Zustand, in dem es stufenlos variabel verstellt werden kann, als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe. Diese Auslegung gewährleistet eine verbesserte Kraftstoffausnutzung des Fahrzeugs, und zwar nicht nur im Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist, während das Fahrzeug mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit fährt, sondern auch in dem Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Im Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, wird die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf das Antriebsrad übertragen, so dass die Kraftstoffausnutzung aufgrund des verringerten Verlusts bei der Energieumwandlung zwischen mechanischer und elektrischer Energie, der stattfinden würde, wenn das Fahrzeug-Antriebssystem als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe arbeiten würde, verbessert ist.
Ein manuell zu betätigendes Mittel kann vorgesehen sein, um das Fahrzeug-Antriebssystem selektiv in entweder einen Zustand, in dem es nicht stufenlos variabel verstellt werden kann (einen Zustand, in dem es stufenweise variabel verstellt werden kann) oder einen Zustand, in dem es stufenlos variabel verstellt werden kann, zu bringen, so dass der Fahrzeuglenker das Fahrzeug-Antriebssystem manuell in den Zustand, in dem es stufenlos variabel verstellt werden kann, wenn der Fahrzeuglenker wünscht, dass das Fahrzeug-Antriebssystem als stufenlos variables Getriebe arbeitet, oder wenn er die Kraftstoffausnutzung des Fahrzeugs verbessern möchte, oder in den Zustand bringen kann, in dem es stufenweise variabel verstellt werden kann, wenn der Fahrzeuglenker wünscht, dass das Fahrzeug-Antriebssystem als stufenweise variables Getriebe arbeitet, oder wenn er eine rhythmische Änderung der Motordrehzahl als Folge einer Verstellaktion des stufenweise variablen Getriebes möchte.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile sowie die industrielle und technische Bedeutung der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenschau mit der Zeichnung deutlicher, wobei:
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung eines Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug ist, auf welches die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
2 eine Tabelle ist, die Verstellaktionen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 1, das entweder in einem Zustand, in dem es stufenlos variabel verstellt werden kann, oder in einem Zustand, in dem es stufenweise variabel verstellt werden kann, arbeiten kann, in Verbindung mit unterschiedlichen Kombinationen von Betriebszuständen von hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen, um die jeweiligen Verstellaktionen zu bewirken, zeigt;
3 ein Fluchtlinien- bzw. Einebenen- Diagramm bzw. Nomograph (collinear chart) ist, das relative Drehzahlen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 1, das in einem Zustand, in dem es stufenweise verstellt werden kann, betrieben wird, in verschiedenen Gangstufen zeigt;
4 eine Darstellung ist, die Eingangs- und Ausgangssignale einer elektronischen Steuervorrichtung, um das Antriebssystem von 1 zu steuern, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 ein Funktionsblockschema ist, das Haupt-Steuerfunktionen der elektronischen Steuervorrichtung Von 4 zeigt;
6 eine Darstellung ist, die ein Beispiel für ein gespeichertes Verstellgrenzlinien-Kennfeld, das verwendet wird, um eine Verstellaktion eines automatischen Getriebeabschnitts zu bestimmen, ein Beispiel für ein gespeichertes Umschaltgrenzlinien-Kennfeld, das verwendet wird, um den Verstellungszustand eines Getriebemechanismus umzuschalten, und ein Beispiel für ein gespeichertes Kennfeld für Antriebsleistungsquellen-Umschaltgrenzlinien, das Grenzlinien zwischen einer Verbrennungsmotor-Antriebsregion und einer Elektromotor-Antriebsregion, um zwischen einem Verbrennungsmotor-Antriebsmodus und einem Elektromotor-Antriebsmodus umzuschalten, definiert, im gleichen zweidimensionalen Koordinatensystem zeigt, das von Steuerparametern in Form einer Fahrgeschwindigkeit und eines Ausgangsmoments des Fahrzeugs definiert wird, so dass diese Kennfelder miteinander in Beziehung stehen;
7 eine Darstellung eines Beispiels für ein Kraftstoffverbrauchs-Kennfeld ist, das eine Kurve für den sparsamsten Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors definiert, und das einen Unterschied zwischen einem Betrieb des Verbrennungsmotors in einem Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung des Getriebemechanismus möglich ist (durch eine gestrichelte Linie dargestellt), und einem Betrieb des Verbrennungsmotors in einem Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung des Getriebemechanismus möglich ist (durch eine Einpunkt/Strich-Linie dargestellt) erläutert;
8 eine Darstellung einer gespeicherten Beziehung ist, welche Grenzlinien zwischen einer Region einer stufenlos variablen Verstellung und einer Region einer stufenweise variablen Verstellung zeigt, wobei diese Beziehung verwendet wird, um Grenzlinien, welche die Regionen der stufenlos variablen und der stufenweise variablen Verstellung definieren, die durch gestrichelten Linien in 6 dargestellt sind, in ein Kennfeld einzutragen;
9 eine Darstellung ist, die ein Beispiel für eine Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl als Ergebnis einer Raufschaltaktion des stufenweise variablen Getriebes zeigt;
10A eine Darstellung ist, die ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer Änderungsrate eines Betätigungsbetrags eines Gaspedals und einem Glättungsbetrag eines Differentialabschnitt-Eingangsmoments des Hybridfahrzeug-Antriebssystems zeigt, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen, während 10B eine Darstellung ist, die ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem Betätigungsbetrag der Beschleunigungseinrichtung und dem Glättungsbetrag des Eingangsmoments zeigt, wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu verlangsamen;
11 ein Ablaufschema ist, das eine Betätigung der elektronischen Steuereinrichtung von 5 darstellt, um eine Antwort des Differentialabschnitt-Eingangsmoments zu steuern, wenn das Gaspedal niedergedrückt oder losgelassen wird;
12 ein Zeitschema ist, das die Momentantwort-Steuerungsoperation zeigt, die im Ablaufschema von 11 dargestellt ist, genauer Steuerungsoperationen, um eine Änderung des Eingangsmoments des Differentialabschnitts zu glätten, wenn der Differentialabschnitt in einen Sperrzustand gebracht wurde und wenn der Differentialabschnitt in einen Nicht-Sperrzustand gebracht wurde, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird;
13 ein Zeitschema ist, das die Momentantwort-Steuerungsoperation zeigt, die im Ablaufschema von 11 dargestellt ist, genauer Steuerungsoperationen, um eine Änderung des Eingangsmoments des Differentialabschnitts zu glätten, wenn der Differentialabschnitt in einen Sperrzustand gebracht wurde und wenn der Differentialabschnitt in einen Nicht-Sperrzustand gebracht wurde, wenn das Gaspedal losgelassen wird;
14 eine schematische Darstellung ist, die der von 1 entspricht, und eine Anordnung eines anderen Hybridfahrzeug-Antriebssystems zeigt, auf das die vorliegende Erfindung ebenfalls angewendet werden kann;
15 eine Tabelle ist, die der von 2 entspricht, und Schaltaktionen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 14, das entweder in einem Zustand betätigt werden kann, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist, oder in einem Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, in Beziehung mit unterschiedlichen Kombinationen von Betriebszuständen von hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen, um die jeweiligen Verstellaktionen zu bewirken, zeigt;
16 ein Fluchtliniendiagramm ist, das 3 entspricht und die relativen Drehzahlen der Drehelemente des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 14 im Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, in den verschiedenen Gangstufen zeigt; und
17 eine perspektivische Darstellung ist, die ein Beispiel für eine manuell zu betätigende Verstellungszustands-Auswahleinrichtung in Form eines Kippschalters ist, der von einem Anwender betätigt wird, um den Verstellungszustand auszuwählen.
BESTE WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[Ausführungsform 1]
Mit Bezug auf die Zeichnung werden nun die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
In 1 ist ein Getriebemechanismus 10 dargestellt, der Bestandteil eines Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug ist, wobei das Antriebssystem von einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gesteuert wird. In 1 schließt der Getriebemechanismus folgendes ein: ein Eingangsdrehelement in Form einer Eingangswelle 14; einen stufenlos variablen Getriebeabschnitt in Form eines Differentialabschnitts 11, der entweder direkt mit der Eingangswelle 14 verbunden ist oder indirekt über einen nicht dargestellten Schwingungen absorbierenden Dämpfer (eine Vibrationsdämpfungseinrichtung); einen stufenweise variablen oder mehrstufigen Getriebeabschnitt in Form eines automatischen Getriebeabschnitts 20, der zwischen dem Differentialabschnitt 11 und Antriebsrädern 38 des Fahrzeugs (in 5 dargestellt) angeordnet ist und der über ein Leistungsübertragungselement 18 (eine Leistungsübertragungswelle) in Reihe mit dem Getriebeabschnitt 11 und den Antriebsrädern 38 verbunden ist, und ein Ausgangsdrehelement in Form einer Ausgangswelle 22, die mit dem automatischen Getriebeabschnitt 20 verbunden ist. Die Eingangswelle 12, der Differentialabschnitt 11, der automatische Getriebeabschnitt 20 und die Ausgangswelle 22 sind koaxial auf einer gemeinsamen Achse in einem Getriebegehäuse 12 angeordnet, das als stationäres Element fungiert und an einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt ist, und sind in Reihe miteinander verbunden. Dieser Getriebemechanismus 10 eignet sich zur Verwendung in einem FH-Fahrzeug (Frontmotor/Heckantrieb-Fahrzeug) und ist zwischen einer Antriebsleistungsquelle in Form eines Verbrennungsmotors 8 und dem Paar aus Antriebsrädern 38 angeordnet, um eine Fahrzeug-Antriebskraft vom Verbrennungsmotor 8 über eine Differentialgetriebeeinrichtung 36 (ein Enduntersetzungsgetriebe) und ein Paar von Antriebsachsen auf das Antriebsräderpaar 38 zu übertragen, wie in 5 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 8 kann ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor sein und fungiert als Fahrzeug-Antriebsleistungsquelle, die mit der Eingangswelle 14 direkt oder indirekt über einen Schwingungen absorbierenden Dämpfer verbunden ist.
Dies trifft auch auf die anderen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen zu. Im vorliegenden Getriebemechanismus 10 sind der Verbrennungsmotor 8 und der Getriebeabschnitt 11 direkt miteinander verbunden. Diese direkte Verbindung bedeutet, dass der Verbrennungsmotor 8 und der Getriebeabschnitt 11 miteinander verbunden sind, ohne dass eine fluidbetriebene Leistungsübertragungseinrichtung, wie ein Momentwandler oder eine Fluidkupplung, dazwischen angeordnet wäre, aber dass sie über einen Schwingungen absorbierenden Dämpfer miteinander verbunden sein können, wie oben beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass eine untere Hälfte des Getriebemechanismus 10, der symmetrisch in Bezug auf seine Achse aufgebaut ist, in 1 weggelassen wurde.
Der Differentialabschnitt 11 schließt folgendes ein: einen ersten Elektromotor M1; einen Leistungsverteilungsmechanismus 16, der als Differentialgetriebemechanismus fungiert, der betätigt werden kann, um eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8, die von der Eingangswelle 14 aufgenommen wird, mechanisch auf den ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 zu verteilen; und einen zweiten Elektromotor M2, dessen Ausgangswelle mit dem Leistungsübertragungselement 18 gedreht wird. Der zweite Elektromotor M2 kann in jedem Abschnitt des Leistungsübertragungswegs zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und den Antriebsrädern 38 angeordnet sein. Sowohl der erste Elektromotor M1 als auch der zweite Elektromotor M2 werden in der vorliegenden Erfindung als so genannte Motor/Generatoren verwendet, die eine Funktion eines Elektromotors und eine Funktion eines Elektrogenerators haben. Jedoch sollte der erste Elektromotor zumindest als Elektrogenerator fungieren, der betätigt werden kann, um eine elektrische Energie und eine Reaktionskraft zu erzeugen, während der zweite Elektromotor M2 zumindest als Antriebsleistungsquelle fungieren sollte, die betätigt werden kann, um eine Fahrzeug-Antriebskraft zu erzeugen.
Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 schließt als Hauptbestandteile einen ersten Planetenradsatz 24 vom Einzelritzel-Typ mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von beispielsweise etwa 0,418, eine Schaltkupplung C0 und eine Schaltbremse B1 ein. Der erste Planetenradsatz 24 weist Drehelemente auf, die aus folgendem bestehen: einem ersten Sonnenrad S1, einem ersten Planetenrad P1; einem ersten Träger CA1, der das erste Planetenrad P1 so trägt, dass das erste Planetenrad P1 sich um seine eigene Achse und um die Achse des ersten Sonnenrads S1 drehen kann; und ein erstes Hohlrad bzw. einen ersten Zahnkranz R1, der über das erste Planetenrad P1 mit dem ersten Sonnenrad S1 in Eingriff steht. Wenn die Zahl der Zähne des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Zahnkranzes R1 durch ZS1 bzw. ZR1 dargestellt wird, wird das oben genannte Zähnezahlverhältnis ρ1 durch ZS1/ZR1 dargestellt.
Im Leistungsübertragungsmechanismus 16 ist der erste Träger CA1 mit der Eingangswelle 14, d. h. mit dem Verbrennungsmotor 8 verbunden, und das erste Sonnenrad S1 ist mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden, während das erste Hohlrad bzw. der erste Zahnkranz R1 mit dem Leistungsverteilungselement 18 verbunden ist. Die Schaltkupplung C0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem Getriebegehäuse 12 angeordnet, und die Schaltbremse B0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem ersten Träger CA1 angeordnet. Wenn die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 beide ausgerückt werden, wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in einen Differentialzustand gebracht, in dem drei Elemente des ersten Planetenradsatzes 24, die aus dem ersten Sonnenrad S1, dem ersten Träger CA1 und dem ersten Zahnkranz R1 bestehen, sich relativ zueinander drehen können, um eine Differentialfunktion zu erfüllen, so dass die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 auf den ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 verteilt wird, wodurch ein Teil der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 verwendet wird, um den ersten Elektromotor M1 anzutreiben, damit dieser eine elektrische Energie erzeugt, die gespeichert wird oder verwendet wird, um den zweiten Elektromotor M2 anzutreiben. Somit wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist (in den elektrisch eingerichteten CVT-Zustand), gebracht, in dem die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 8 stufenlos variabel ist, d. h. er wird in den Differentialzustand gebracht, in dem eine Übersetzung γ0 (Drehzahl der Eingangswelle 14/Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18) des Leistungsverteilungsmechanismus 16 stufenlos von einem minimalen Wert γ0min in einen maximalen Wert γ0max geändert wird, d. h. in den Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist und in dem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe fungiert, dessen Übersetzung γ0 stufenlos vom minimalen Wert γ0min zum maximalen Wert γ0max variiert werden kann.
Wenn die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 eingerückt wird, während der Leistungsverteilungsmechanismus 16 den Zustand angenommen hat, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist, wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in einen Sperrzustand oder einen Nicht-Differentialzustand gebracht, in dem die Differentialfunktion nicht zur Verfügung steht. Genauer werden, wenn die Schaltkupplung C0 eingerückt wird, das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Sperrzustand gebracht wird, in dem die drei Drehelemente des ersten Planetenradsatzes 24, die aus dem ersten Sonnenrad S1, dem ersten Träger CA1 und dem ersten Zahnkranz R1 bestehen, sich als Einheit drehen können, d. h. er wird in einen ersten Nicht-Differentialzustand gebracht, in dem die Differentialfunktion nicht zur Verfügung steht, so dass der Differentialabschnitt 11 ebenfalls in den Nicht-Differentialzustand gebracht wird. In diesem Nicht-Differentialzustand werden die Drehzahl des Verbrennungsmotors 8 und die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 einander angeglichen, so dass der Differentialabschnitt 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) in einen Zustand, in dem eine Verstellung mit fester Übersetzung, möglich ist, oder in einen Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, gebracht wird, in dem der Mechanismus 16 als Getriebe mit fester Übersetzung γ0 gleich 1 fungiert.
Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wird das erste Sonnenrad S1 am Getriebegehäuse 12 festgelegt, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Sperrzustand gebracht wird, in dem das erste Sonnenrad S1 nicht gedreht werden kann, d. h. er wird in einen zweiten Nicht-Differentialzustand gebracht, in dem die Differentialfunktion nicht zur Verfügung steht, so dass der Differentialzustand 11 ebenfalls in den Nicht-Differentialzustand gebracht wird. Da die Drehzahl des ersten Hohlrades bzw. Zahnkranzes R1 über die des ersten Trägers CA hinaus erhöht wird, wird der Differentialabschnitt 11 in den Zustand, in dem eine Verstellung mit fester Übersetzung möglich ist, oder in den Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, gebracht, in dem der Differentialabschnitt 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) als Drehzahl erhöhendes Getriebe mit einer festen Übersetzung 70 von kleiner als 1, beispielsweise etwa 0,7, fungiert.
Somit fungieren die Reibkupplungseinrichtungen in Form der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B1 als Differentialzustands-Umschalteinrichtung, die betätigt werden kann, um den Differentialabschnitt 11 (den Leistungsverteilungsmechanismus 16) selektiv zwischen dem Differentialzustand (d. h. dem Nicht-Sperrzustand) und dem Nicht-Differentialzustand (d. h. dem Sperrzustand) umzuschalten, d. h. zwischen dem Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist und in dem der Differentialabschnitt 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe, dessen Übersetzung stufenlos variabel ist, betätigt werden kann, und dem Sperrzustand, in dem der Differentialabschnitt 11 nicht als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe, das in der Lage ist, eine stufenlos variable Verstellbetätigung durchzuführen, betätigt werden kann und in dem die Übersetzung des Getriebeabschnitts 11 fest ist, d. h. dem Verstellungszustand mit fester Übersetzung (den Nicht-Differentialzustand), in dem der Differentialabschnitt 11 als Getriebe betätigt werden kann, das eine einzige Gangstufe mit einer Übersetzung oder eine Vielzahl von Gangstufen mit jeweiligen Übersetzungen aufweist, d. h. dem Verstellungszustand mit fester Übersetzung (den Nicht-Differentialzustand), in dem der Differentialabschnitt 11 als Getriebe betätigt werden kann, das eine einzige Gangstufe mit einer Übersetzung oder eine Vielzahl von Gangstufen mit jeweiligen Übersetzungen aufweist, d. h. dem Verstellungszustand mit fester Übersetzung (den Nicht-Differentialzustand), in dem der Differentialabschnitt 11 als Getriebe betätigt werden kann, das eine einzige Gangstufe mit einer Übersetzung oder eine Vielzahl von Gangstufen mit jeweiligen Übersetzungen aufweist.
Anders ausgedrückt, die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 fungieren als Differentialbegrenzungseinrichtung, die betätigt werden kann, um die Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16 zu begrenzen, um damit die elektrische Differentialfunktion des Differentialabschnitts, d. h. die Funktion des Differentialabschnitts 11 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe zu begrenzen, und zwar dadurch, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Nicht-Differentialzustand gebracht wird, um den Differentialabschnitt 11 in den Zustand zu bringen, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist. Die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 können auch betätigt werden, um den Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Differentialzustand zu bringen, um dadurch den Differentialabschnitt 11 in den Zustand zu bringen, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist und in dem die Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16 und die elektrische Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 nicht begrenzt sind, d. h. in dem die Funktion des Differentialabschnitts als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe nicht begrenzt ist.
Der automatische Getriebeabschnitt 20 schließt einen zweiten Planetenradsatz 26 vom Einzelritzel-Typ, einen dritten Planetenradsatz 28 vom Einzelritzel-Typ und einen vierten Planetenradsatz 30 vom Einzelritzel-Typ ein. Der zweite Planetenradsatz 26. weist folgendes auf: ein zweites Sonnenrad S2; ein zweites Planetenrad P2; einen zweiten Träger CA2, der das zweite Planetenrad P2 so trägt, dass das zweite Planetenrad P2 sich um seine eigene Achse und um die Achse des zweiten Sonnenrads S2 drehen kann; und ein zweites Hohlrad bzw. einen zweiten Zahnkranz R2, der über das zweite Planentenrad P2 mit dem zweiten Sonnenrad S2 in Eingriff steht. Beispielsweise weist der zweite Planetenradsatz 26 ein Zähnezahlverhältnis ρ2 von etwa 0,562 auf. Der dritte Planetenradsatz 28 weist folgendes auf: ein drittes Sonnenrad S3; ein drittes Planetenrad P3; einen dritten Träger CA3, der das dritte Planetenrad P3 so trägt, dass das dritte Planetenrad P3 sich um seine eigene Achse und um die Achse des dritten Sonnenrads S3 drehen kann; und ein drittes Hohlrad bzw. einen dritten Zahnkranz R3, der über das dritte Planetenrad P3 mit dem dritten Sonnenrad S3 in Eingriff steht. Der dritte Planetenradsatz 38 weist beispielsweise ein Zähnezahlverhältnis ρ3 von etwa 0,425 auf. Der vierte Planetenradsatz 30 weist folgendes auf: ein viertes Sonnenrad S4, ein viertes Planetenrad P4; einen vierten Träger CA4, der das vierte Planetenrad P4 so trägt, dass das vierte Planetenrad P4 sich um seine eigene Achse und um die Achse des vierten Sonnenrads S4 drehen kann; und ein viertes Hohlrad bzw. einen vierten Zahnkranz R4, der über das vierte Planetenrad P4 mit dem vierten Sonnenrad S4 in Eingriff steht. Der vierte Planetenradsatz 30 weist beispielsweise ein Zähnezahlverhältnis ρ4 von etwa 0,421 auf. Wenn die Zahlen der Zähne des zweiten Sonnenrads S2, des zweiten Zahnkranzes R2, des dritten Sonnenrads S3, des dritten Zahnkranzes R3, des vierten Sonnenrads S4 und des vierten Zahnkranzes R4 durch ZS2, ZR2, ZS3, ZR3, ZS4 bzw. ZR4 bezeichnet werden, werden die oben genannten Zähnezahlverhältnisse ρ2, ρ3 und ρ4 mit ZS2/ZR2, ZS3/ZR3 bzw. ZS4/ZR4 dargestellt.
Im automatischen Getriebeabschnitt 20 sind das zweite Sonnenrad S2 und das dritte Sonnenrad S3 integral als eine Einheit aneinander befestigt, werden über eine zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden und werden über eine erste Bremse B1 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt. Der zweite Träger CA2 wird über eine zweite Bremse B2 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt, und der vierte Zahnkranz R4 wird über eine dritte Bremse B3 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt. Der zweite Zahnkranz R2, der dritte Träger CA3 und der vierte Träger CA4 sind integral aneinander befestigt und an der Ausgangswelle 22 befestigt. Der dritte Zahnkranz R3 und das vierte Sonnenrad 54 sind integral aneinander befestigt und werden über eine erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden. Somit werden der automatische Getriebeabschnitt 20 und das Leistungsübertragungselement 18 über die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2, die vorgesehen ist, um den Automatikgetriebeabschnitt 20 zu verstellen, selektiv miteinander verbunden. Anders ausgedrückt, die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 fungieren als Kupplungseinrichtung, die betätigt werden kann, um einen Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und dem automatischen Getriebeabschnitt 20, d. h. zwischen dem Differentialabschnitt 11 (dem Leistungsübertragungselement 18) und den Antriebsrädern 38 selektiv in entweder einen Leistungsübertragungszustand, in dem eine Fahrzeug-Antriebskraft auf dem Leistungsübertragungsweg übertragen werden kann, oder in einen Leistungsunterbrechungszustand, in dem die Fahrzeug-Antriebskraft nicht auf dem Leistungsübertragungsweg übertragen werden kann, zu bringen. Genauer wird der oben genannte Leistungsübertragungsweg in den Leistungsübertragungszustand gebracht, wenn die erste Kupplung C1 und/oder die zweite Kupplung C2 eingerückt wird bzw. werden, und wird in den Leistungsunterbrechungszustand gebracht, wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 ausgerückt werden. Der automatische Getriebeabschnitt 20 ist ein stufenweise variables Getriebe, das betätigt werden kann, um so genannte „Verstellaktionen von Kupplung zu Kupplung” durchzuführen, die jeweils durch gleichzeitige Einrück- und Ausrückaktionen der geeigneten beiden Reibkupplungseinrichtungen bewirkt werden.
Die Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2, die Schaltbremse B0, die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3, die oben beschrieben wurden, sind jeweils hydraulisch betätigte Reibkupplungseinrichtungen, die in einem herkömmlichen Fahrzeug-Automatikgetriebe verwendet werden. Jede dieser Reibkupplungseinrichtungen besteht aus einer Nass-Lamellenkupplung, die eine Vielzahl von Reibplatten einschließt, die durch ein hydraulisches Stellglied gegeneinander gedrängt werden, oder aus einer Bandbremse, die eine Drehtrommel und ein Band oder zwei Bänder einschließt, die jeweils auf die äußere Umfangsfläche der Drehtrommel gewickelt sind und an einem Ende durch ein hydraulisches Stellglied gespannt werden. Jede dieser Kupplungen C0–C2 und Bremsen B0–B3 wird selektiv eingerückt, um zwei Elemente miteinander zu verbinden, zwischen denen die Kupplung oder Bremse jeweils angeordnet ist.
In dem Getriebemechanismus 10, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 versehen, von denen eine eingerückt wird, um den Differentialabschnitt 11 in den Zustand zu bringen, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann und in dem der Differentialabschnitt 11 als stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann, oder in den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann (den Zustand, in dem eine Verstellung mit fester Übersetzung möglich ist) und in dem der Differentialabschnitt 11 als stufenweise variables Getriebe mit fester Übersetzung bzw. festen Übersetzungen betätigt werden kann. Im vorliegenden Getriebemechanismus 10 wirkt somit der Differentialabschnitt 11, der durch die Einrückaktion entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Verstellungszustand mit fester Übersetzung gebracht wurde, mit dem automatischen Getriebeabschnitt 20 zusammen, um eine stufenweise variable Getriebeeinrichtung zu bilden, während der Differentialabschnitt 11, der in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, weil die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 beide im ausgerückten Zustand gehalten werden, mit dem automatischen Getriebeabschnitt 20 zusammenwirkt, um eine elektrisch gesteuerte stufenlos variable Getriebeeinrichtung zu bilden. Anders ausgedrückt, wird der Getriebemechanismus 10 durch Einrücken entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B9 in den Zustand gebracht, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, und durch Ausrücken sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann. Ebenso wird der Differentialabschnitt 11 selektiv in entweder den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, oder in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, gebracht.
Wenn der Getriebemechanismus 10 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, weil der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, weil die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 im eingerückten Zustand gehalten wird, wird selektiv eine der Gangstufen eins (eine erste Gangstellung) bis fünf (eine fünfte Gangstellung), eine Rückwärtsgangstufe (die Rückwärtsfahrstellung) oder eine neurale Stellung durch Einrückaktionen entsprechender Kombinationen der beiden Reibkupplungseinrichtungen, die aus der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der ersten Bremse B1, der zweiten Bremse B2 und der dritten Bremse B3, die oben beschrieben wurden, ausgewählt sind, eingerichtet, wie in der Tabelle von 2 gezeigt. Die beiden Reibkupplungseinrichtungen können aus einer Reibkupplung bestehen, die ausgerückt werden muss, und einer Reibkupplung, die eingerückt werden muss. Die oben angegebenen Stellungen weisen jeweils eigene Übersetzungen γT (Eingangswellen-Drehzahl N_IN/Ausgangswellendrehzahl N_OUT) auf, die sich als geometrische Reihe andern. Die Übersetzungen γT sind Gesamtübersetzungen des Getriebemechanismus 10, die durch eine Übersetzung 70 des Differentialabschnitts 11 und eine Übersetzung γ des Automatikgetriebes 20 bestimmt werden.
Wenn der Getriebemechanismus 10 beispielsweise als stufenweise variables Getriebe fungiert, wird die erste Gangstufe mit der höchsten Übersetzung 7l von beispielsweise etwa 3,357 durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0 der ersten Kupplung C1 und der dritten Bremse B3 eingerichtet, und die zweite Gangstufe mit der Übersetzung γ2 von beispielsweise etwa 2,180, was niedriger ist als die Übersetzung γ1, wird durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet, wie in 2 dargestellt. Ferner wird die dritte Gangstufe mit der Übersetzung γ3 von beispielsweise etwa 1,424, was niedriger ist als die Übersetzung γ2, durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet, und die vierte Gangstufe mit der Übersetzung γ4 von beispielsweise etwa 1,000, was niedriger ist als die Übersetzung γ3, wird durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 einrichtet. Die fünfte Gangstufe mit der Übersetzung 75 von beispielsweise etwa 0,705, was niedriger ist als die Übersetzung γ4, wird durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet. Ferner wird die Rückwärtsgangstufe mit der Übersetzung γR von beispielsweise ungefähr 3,209, was zwischen den Übersetzungen γ1 und γ2 liegt, durch Einrückaktionen der zweiten Kupplung C2 und der dritten Bremse B3 eingerichtet. Die Neutralstellung N wird durch Einrücken nur der Schaltkupplung C0 eingerichtet.
Wenn der Getriebemechanismus 10 als stufenlos variables Getriebe fungiert, weil der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, sind dagegen sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0, wie in 2 gezeigt, ausgerückt, so dass der Differentialabschnitt 11 als stufenlos variables Getriebe fungiert, während der automatische Getriebeabschnitt 20, der mit dem Differentialabschnitt 11 in Reihe verbunden ist, als stufenweise variables Getriebe fungiert, wodurch die Geschwindigkeit der Drehbewegung, die auf den automatischen Getriebeabschnitt 20, der in eine ausgewählte Gangstellung M gebracht wurde, d. h. die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18, stufenlos geändert wird, so dass die Übersetzung des Antriebssystems, wenn der automatische Getriebeabschnitt 20 in die ausgewählte Gangstellung M gebracht wurde, über einen vorgegebenen Bereich stufenlos variabel ist. Somit ist die Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10, die von der Übersetzung γ0 des Differentialabschnitts 11 und der Übersetzung γ des automatischen Getriebeabschnitts 20 bestimmt wird, stufenlos variabel.
Beispielsweise ist die Eingangsgeschwindigkeit N_IN des automatischen Getriebeabschnitts 20, der in eine von den Gangstufen eins bis vier gebracht wurde, (oder in die fünfte Gangstufe, die durch die Einrückaktionen der gleichen Reibkupplungseinrichtungen C1, C2, wie sie verwendet werden, um die vierte Gangstufe einzurichten), stufenlos variabel, wenn sowohl die Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 ausgerückt ist, wie in der Tabelle von 2 dargestellt, während der Getriebemechanismus 10 als stufenlos variables Getriebe fungiert, so dass die Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10 über benachbarte Gangstufen hinweg stufenlos variabel ist.
Das Fluchliniendiagramm bzw. der Nomograph (collinear chart) von 3 zeigt durch gerade Linien eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in jeder der Gangstufen des Getriebemechanismus 10, welcher aus dem Differentialabschnitt 11, der als der Abschnitt mit stufenlos variabler Verstellung oder als erster Verstellungsabschnitt fungiert, und dem automatischen Getriebeabschnitt 20 besteht, der als der Abschnitt mit stufenweise variabler Verstellung (der automatische Getriebeabschnitt) oder als zweiter Verstellungsabschnitt fungiert. Das Fluchtliniendiagramm von 3 ist ein rechtwinkliges zweidimensionales Koordinatensystem, in dem die Zähnezahlverhältnisse ρ der Planetenradsätze 24, 26, 28, 30 entlang der horizontalen Achse aufgetragen sind, während die relativen Drehzahlen der Drehelemente entlang der vertikalen Achse aufgetragen sind. Eine untere von drei horizontalen Linien, d. h. die horizontale Linie X1, zeigt die Drehzahl 0 an, während eine obere der drei horizontalen Linien, d. h. die horizontale Linie X2, die Drehzahl 1,0 anzeigt, d. h. eine Betriebsgeschwindigkeit N_E des Verbrennungsmotors 8, der mit der Eingangswelle 14 verbunden ist. Die horizontale Linie XG zeigt die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 an.
Drei vertikale Linien Y1, Y2 und Y3, die dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 des Differentialabschnitts 11 entsprechen, stellen jeweils die relativen Drehzahlen eines zweiten Drehelements (eines zweiten Elements) RE2 in Form des ersten Sonnenrads S1, eines ersten Drehelements (eines ersten Elements) RE1 in Form des ersten Trägers CA1 und eines dritten Drehelements (eines dritten Elements) RE3 in Form des ersten Hohlrades bzw. Zahnkranzes R1 dar. Die Abstände zwischen jeweils benachbarten vertikalen Linien Y1, Y2 und Y3 werden vom Zähnezahlverhältnis ρ1 des ersten Planetenradsatzes bestimmt. Das heißt, der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 entspricht „1”, während der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Zähnezahlverhältnis ρ1 entspricht. Ferner stellen fünf vertikale Linien Y4, Y5, Y6, Y7 und Y8, die dem Getriebeabschnitt 20 entsprechen, die relativen Drehzahlen eines vierten Drehelements (eines vierten Elements) RE4 in Form der zweiten und dritten Sonnenräder S2, S3, die integral aneinander befestigt sind, eines fünften Drehelements (eines fünften Elements) RE5 in Form des zweiten Trägers CA2, eines sechsten Drehelements (eines sechsten Elements) RE6 in Form des vierten Zahnkranzes R4, eines siebten Drehelements (eines siebten Elements) RE7 in Form des zweiten Hohlrades bzw. Zahnkranzes R2 und dritter und vierter Träger CA3, CA4, die integral aneinander befestigt sind, und eines achten Drehelements (eines achten Elements) RE8 in Form des dritten Zahnkranzes R3 und des vierten Sonnenrads S4, die integral aneinander befestigt sind; dar. Die Abstände zwischen benachbarten vertikalen Linien werden durch die Zähnezahlverhältnisse ρ2, ρ3 und ρ4 der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze 26, 28, 30 bestimmt. In der Beziehung zwischen den vertikalen Linien des Fluchtliniendiagramms entsprechen die Abstände zwischen dem Sonnenrad und dem Träger jedes Planetenradsatzes „1”, während die Abstände zwischen dem Träger und dem Zahnkranz jedes Planetenradsatzes dem Zähnezahlverhältnis ρ entsprechen. Im Differentialabschnitt 11 entspricht der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 „1”, während der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Zähnezahlverhältnis ρ entspricht. Im automatischen Getriebeabschnitt 20 entspricht der Abschnitt zwischen dem Sonnenrad und dem Träger jedes der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze 26, 28, 30 „1”, während der Abstand zwischen dem Träger und dem Zahnkranz jedes Planetenradsatzes 26, 28, 30 dem Zähnezahlverhältnis ρ entspricht.
Wie in dem Fluchtliniendiagramm von 3 dargestellt, ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 (der Differentialabschnitt 11) des Getriebemechanismus 10 so ausgelegt, dass das erste Drehelement RE1 (der erste Träger CA1) des ersten Planetenradsatzes 24 integral an der Eingangswelle 14 (dem Verbrennungsmotor 8) befestigt ist und über die Schaltkupplung C0 selektiv mit dem zweiten Drehelement RE2 (dem ersten Sonnenrad S1) verbunden wird, und dieses zweite Drehelement RE2 ist am ersten Elektromotor M1 befestigt und wird über die Schaltbremse B0 selektiv am Gehäuse 12 befestigt, während das dritte Drehelement RE3 (der erste Zahnkranz R1) am Leistungsübertragungselement 18 und am zweiten Elektromotor M2 befestigt ist, so dass eine Drehbewegung der Eingangswelle 14 über das Leistungsübertragungselement 18 auf den automatischen Getriebeabschnitt 20 übertragen (in diesen eingegeben) wird. Eine Beziehung zwischen den Drehzahlen des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Zahnkranzes R1 wird durch eine schräge Linie L0 dargestellt, die durch einen Schnittpunkt zwischen den Linien Y2 und X2 hindurch geht.
Wenn der Getriebemechanismus 10 beispielsweise durch Ausrückaktionen der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenlos variabel verstellbar ist (in den Differentialzustand), können sich die ersten bis dritten Drehelemente RE1–RE3 relativ zueinander drehen, beispielsweise können sich zumindest das zweite Drehelement RE2 und das dritte Drehelement RE3 relativ zueinander drehen. In diesem Fall wird die Drehzahl des ersten Sonnenrads S1, die von einem Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y1 dargestellt wird, durch Steuern der Betriebsgeschwindigkeit des ersten Elektromotors M1 erhöht oder gesenkt, so dass die Drehzahl des ersten Trägers CA1, die von der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y2 dargestellt wird, d. h. die Motordrehzahl N_E, erhöht oder gesenkt wird, wenn die Drehzahl des ersten Zahnkranzes R1, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird und von einem Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y3 dargestellt wird, im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Wenn die Schaltkupplung C0 eingerückt wird, werden das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird in den Nicht-Differentialzustand gebracht, in dem die oben angegebenen drei Drehelemente RE1, RE2, RE3 als Einheit gedreht werden und die relative Drehung der zweiten und dritten Drehelemente RE2, RE3 verhindert wird, so dass die gerade Linie L0 mit der horizontalen Linie X2 fluchtet, so dass das Leistungsübertragungselement 18 mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E gleich ist. Wenn die Schaltbremse B0 eingerückt wird, wird dagegen das erste Sonnenrad S1 am Getriebegehäuse 12 festgelegt, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird in den zweiten Nicht-Differentialzustand gebracht, in dem das zweite Drehelement RE2 angehalten wird und die relative Drehung der zweiten und dritten Drehelemente RE2, RE3 verhindert wird, so dass die gerade Linie L0 in dem in 3 dargestellten Zustand geneigt wird, wodurch der Differentialabschnitt 11 als Drehzahl erhöhender Mechanismus fungiert. Somit wird die Drehzahl des ersten Zahnkranzes R1; die von einem Schnittpunkt zwischen den geraden Linien L0 und Y3 dargestellt wird, d. h. die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18, über die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E hinaus erhöht und auf den automatischen Getriebeabschnitt 20 übertragen.
Im automatischen Getriebeabschnitt 20, wird das vierte Drehelement RE4 über die zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden und über die erste Bremse B1 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt, und das fünfte Drehelement RE5 wird über die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 festgelegt, während das sechste Drehelement RE6 über die dritte Bremse B3 selektiv am Getriebegehäuse 12 festgelegt wird. Das siebte Drehelement RE7 ist an der Ausgangswelle 22 befestigt, während das achte Drehelement RE8 über die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden wird.
Wenn die erste Kupplung C1 und die dritte Bremse B3 eingerückt werden, wird der automatische Getriebeabschnitt 20 in die erste Gangstufe gebracht. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der ersten Gangstufe wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des an der Ausgangswelle 22 befestigten siebten Drehelements RE7 anzeigt, und einer schrägen geraden Linie L1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y8, welche die Drehzahl des achten Drehelements RE8 anzeigt, und der horizontalen Linie X2, und einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, welche die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 anzeigt, und der horizontalen Linie X1 hindurchgeht, dargestellt. Ebenso wird die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der zweiten Gangstufe, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet wird, durch einen Schnittpunkt zwischen einer schrägen geraden Linie L2, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des siebten Drehelements RE7, welches an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, dargestellt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der dritten Gangstellung, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, wird durch, einen Schnittpunkt zwischen einer schrägen geraden Linie L3, die durch diese Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, dargestellt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der vierten Gangstellung, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird von einem Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Link L4, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, dargestellt. In den ersten bis vierten Gangstellungen, in denen die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand gebracht wird, wird das achte Drehelement RE8 mit der Antriebskraft, die vom Differentialabschnitt 11, d. h. vom Leistungsverteilungsmechanismus 16, empfangen wird, mit einer Geschwindigkeit gedreht, die der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E gleich ist. Wenn die Schaltkupplung B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wird das achte Drehelement RE8 mit der Antriebskraft, die vom Leistungsverteilungsmechanismus 16 empfangen wird, mit einer Geschwindigkeit gedreht, die höher ist als die Motordrehzahl N_E. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der fünften. Gangstellung, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet wird, wird von einem Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L5, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, welche die Drehzahl des siebten Drehelements RE7, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, anzeigt, dargestellt.
4 stellt Signale dar, die von einer elektronischen Steuereinrichtung 40 empfangen werden, die vorgesehen ist, um den Getriebemechanismus 10 zu steuern, und Signale, die von der elektronischen Steuereinrichtung 40 erzeugt werden. Diese elektronische Steuereinrichtung 40 schließt einen so genannten Mikrorechner ein, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle aufweist, und ist so ausgelegt, dass sie die Signale gemäß Programmen, die im ROM gespeichert sind, verarbeitet, während sie eine Daten-Zwischenspeicherfunktion des ROM nutzt, um Hybridantriebssteuerungen des Verbrennungsmotors 8 und der Elektromotoren M1 und M2 sowie Verstellsteuerungen des Getriebeabschnitts 20 zu implementieren.
Die elektronische Steuereinrichtung 40 ist so ausgelegt, dass sie von verschiedenen Sensoren und Schaltern, die in 4 dargestellt sind, verschiedene Signale empfängt, wie: ein Signal, das eine Temperatur TEMP_W des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 8 anzeigt; ein Signal, das eine ausgewählte Betätigungsstellung P_SH des Schalthebels anzeigt; ein Signal, das die Betriebsgeschwindigkeit N_E des Verbrennungsmotors 8 anzeigt; ein Signal, das einen Wert anzeigt, der eine ausgewählte Gruppe von Vorwärtsantriebsstufen des Getriebemechanismus 10 anzeigt; ein Signal, das einen M-Modus (Elektromotor-Antriebsmodus) anzeigt; ein Signal, das einen Betriebszustand einer Klimaanlage anzeigt; ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigt, die der Drehzahl N_OUT der Ausgangswelle 22 entspricht; ein Signal, das eine Temperatur eines Arbeitsöls des Getriebeabschnitts 20 anzeigt; ein Signal, das anzeigt, dass eine Seitenbremse betätigt wird; ein Signal, das anzeigt, dass eine Fußbremse betätigt wird; ein Signal, das eine Temperatur eines Katalysators anzeigt; ein Signal, das einen Betätigungsbetrag (einen Betätigungswinkel) A_CC eines manuell zu betätigenden Fahrzeug-Beschleunigungselements in Form eines Gaspedals 45 (in 5 dargestellt) anzeigt; ein Signal, das einen Nockenwinkel anzeigt; ein Signal, das die Auswahl eines Schnee-Antriebsmodus anzeigt; ein Signal, das einen Längsrichtungs-Beschleunigungswert G des Fahrzeugs anzeigt; ein Signal, das die Auswahl eines Tempomat-Antriebsmodus anzeigt; ein Signal, das ein Gewicht des Fahrzeugs anzeigt; Signale, die die Drehzahlen der Antriebsräder des Fahrzeugs anzeigen; ein Signal, das den Betriebszustand eines Schalters für eine stufenweise variable Verstellung anzeigt, der vorgesehen ist, um den Differentialabschnitt 11 (den Leistungsverteilungsmechanismus 16) in den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellbar ist (den Sperrzustand), zu bringen, in dem der Getriebemechanismus 10 als stufenweise variables Getriebe fungiert; ein Signal, das einen Schalter für eine stufenlos variable Verstellung anzeigt, der vorgesehen ist, um den Differentialabschnitt 11 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann (den Differentialzustand), zu bringen, in dem der Getriebemechanismus 10 als stufenlos variables Getriebe fungiert; ein Signal, das eine Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors M1 (im Folgenden als „Erstelektromotor-Drehzahl N_M1” bezeichnet) anzeigt; ein Signal, das eine Drehzahl N_M2 des zweiten Elektromotors M2 (im Folgenden als „Zweitelektromotor-Drehzahl N_M2” bezeichnet) anzeigt; und ein Signal, das eine Menge an elektrischer Energie SOS, die in einer Speichereinrichtung 60 für elektrische Energie (deren Ladungszustand) (die in 5 dargestellt ist) gespeichert ist, anzeigt.
Die elektronische Steuereinrichtung 40 ist ferner so ausgelegt, dass sie verschiedene Signale erzeugt, wie: Steuersignale, die an eine Verbrennungsmotorleistungs-Steuereinrichtung 43 (in 5 dargestellt) angelegt werden, um die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 zu steuern, beispielsweise ein Antriebssignal, um einen Drosselaktor 97 anzusteuern, um einen Öffnungswinkel θ_TH einer elektronischen Drosselklappe 96, die in einem Ansaugrohr 95 des Verbrennungsmotors angeordnet ist, zu steuern, ein Signal, um eine Kraftstoffmenge, die von einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 98 in die Ansaugleitung 95 oder in Zylinder des Verbrennungsmotors 8 eingespritzt wird, zu steuern, ein Signal, das an eine Zündeinrichtung 99 angelegt wird, um den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 zu steuern, und ein Signal, um einen Ladedruck des Verbrennungsmotors 8 anzupassen; ein Signal, um die elektrische Klimaanlage zusteuern; Signale, um die Elektromotoren M1 und M2 zu betätigen; ein Signal, um einen Schaltbereichsaroeiger zum Anzeigen der ausgewählten Betätigungs- oder Schaltstellung des Schalthebels anzuzeigen; ein Signal, um einen Zähnezahlverhältnisanzeiger zum Anzeigen des Zähnezahlverhältnisses zu betätigen; ein Signal, um einen Schneemodusanzeiger zum Anzeigen der Auswahl des Schnee-Antriebsmodus zu betätigen, ein Signal, um einen ABS-Aktor für eine Antiblockierbremsung der Räder zu betätigen; ein Signal, um einen M-Modusanzeiger zum Anzeigen der Auswahl des M-Modus zu betätigen; Signale, um magnetisch betriebene Ventile zu betätigen, die in eine hydraulische Steuereinheit 42 (in 5 dargestellt) integriert sind und die vorgesehen sind, um die hydraulischen Aktoren der hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen des Differentialabschnitts 11 und des automatischen Getriebeabschnitts 20 zu steuern; ein Signal, um eine elektrische Ölpumpe zu betätigen, die als Hydraulikdruckquelle für die hydraulische Steuereinheit 42 verwendet wird; ein Signal, um eine elektrische Heizung anzusteuern und ein Signal, das an einen Tempocoat-Computer angelegt wird.
5 ist ein Funktionsblockschema von 5 zur Erläuterung von Haupt-Steuerfunktionen der elektronischen Steuereinrichtung 40, die ein Umschaltsteuermittel 50, Hybridsteuermittel (Mittel für eine stufenlos variable Verstellung) 52, Steuermittel 54 für eine stufenweise variable Verstellung, Speichermittel 56, Schnellgang-Bestimmungsmittel 62, Mittel 80 zur Bestimmung des Umfangs, in dem das Beschleunigungselement betätigt wird; Differentialzustands-Bestimmungsmittel 82 und Drehmomentantwort-Steuermittel 84 aufweist. Das Steuermittel 54 für eine stufenweise variable Verstellung ist dafür ausgelegt, zu bestimmen, ob eine Verstellaktion des automatischen Getriebeabschnitts 20 stattfinden sollte, d. h. die Gangstufe zu bestimmen, in die der automatische Getriebeabschnitt 20 verstellt werden sollte. Diese Bestimmung wird auf der Basis eines Zustands des Fahrzeugs in Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und eines Ausgangsdrehmoments T_OUT des automatischen Getriebeabschnitts 20 und gemäß einem Verstellgrenzlinien-Kennfeld (einem Verstellsteuerungs-Kennfeld oder einer Verstellsteuerungsbeziehung) getroffen, das (bzw. die) im Speichermittel 56 hinterlegt ist und Raufschalt-Grenzlinien, die von durchgezogenen Linien in 5 angezeigt werden, und Runterschalt-Grenzlinien, die von Einpunkt/-Strich-Linien in 5 angezeigt werden, darstellt. Das Steuermittel für eine stufenweise variable Verstellung 54 erzeugt Verstellbefehle, die an die hydraulische Steuereinheit 42 angelegt werden, um die beiden hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen (außer der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0) jeweils selektiv ein und auszurücken, um die bestimmte Gangstellung des automatischen Getriebeabschnitts 20 gemäß der Tabelle von 2 einzurücken. Ausführlich beschrieben befiehlt das Steuermittel 54 für eine stufenweise variable Verstellung der hydraulischen Steuereinheit 42, die magnetisch betätigten Ventile, die in die hydraulische Steuereinheit 42 integriert sind, zu steuern, um die geeigneten hydraulischen Aktoren zu aktivieren, um eine der beiden Reibkupplungseinrichtungen einzurücken und gleichzeitig die andere Reibkupplungseinrichtung auszurücken, um die Kupplung-zu-Kupplung-Verstellaktionen des automatischen Getriebeabschnitts 20 zu bewirken.
Das Hybridsteuermittel 52 fungiert als Steuermittel für eine stufenlos variable Verstellung und ist dafür ausgelegt, den Verbrennungsmotor 8, der in einem Betriebsbereich mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden soll, zu steuern und die ersten und zweiten Elektromotoren M1, M2 so zu steuern, dass ein Verhältnis der Antriebskräfte, die vom Verbrennungsmotor 8 und vom zweiten Elektromotor M2 erzeugt werden, und einer Reaktionskraft, die vom ersten Elektromotor M1 während dessen Betriebs als elektrischer Generator erzeugt wird, zu optimieren, um dadurch die Übersetzung γ0 des Differentialabschnitts 11, der als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe arbeitet, zu steuern, wenn der Getriebemechanismus 10 in einen Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, gebracht wurde, d. h. wenn der Differentialabschnitt 11 in den Differentialzustand gebracht wurde. Beispielsweise berechnet das Hybridsteuermittel 52 eine Soll-(eine erforderliche)Fahrzeugleistung, die bei der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs ausgegeben wird, auf der Basis des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 46, der als vom Fahrer benötigte Fahrzeugleistung verwendet wird, und der Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit V und berechnet eine Soll-Gesamtleistung des Fahrzeugs auf der Basis der errechneten Soll-Fahrzeugleistung und einer benötigten Menge an vom ersten Elektromotor M1 erzeugter elektrischer Energie. Das Hybridsteuermittel 52 berechnet eine Soll-Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8, um die errechnete Soll-Gesamtleistung des Fahrzeugs zu erhalten, während es einen Leistungsübertragungsverlust, eine Last, die auf verschiedene Einrichtungen des Fahrzeugs wirkt, ein Unterstützungsmoment, das vom zweiten Elektromotor M2 erzeugt wird, usw. berücksichtigt. Das Hybridsteuermittel 52 steuert die Drehzahl N_E und das Drehmoment T_E des Verbrennungsmotors 8, um die errechnete Soll-Verbrennungsmotorleistung und die Menge an vom ersten Elektromotor M1 erzeugter elektrischer Energie zu erhalten.
Das Hybridsteuermittel 52 ist dafür ausgelegt, die Hybridsteuerung zu implementieren, während es die derzeit ausgewählte Gangstellung des automatischen Getriebeabschnitts 20 berücksichtigt, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs und den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 8 zu verbessern. Bei der Hybridsteuerung wird der Differentialabschnitt 11 so gesteuert, dass er als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe fungiert, um die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E und die Fahrzeuggeschwindigkeit V für einen effizienten Betrieb des Verbrennungsmotors 8 und die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18, die von der ausgewählten Gangstellung des Getriebeabschnitts 20 bestimmt wird, optimal zu koordinieren. Das heißt, das Hybridsteuermittel 52 bestimmt einen Sollwert der Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10, so dass der Verbrennungsmotor 8 gemäß einer gespeicherten Kurve für den niedrigsten Kraftstoffverbrauch (einem Kraftstoffverbrauchs-Kennfeld oder einer Kraftstoffverbrauchs-Beziehung) betrieben wird. Der Sollwert der Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10 ermöglicht eine Steuerung des Drehmoments T_E und der Drehzahl N_E des Verbrennungsmotors, so dass der Verbrennungsmotor 8 eine Ausgangsleistung liefert, die notwendig ist, um die Soll-Fahrzeugleistung (die Soll-Gesamtleistung des Fahrzeugs oder die erforderliche Antriebskraft des Fahrzeugs) zu erhalten. Die Kurve für den niedrigsten Kraftstoffverbrauch wird durch Versuche erhalten, um sowohl den gewünschten Wirkungsgrad als auch den niedrigsten Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 8 zu erreichen, und ist als zweidimensionales Koordinatensystem definiert, das von einer Achse der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E und einer Achse des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E definiert wird. Das Hybridsteuermittel 52 steuert die Übersetzung γ0 des Differentialabschnitts 11, um den Sollwert der Gesamtübersetzung γT zu erhalten, so dass die Gesamtübersetzung γT innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, beispielsweise zwischen 13 und 0,5 gesteuert werden kann.
Bei der Hybridsteuerung steuert das Hybridsteuermittel 52 einen Wechselrichter 58 so, dass die elektrische Energie, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, über den Wechselrichter 58 an eine Speichereinrichtung 60 für elektrische Energie und den zweiten Elektromotor M2 geliefert wird. Das heißt, der größte Teil der vom Verbrennungsmotor 8 erzeugten Antriebskraft wird mechanisch auf das Leistungsübertragungselement 18 übertragen, während der übrige Teil der Antriebskraft vom ersten Elektromotor M1 verbraucht wird, um diesen Teil in die elektrische Energie umzuwandeln, die über den Wechselrichter 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 auf das Leistungsübertragungselement 18 übertragen wird. Somit wird das Antriebssystem mit einem elektrischen Weg versehen, auf dem eine elektrische Energie, die durch Umwandlung eines Teils der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 8 erzeugt wird, in mechanische Energie umgewandelt wird.
Das Hybridsteuermittel 52 ist ferner dafür ausgelegt, die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E im Wesentlichen konstant oder auf einem gewünschten Wert zu halten, und zwar durch Steuern der Erstelektromotor-Drehzahl N_M1 und/oder der Zweitelektromotor-Drehzahl N_M2, aufgrund der elektrischen CVT-Funktion des Differentialabschnitts 11, unabhängig davon, ob das Fahrzeug steht oder fährt. Anders ausgedrückt, das Hybridsteuermittel 52 ist in der Lage, die Erstelektromotor-Drehzahl N_M1 und/oder der Zweitelektromotor-Drehzahl N_M2 nach Wunsch zu steuern, während die Maschinendrehzahl N_E im Wesentlichen konstant oder auf einem gewünschten Wert gehalten wird.
Um die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E bei fahrendem Fahrzeug zu erhöhen, erhöht das Hybridsteuermittel 52 beispielsweise die Betriebsdrehzahl N_M2 des ersten Elektromotors M12, während die Betriebsdrehzahl N_M2 des zweiten Elektromotors M2, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit V (der Drehzahl der Antriebsräder 38) bestimmt wird, im Wesentlichen konstant gehalten wird, wie aus dem Fluchtliniendiagramm von 13 ersichtlich ist. Um die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E während einer Verstellbetätigung des Automatikgetriebes 20 im Wesentlichen konstant zu halten, ändert das Hybridsteuermittel 52 die Erstelektromotor-Drehzahl N_M1 in eine Richtung, die der Änderungsrichtung der Zweitelektromotor-Drehzahl N_M2, welche durch die Verstellbetätigung des automatischen Getriebeabschnitts 20 bewirkt wird, entgegengesetzt ist, während die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Das Hybridsteuermittel 52 schließt ein Verbrennungsmotorleistungs-Steuermittel ein, das die Aufgabe hat, den Verbrennungsmotor 8 so zu steuern, dass er eine erforderliche Ausgangsleistung liefert, indem es den Drosselaktor 97 so steuert, dass dieser die elektronische Drosselklappe 96 öffnet und schließt, und die Menge und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor 8 durch die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 998 und/oder den Zündzeitpunkt des Zünders durch die Zündeinrichtung 99 allein oder in Kombination steuert. Beispielsweise ist das Hybridsteuermittel 52 grundsätzlich so ausgelegt, dass es den Drosselaktor 97 auf der Basis des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 (des manuell zu betätigenden Fahrzeug-Beschleunigungselements) und gemäß einer vorbestimmten gespeicherten Beziehung (nicht dargestellt) zwischen dem Betätigungsbetrag A_CC und dem Öffnungswinkel θ_TH der elektronischen Drosselklappe 96 steuert, so dass der Öffnungswinkel θ_TH mit zunehmendem Betätigungsbetrag A_CC zunimmt. Die Verbrennungsmotorleistungs-Steuereinrichtung 43 steuert den Drosselaktor 97, um die elektronische Drosselklappe 96 zu öffnen und zu schließen, steuert die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 98, um die Kraftstoffeinspritzung zu steuern, und steuert die Zündeinrichtung 99, um den Zündzeitpunkt des Zünders zu steuern, um dadurch das Drehmoment des Verbrennungsmotors 8 gemäß den vom Hybridsteuermittel 52 empfangenen Befehlen zu steuern.
Das Hybridsteuermittel 52 ist in der Lage, einen Elektromotor-Antriebsmodus einzurichten, um das Fahrzeug durch den Elektromotor M2 anzutreiben, indem es die elektrische CVT-Funktion des Differentialabschnitts 11 nutzt, und zwar unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor 8 sich im Nicht-Betätigungszustand oder im Leerlauf befindet. Die durchgezogene Linie A in 6 stellt ein Beispiel für eine Grenzlinie dar, die eine Verbrennungsmotor-Antriebsregion und eine Elektromotor-Antriebsregion zum Umschalten der Fahrzeug-Antriebsleistungsquelle zum Starten und Fahren des Fahrzeugs (im Folgenden als „Antriebsleistungsquelle” bezeichnet) zwischen dem Verbrennungsmotor 8 und dem Elektromotor (z. B. dem zweiten Elektromotor M2) umzuschalten. Anders ausgedrückt, der Fahrzeug-Antriebsmodus kann zwischen einem so genannten „Verbrennungsmotor-Antriebsmodus”, der der Verbrennungsmotor-Antriebsregion entspricht, in der das Fahrzeug unter Verwendung des Verbrennungsmotors 8 als Antriebsleistungsquelle gestartet und gefahren wird, und dem so genannten „Elektromotor-Antriebsmodus”, der der Elektromotorantriebsregion entspricht, in der das Fahrzeug unter Verwendung des zweiten Elektromotors M2 als Antriebsleistungsquelle gefahren wird, umgeschaltet werden. Eine vorbestimmte gespeicherte Beziehung, welche die Grenzlinie (die durchgezogene Linie A) von 6 zum Umschalten zwischen dem Verbrennungsmotor-Antriebsmodus und dem Elektromotor-Antriebsmodus darstellt, ist ein Beispiel für ein Antriebsleistungsquellen-Umschaltungskennfeld (ein Antriebsleistungsquellen-Kennfeld) in einem zweidimensionalen Koordinatensystem, das durch Steuerparameter in Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und eines auf die Antriebskraft bezogenen Werts in Form des Ausgangsmoments T_OUT definiert ist. Dieses Antriebsleistungsquellen-Umschaltungskennfeld ist zusammen mit dem Verstellungsgrenzlinien-Kennfeld (dem Verstellungs-Kennfeld), das von durchgezogenen Linien und Einpunkt/Strich-Linien in 6 dargestellt ist, im Speichermittel 56 gespeichert.
Das Hybridsteuermittel 52 bestimmt, ob die Fahrzeugbedingung in der Elektromotor-Antriebsregion oder der Verbrennungsmotor-Antriebsregion liegt, und richtet den Elektromotor-Antriebsmodus oder den Verbrennungsmotor-Antriebsmodus ein. Diese Bestimmung wird auf der Basis der Fahrzeugbedingung, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem erforderlichen Ausgangsmoment T_OUT dargestellt wird, und gemäß dem Antriebsleistungsquellen-Umschaltungskennfeld von 6 getroffen. Wie aus 6 hervorgeht, wird der Elektromotor-Antriebsmodus vom Hybridsteuermittel 52 grundsätzlich eingerichtet, wenn das Ausgangsmoment T_OUT in einem vergleichsweise niedrigen Bereich liegt, in dem der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors vergleichsweise niedrig ist, d. h. wenn das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E in einem relativ niedrigen Bereich liegt oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in einem vergleichsweise niedrigen Bereich liegt, d. h. wenn die Fahrzeuglast vergleichsweise niedrig ist. Üblicherweise wird das Fahrzeug daher im Elektromotor-Antriebsmodus und nicht im Verbrennungsmotor-Antriebsmodus gestartet. Wenn die Fahrzeugbedingung beim Starten des Fahrzeugs infolge eines Anstiegs des erforderlichen Ausgangsmoments T_OUT oder Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E aufgrund einer Betätigung des Gaspedals 45 außerhalb der Elektromotor-Antriebsregion liegt, die von dem Antriebsleistungsquellen-Umschaltungskennfeld von 6 definiert ist, kann das Fahrzeug im Verbrennungsmotor-Antriebsmodus gestartet werden.
Um ein Nachlaufen des Verbrennungsmotors 8 in diesem Nicht-Betätigungszustand zu verringern und den Kraftstoffverbrauch im Elektromotor-Antriebsmodus zu verbessern, ist das Hybridsteuermittel 52 so ausgelegt, dass es die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E aufgrund der elektrischen CVT-Funktion (Differentialfunktion) des Differentialabschnitts 11 nach Bedarf bei null oder fast bei null hält, d. h. durch Steuern des Differentialabschnitts 11 so, dass dieser seine elektrische CVT-Funktion (Differentialfunktion) erfüllt, so dass die Erstelektromotor-Drehzahl 1 so gesteuert wird, dass dieser frei gedreht wird, um eine negative Drehzahl N_M1 zu erhalten.
Das Hybridsteuermittel 52 ist ferner in der Lage, einen so genannten „Momentunterstützungs”-Betrieb durchzuführen, um den Verbrennungsmotor 8 zu unterstützen, indem es eine elektrische Energie vom ersten Elektromotor M1 oder von der Speichereinrichtung 60 für elektrische Energie dem zweiten Elektromotor M2 zuführt, so dass der zweite Elektromotor M2 so betätigt wird, dass er ein Antriebsmoment an die Antriebsräder 38 ausgibt. Somit kann der zweite Elektromotor M2 im Verbrennungsmotor-Antriebsmodus zusätzlich zum Verbrennungsmotor 8 verwendet werden. Der Momentunterstützungsbetrieb kann durchgeführt werden, um das Ausgangsmoment des zweiten Elektromotors M2 im Elektromotor-Antriebsmodus zu erhöhen.
Das Hybridsteuermittel 52 ist dafür ausgelegt, den Verbrennungsmotor 8 aufgrund der elektrischen CVT-Funktion des Differentialabschnitts 11 in Betrieb zu halten, unabhängig davon, ob das Fahrzeug steht oder mit relativ niedriger Geschwindigkeit fährt. Wenn der erste Elektromotor M1 betrieben werden muss, um die Speichereinrichtung 60 für elektrische Energie zu laden, während das Fahrzeug steht, damit die Speichereinrichtung 60 für elektrische Energie geladen wird, weil die Menge an elektrischer Energie SOS, die in der Speichereinrichtung 60 gespeichert ist, verringert ist, kann die Drehzahl N_E des Verbrennungsmotors 8, der betrieben wird, um den ersten Elektromotor M1 bei relativ hoher Drehzahl zu betreiben, hoch genug gehalten werden, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 8 selbst zu ermöglichen, und zwar aufgrund der Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16, auch wenn die Betriebsgeschwindigkeit des zweiten, Elektromotors M2, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird, null (fast null) ist, wenn das Fahrzeug steht.
Das Hybridsteuermittel 52 ist ferner dafür ausgelegt, den ersten Elektromotor M1 durch Unterbrechen eines elektrischen Stroms, der von der Speichereinrichtung 60 für elektrischen Strom über den Wechselrichter 58 an den ersten Elektromotor M1 angelegt wird, in den lastfreien Zustand zu versetzen. Wenn der erste Elektromotor M1 in den lastfreien Zustand versetzt wird, wird zugelassen, dass der erste Elektromotor M1 sich frei dreht, und der Differentialabschnitt wird in einen Zustand versetzt, der dem Leistungsunterbrechungszustand ähnlich ist, in dem keine Leistung auf dem Leistungsübertragungsweg innerhalb des Differentialabschnitts 11 übertragen werden kann und keine Ausgangsleistung vom Differentialabschnitt 11 erzeugt werden kann. Das heißt, das Hybridsteuermittel 52 ist dafür ausgelegt, den ersten Elektromotor M1 in den lastfreien Zustand zu versetzen, um dadurch den Differentialabschnitt 11 in einen neutralen Zustand zu versetzen, in dem der Leistungsübertragungsweg elektrisch unterbrochen ist.
Das Schnellgang-Bestimmungsmittel 62 ist dafür ausgelegt, zu bestimmen, ob die Gangstellung, in die der Getriebemechanismus 10 auf der Basis der Fahrzeugbedingung und gemäß dem Verstellgrenzlinien-Kennfeld, das im Speichermittel 56 hinterlegt ist und in 6 als Beispiel angezeigt ist, geschaltet werden sollte, eine Schnellgangstellung ist, beispielsweise die fünfte Gangstellung. Diese Bestimmung wird dadurch getroffen, dass bestimmt wird, ob die vom Steuermittel 54 für eine stufenweise variable Verstellung ausgewählte Gangstellung die fünfte Gangstellung ist oder nicht, um zu bestimmen, welche von der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 eingerückt werden sollte, um den Getriebemechanismus 10 in den Zustand zu bringen, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann.
Das Umschaltsteuermittel 50 ist dafür ausgelegt, den Getriebemechanismus 10 durch Einrücken und Ausrücken, der Kupplungseinrichtungen (der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0) auf der Basis der Fahrzeugbedingung selektiv zwischen dem Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, und dem Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, d. h. zwischen dem Differentialzustand und dem Sperrzustand umzuschalten. Beispielsweise ist das Umschaltsteuermittel 50 dafür ausgelegt, auf der Basis der Fahrzeugbedingung, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem erforderlichen Ausgangsmoment T_OUT dargestellt wird, und gemäß dem Umschaltungsgrenzlinien-Kennfeld (dem Umschaltsteuerungs-Kennfeld oder der Umschaltsteuerungs-Beziehung), das (bzw. die) im Speichermittel 56 hinterlegt ist und von einer Zweipunkt/Strich-Linie in 6 als Beispiel dargestellt ist, zu bestimmen, ob der Verstellungszustand des Getriebemechanismus 10 (des Differentialabschnitts 11) geändert werden sollte, d. h. ob die Fahrzeugbedingung in der Region einer stufenlos variablen Verstellung liegt, um den Getriebeabschnitt 10 in den Zustand zu bringen, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, oder in der Region für eine stufenweise variable Verstellung, um den Getriebemechanismus 10 in den Zustand zu bringen, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann. Das Umschaltungssteuermittel 50 bringt den Getriebemechanismus 10 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, oder den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden, je nachdem ob die Fahrzeugbedingung in der Region für eine stufenlos variable Verstellung oder in der Region für eine stufenweise variable Verstellung liegt. Somit begrenzt das Umschaltsteuermittel 50 die elektrische gesteuerte Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 dadurch, dass es den Differentialabschnitt 11 durch Steuern der Schaltkupplung C0 und/oder der Schaltbremse B0 in den Zustand bringt, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann. Das heißt, das Umschaltsteuermittel 50 fungiert als Differentialbegrenzungsmittel zur Begrenzung der Funktion des Differentialabschnitts 11 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe.
Im Einzelnen beschrieben verhindert das Umschaltsteuermittel 50, wenn es bestimmt, dass die Fahrzeugbedingung in der Region für eine stufenweise variable Verstellung liegt, dass das Hybridsteuermittel 52 eine Hybridsteuerung oder eine stufenlos variable Verstellsteuerung implementiert, und lässt zu, dass das Steuermittel 54 für eine stufenweise variable Verstellung eine vorbestimmte stufenweise variable Verstellsteuerung implementiert, in der der Getriebeabschnitt 20 automatisch entsprechend dem im Speichermittel 56 hinterlegten und in 6 als Beispiel dargestellten Verstellgrenzlinien-Kennfeld verstellt wird. 2 zeigt die Kombinationen der Einrückaktionen der hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen C0, C1, C2, B0, B1, B2 und B3 an, die im Speichermittel 56 hinterlegt sind und die selektiv verwendet werden, um den automatischen Getriebeabschnitt 20 automatisch zu verstellen. Im Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, fungiert der Getriebeabschnitt 10 als Ganzes, der aus dem Differentialabschnitt 11 und dem automatischen Getriebeabschnitt 20 besteht, als so genanntes stufenweise variables Automatikgetriebe, das automatisch gemäß der Tabelle von 2 verstellt wird.
Wenn das Schnellgang-Bestimmungsmittel 62 bestimmt hat, dass der Getriebemechanismus 10 in die fünfte Gangstufe verstellt werden sollte, befiehlt das Umschaltsteuermittel 50 der hydraulischen Steuereinheit 42, die Schaltkupplung C0 auszurücken und die Schaltbremse B0 einzurücken, damit der Differentialabschnitt 11 als Hilfsgetriebe mit einer festen Übersetzung γ0 von beispielsweise 0,7 fungieren kann, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt in eine hohe Gangstufe gebracht wird, die als „Overdrive-Gangstufe” bezeichnet wird und deren Übersetzung unter 1,0 liegt.
Wenn das Schnellgang-Bestimmungsmittel 62 nicht bestimmt hat, dass der Getriebemechanismus 10 in die fünfte Gangstufe verstellt werden sollte, befiehlt das Umschaltsteuermittel 50 der hydraulischen Steuereinheit 52, die Schaltkupplung C0 einzurücken und die Schaltbremse B0 auszurücken, damit der Differentialabschnitt 11 als Hilfsgetriebe mit einer festen Übersetzung γ0 von beispielsweise 1,0 fungieren kann, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt in eine Drehzahl reduzierende Gangstufe mit einer Übersetzung unter 1,0 gebracht wird. Wenn der Getriebemechanismus 10 somit durch das Umschaltsteuermittel 50 in den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, gebracht wird, wird der Differentialabschnitt 11, der als Hilfsgetriebe fungieren kann, unter der Steuerung des Umschaltungssteuermittels in eine von zwei wählbaren Gangstufen gebracht, während der automatische Getriebeabschnitt 20, der mit dem Differentialabschnitt 11 in Reihe geschaltet ist, als stufenweise variables Getriebe fungiert, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt als so genanntes stufenweise variables Automatikgetriebe fungiert.
Wenn das Umschaltsteuermittel 50 bestimmt hat, dass die Fahrzeugbedingung in der Region für eine stufenlos variable Verstellung liegt, in der der Getriebemechanismus 10 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, gebracht wird, befiehlt das Umschaltsteuermittel 50 der hydraulischen Steuereinheit 42, sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0 auszurücken, um den Differentialabschnitt 11 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, zu bringen. Gleichzeitig lässt das Umschaltsteuermittel 50 zu, dass das Hybridsteuermittel 52 die Hybridsteuerung implementiert, und befiehlt dem Steuermittel 54 für eine stufenweise variable Verstellung, eine vorgegebene Gangstufe auszuwählen und zu halten, oder zuzulassen, dass der Automatikgetriebeabschnitt 20 gemäß dem im Speichermittel 56 hinterlegten und in 6 als Beispiel angezeigten Verstellgrenzlinien-Kennfeld automatisch verstellt wird. Im letztgenannten Fall implementiert das Steuermittel 54 für eine stufenweise variable Verstellung die automatische Verstellsteuerung durch geeignete Auswahl der Kombinationen von Betriebszuständen der Reibkupplungseinrichtungen, die in 2 angezeigt sind, außer den Kombinationen, die eine Einrückung der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 beinhalten. Somit fungiert der Differentialabschnitt 11, der unter der Steuerung des Umschaltsteuermittels 50 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, gebracht wird, als das stufenlos variable Getriebe, während der automatische Getriebeabschnitt 20, der mit dem Differentialabschnitt 11 in Reihe geschaltet ist, als das stufenweise variable Getriebe fungiert, so dass der Getriebemechanismus 10 eine ausreichende Fahrzeug-Antriebskraft liefert, damit die Eingangsdrehzahl N_IN des automatischen Getriebeabschnitts 20, der in eine der Gangstufen eins bis vier gebracht wurde, d. h. die Drehzahl N₁₈ des Leistungsübertragungselements 18, stufenlos geändert wird, so dass die Übersetzung des Getriebemechanismus 10, wenn der Getriebeabschnitt 20 in eine dieser Gangstufen gebracht wird, über einen vorgegebenen Bereich stufenlos variabel ist. Somit ist die Übersetzung des automatischen Getriebeabschnitts 20 über benachbarte Gangstellungen hinweg stufenlos variabel, wodurch die Gesamtübersetzung γT des Getriebemechanismus 10 stufenlos variabel ist.
Die Kennfelder von 6 werden ausführlich beschrieben. Das Verstellgrenzlinien-Kennfeld (das Verstellsteuerungs-Kennfeld oder die Verstellsteuerungs-Beziehung), das (bzw. die) in 6 als Beispiel dargestellt ist und im Speichermittel 56 hinterlegt ist, wird verwendet, um zu bestimmen, ob der automatische Getriebeabschnitt 20 verstellt werden sollte, und wird in einem zweidimensionalen Koordinatensystem durch Steuerparameter definiert, die aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem auf die Antriebskraft bezogenen Wert in Form des erforderlichen Ausgangsmoments T_OUT bestehen. In 6 zeigen die durchgezogenen Linien die Raufschalt-Grenzlinien an, während die Einpunkt/Strich-Linien die Runterschalt-Grenzlinien anzeigen.
Die durchbrochenen Linien in 6 zeigten die Fahrzeuggeschwindigkeits-Obergrenze V1 und die Ausgangsmoment-Obergrenze T1 an, die für das Umschaltsteuermittel 50 verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Fahrzeugbedingung in der Region für eine stufenweise variable Verstellung oder in der Region für eine stufenlos variable Verstellung liegt. Anders ausgedrückt, die durchbrochenen Linien stellen eine Grenzlinie für ein Fahren mit hoher Geschwindigkeit dar, die die Fahrzeuggeschwindigkeits-Obergrenze V1 anzeigt, oberhalb derer bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug sich in einem Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit befindet, sowie eine Grenzlinie für ein Fahren mit hoher Ausgangsleistung dar, die die Ausgangsmoment-Obergrenze T1 des Ausgangsmoments T_OUT des automatischen Getriebeabschnitts 20 anzeigt, oberhalb derer bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug sich in einem Zustand des Fahrens mit hoher Ausgangsleistung befindet. Das Ausgangsmoment T_OUT ist ein Beispiel für den auf die Antriebskraft bezogenen Wert, der auf die Antriebskraft des Hybridfahrzeugs bezogen ist. 6 zeigt auch Zweipunkt/Strich-Linien, die in Bezug auf die durchbrochenen Linien um einen geeigneten Betrag einer Steuerhysterese versetzt sind, für die Bestimmung, ob der Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, in den Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist, geändert wird oder umgekehrt. Somit stellen die durchbrochenen Linien und die Zweipunkt/Strich-Linien von 6 das gespeicherte Umschaltgrenzlinien-Kennfeld (das Umschaltsteuerungs-Kennfeld oder die Umschaltsteuerungs-Beziehung) dar, das bzw. die vom Schaltsteuermittel 50 verwendet wird, um zu bestimmen, ob die Fahrzeugbedingung in der Region für eine stufenweise variable Verstellung oder in der Region für eine stufenlos variable Verstellung liegt, abhängig davon, ob die Steuerparameter in Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Ausgangsmoments T_OUT höher sind als die vorbestimmten oberen Grenzwerte V, T1. Dieses Umschaltgrenzlinien-Kennfeld kann im Speichermittel 56 zusammen mit dem Verstellgrenzlinien-Kennfeld gespeichert werden. Das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld kann entweder die Fahrzeuggeschwindigkeits-Obergrenze V1 und/oder die Ausgangsmoment-Obergrenze T1 oder die Fahrzeuggeschwindigkeit V und/oder das Ausgangsmoment T_OUT als den mindestens einen Parameter verwenden.
Das oben beschriebene Verstellgrenzlinien-Kennfeld, die oben beschriebene Umschaltungsgrenzlinie und das oben beschriebene Antriebsleistungsquellen-Umschaltungskennfeld können durch gespeicherte Gleichungen für einen Vergleich der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit V mit dem Grenzwert V1 und einen Vergleich des aktuellen Ausgangsmoments T_OUT mit dem Grenzwert T1 verwendet werden. In diesem Fall schaltet das Umschaltungssteuermittel 50 den Getriebemechanismus 10 in den Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, indem es die Schaltbremse B0 einrückt, wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V die Obergrenze V1 überschritten hat, oder indem es die Schaltkupplung C0 einrückt, wenn das Ausgangsmoment T_OUT des automatischen Getriebeabschnitts 20 die Obergrenze T1 überschritten hat.
Das Umschaltungssteuermittel 50 kann so ausgelegt sein, dass es den Getriebemechanismus 10 auch dann in den Zustand bringt, in dem dieser stufenweise variabel verstellt werden kann, wenn die Fahrzeugbedingung in der Region für die stufenlos variable Verstellung liegt, und zwar sobald irgendein Funktionsausfall oder eine Verschlechterung der elektrischen Komponenten, wie der Elektromotoren, die dazu dienen, den Differentialabschnitt 11 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe zu betreiben, erfasst wird. Diese elektrischen Komponenten schließen Komponenten ein wie den ersten Elektromotor M1, den zweiten Elektromotor M2, den Wechselrichter 58, die Speichereinrichtung 50 für elektrische Energie sowie elektrische Leitungen, die diese Komponenten untereinander verbinden und die zu dem elektrischen Weg gehören, auf dem eine elektrische Energie, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, in mechanische Energie umgewandelt wird. Die funktionale Verschlechterung der Komponenten kann durch deren Ausfall oder durch einen Abfall ihrer Temperaturen bewirkt werden.
Der oben angegebene auf die Antriebskraft bezogene Wert ist ein Parameter, der der Antriebskraft des Fahrzeugs entspricht, wobei es sich um das Ausgangsmoment T_OUT des automatischen Getriebeabschnitts 20, das Verbrennungsmotor-Ausgangsmoment T_E oder einen Beschleunigungswert G des Fahrzeugs handeln kann, ebenso wie um ein Antriebsmoment oder eine Antriebskraft der Antriebsräder 38. Der Parameter kann Folgendes sein: ein aktueller Wert, der auf der Basis des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 oder des Öffnungswinkels der Drosselklappe (oder einer Ansaugluftmenge, eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses oder einer eingespritzten Kraftstoffmenge) und der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E berechnet wird; oder irgendein Schätzwert des erforderlichen (Soll-)Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, des erforderlichen (Soll-)Ausgangsmoments T_OUT des Getriebeabschnitts 20 und der erforderlichen Fahrzeug-Antriebskraft, die auf der Basis des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals oder des Betätigungswinkels der Drosselklappe berechnet werden. Das oben beschrieben Fahrzeug-Antriebsmoment kann nicht nur auf der Basis des Ausgangsmoments T_OUT usw., sondern auch des Verhältnisses der Differentialgetriebeeinrichtung 36 und des Radius der Antriebsräder 38 berechnet werden oder kann direkt von einem Drehmomentsensor oder dergleichen erfasst werden.
Beispielsweise wird die Fahrzeuggeschwindigkeits-Obergrenze V1 so bestimmt, dass der Getriebemechanismus 10 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, während das Fahrzeug sich im Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit befindet. Diese Bestimmung ist wirksam, um eine Möglichkeit der Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchswerte des Fahrzeugs zu verringern, wie in dem Falls, dass der Getriebemechanismus 10 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Das heißt, im Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit wird der Getriebemechanismus wirksam als stufenweise variables Planetenradgetriebe verwendet, das keinen elektrischen Weg einschließt und das einen hohen Leistungsübertragungs-Wirkungsgrad aufweist.
Die Ausgangsmoment-Obergrenze T1 wird abhängig von den Betriebskennzahlen des ersten Elektromotors M1 bestimmt, der von geringer Größe ist und dessen maximale elektrische Energieausgangsleistung relativ verkleinert ist, so dass das Reaktionsmoment des ersten Elektromotors M1 nicht so groß ist, wenn die Verbrennungsmotorleistung relativ hoch ist, wenn das Fahrzeug in einem Zustand mit hoher Ausgangsleistung fährt. Alternativ dazu wird die Ausgangsmoment-Obergrenze T1 so bestimmt, dass der Getriebemechanismus 10 in den Zustand gebracht wird, in dem er in einem Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit stufenweise variabel ist, d. h. in dem er als stufenweise variables Getriebe, dessen Übersetzung stufenweise variabel ist, und nicht als stufenlos variables Getriebe fungiert. Diese Bestimmung beruht auf einem Wunsch des Lenkers, dass sich die Verbrennungsmotor-Drehzahl, während das Fahrzeug mit hoher Ausgangsleistung fährt, infolge einer Verstellaktion des Getriebes ändert, wobei dieser Wunsch größer ist als der Wunsch des Fahrzeuglenkers, die Kraftstoffverbrauchswerte zu verbessern.
In 8 ist ein Umschaltgrenzlinien-Kennfeld (ein Umschaltsteuerungs-Kennfeld oder eine Umschaltsteuerungs-Beziehung) dargestellt, das (bzw. die) im Speichermittel 56 hinterlegt ist und das (bzw. die) Verbrennungsmotor-Ausgangsleistungslinien definiert, die als Grenzlinien dienen, die vom Umschaltsteuermittel 50 verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Fahrzeugbedingung in der Region für die stufenweise variable oder für die stufenlos variable Verstellung liegt. Diese Verbrennungsmotor-Ausgangsleistungslinien sind durch Steuerparameter in Form der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E und des Verbrennungsmotor-Drehmoments N_T definiert. Das Umschaltsteuermittel 50 kann das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 anstelle des Umschaltgrenzlinien-Kennfelds von 6 verwenden, um auf der Basis der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E und des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu bestimmen, ob die Fahrzeugbedingung in der Region für eine stufenlos variable Verstellung oder für eine stufenweise variable Verstellung liegt. Das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 kann auf dem Umschaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 beruhen. Anders ausgedrückt, die durchbrochenen Linien in 6 können auf der Basis der Beziehung (des Kennfelds) von 8 in dem zweidimensionalen Koordinatensystem, das von den Steuerparametern in Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Ausgangsmoments T_OUT definiert wird, bestimmt werden.
Die Region für eine stufenweise variable Verstellung, die von dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 definiert wird, ist als Antriebsregion mit hohem Drehmoment definiert, in der das Ausgangsmoment T_OUT nicht unter der vorbestimmten Obergrenze T1 liegt, oder als Antriebsregion mit hoher Drehzahl, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht unter der vorgegebenen Obergrenze V1 liegt. Somit wird die stufenweise variable Verstellsteuerung implementiert, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise hoch ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V vergleichsweise hoch ist, während die stufenlos variable Verstellsteuerung implementiert wird, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise niedrig ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V vergleichsweise niedrig ist, d. h. wenn der Verbrennungsmotor 8 sich in einem Zustand mit normaler Ausgangsleistung befindet.
Ebenso ist die Region für die stufenweise variable Verstellung, die von dem Umschaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 definiert ist, als Antriebsregion mit hohem Drehmoment definiert, in der das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E nicht unter der vorbestimmten Obergrenze TE1 liegt, oder als Antriebsregion mit höher Drehzahl, in der die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E nicht unter der vorbestimmten Obergrenze NE1 liegt, oder sie wird alternativ als Antriebsregion mit hoher Ausgangsleistung definiert, in der die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8, die auf der Basis des Drehmoments N_T und der Drehzahl N_E des Verbrennungsmotors berechnet wird, nicht unter einer vorbestimmten Obergrenze liegt. Somit wird die stufenweise variable Verstellsteuerung implementiert, wenn das Drehmoment T_E, die Drehzahl N_E oder die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise hoch sind, d. h wenn der Verbrennungsmotor 8 in einem Zustand normaler Ausgangsleistung ist. Die Grenzlinien des Umschaltgrenzlinien-Kennfelds von 8 können als Schwellenlinien für eine hohe Drehzahl oder als Schwellenlinien für eine hohe Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors betrachtet werden, welche eine Obergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit V oder die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors definieren.
In der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wird der Getriebemechanismus 10 in den Zustand gebracht, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, wenn das Fahrzeug in einem Zustand ist, in dem es mit niedriger Geschwindigkeit oder mittlerer Geschwindigkeit fährt, oder in einem Zustand, in dem es mit niedriger Ausgangsleistung oder mittlerer Ausgangsleistung fährt, wodurch ein niedriger Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs gewährleistet ist. Wenn das Fahrzeug in einem Zustand ist, in dem es mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, die höher als die Obergrenze V1 ist, der Getriebemechanismus 10 in den Zustand gebracht, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann und in dem die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 in erster Linie auf dem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf die Antriebsräder 38 übertragen wird, so dass die Kraftstoffverbrauchswerte aufgrund einer Verringerung eines Umwandlungsverlusts von mechanischer Energie in elektrische Energie, der stattfinden würde, wenn der Differentialabschnitt 11 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe fungieren würde, verbessert sind.
Wenn das Fahrzeug mit hoher Ausgangsleistung fährt, weil das Ausgangsmoment T_OUT über der Obergrenze T1 liegt, wird der Getriebemechanismus 10 ebenfalls in den Zustand gebracht, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann. Daher wird der Getriebemechanismus 10 nur dann in den Zustand gebracht, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V relativ niedrig oder mittel ist oder wenn die Ausgangsleistung des Fahrzeugs relativ niedrig oder mittel ist, so dass die erforderliche Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor M1 übertragen werden muss, reduziert werden kann, wodurch die erforderliche elektrische Reaktionskraft des ersten Elektromotors M1 verringert werden kann, wodurch es möglich ist, die notwendigen Abmessungen des ersten Elektromotors M1 und des zweiten Elektromotors M2 sowie die erforderliche Größe des Antriebssystems, das diese Elektromotoren einschließt, zu verringern.
Das heißt, die Obergrenze TE1 wird so bestimmt, dass der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsmoment standhalten kann, wenn die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung T_E nicht über der Obergrenze TE1 liegt, und der Differentialabschnitt 1 wird in den Zustand gebracht, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, wenn das Fahrzeug sich in einem Zustand hoher Ausgangsleistung befindet, in dem das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E höher ist als die Obergrenze TE1. In dem Zustand, in dem der Differentialabschnitt 11 stufenweise variabel verstellt werden kann, muss der erste Elektromotor M1 somit keinem Reaktionsmoment in Bezug auf das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E standhalten wie im Zustand, in dem der Differentialabschnitt 11 stufenlos variabel geschaltet werden kann, wodurch die Verschlechterung der Lebensdauer des ersten Elektromotors M1 verringert werden kann, während es möglich ist, dessen Vergrößerung zu vermeiden. Anders ausgedrückt, die maximal erforderliche Ausgangsleistung des ersten Elektromotors M1 in der vorliegenden Ausführungsform kann niedriger gesetzt werden als die Reaktionsmomentleistung, die dem maximalen Wert der Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung T_E entspricht. Das heißt, die erforderliche maximale Ausgangsleistung des ersten Elektromotors M1 kann so bestimmt werden, dass dessen Reaktionsmomentleistung kleiner ist als ein Wert, der dem Verbrennungsmotormoment T_E entspricht, das die Obergrenze TE1 übersteigt, so dass der erste Elektromotor M1 klein sein kann.
Die maximale Ausgangsleistung des ersten Elektromotors M1 ist eine Nennleistung dieses Motors, die durch Versuche in der Umgebung, in welcher der Motor betrieben wird, bestimmt wird. Die oben beschriebene Obergrenze des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E wird durch Versuche so bestimmt, dass die Obergrenze ein Wert ist, der bei oder unter dem maximalen Wert des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E liegt und unterhalb dessen der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsmoment T_E standhalten kann, so dass die Verschlechterung der Haltbarkeit des ersten Elektromotors M1 verringert werden kann.
Wenn das Fahrzeug in einem Zustand ist, in dem es mit hoher Ausgangsleistung fährt, und der Fahrzeuglenker einen stärkeren Wunsch nach verbessertem Fahrverhalten des Fahrzeugs als nach verbesserten Kraftstoffverbrauchswerten hat, wird der Getriebemechanismus 10 in den Zustand gebracht, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann (in den Zustand, in dem er mit fester Übersetzung verstellt werden kann), und nicht in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, so dass die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E sich mit einer Raufschaltaktion des automatischen Getriebeabschnitts 20 ändert, was eine angenehme rhythmische Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E beim Raufschalten des Getriebeabschnitts 20 gewährleistet, wie in 9 dargestellt.
Wenn das Fahrzeug beschleunigt oder verlangsamt werden muss, steuert das Hybridsteuermittel 52 den Verbrennungsmotor 8 so, dass das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E sich mit einer Änderung des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 oder der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, d. h. so, dass sich das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E entsprechend einer Niederdrückungsbetätigung oder einer Loslassbetätigung des Gaspedals 45 verändert. Es wird in Betracht gezogen, dass der Fahrzeuglenker das Phänomen, dass eine Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E gemäß der Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 sich direkt im Antriebsmoment der Antriebsräder 38 niederschlägt, als angenehm empfindet. Andererseits bewirkt eine Übertragung der Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E auf die Antriebsräder 38 einen Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der mit der Änderungsrate des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E steigt.
In einem Fahrzeug-Antriebssystem, das in der Technik bekannt ist und in dem eine fluidbetätigte Kupplung in einem Leistungsübertragungsweg zwischen einem stufenweise variablen Getriebe und einem Verbrennungsmotor angeordnet ist, ermöglicht die fluidbetätigte Leistungsübertragungseinrichtung unterschiedliche Drehzahlen des Verbrennungsmotors und des stufenweise variablen Getriebes und hat die Aufgabe, einen Änderungsbetrag des Drehmoments des Antriebsmoments der Antriebsräder 38 im Vergleich mit einem Änderungsbetrag des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu verringern, wodurch der Stoß im Antriebssystem bei einer Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals verringert wird.
Der vorliegende Getriebemechanismus 10 ist nicht mit einer fluidbetätigten Leistungsübertragungseinrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor 8 und dem automatischen Getriebeabschnitt 20 versehen, sondern die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E kann durch die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 nach Bedarf relativ zur Fahrzeuggeschwindigkeit V gesteuert werden. Somit wird beispielsweise eine Erhöhung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs durch eine Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 von einer Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E als Trägheit des Verbrennungsmotors 8 verbraucht, so dass ein Änderungsbetrag des Drehmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen wird, verringert wird, was eine Verringerung des Stoßes, der von der Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 verursacht wird, zur Folge hat. Bei der Verlangsamung des Fahrzeugs durch eine Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 kann die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E nach Bedarf gesenkt werden, eine abrupte Senkung der Drehzahl der Antriebsräder 38 aufgrund einer Verbrennungsmotor-Bremswirkung kann verhindert werden, so dass verhindert werden kann, dass sich aufgrund der Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 leicht ein Stoß im Antriebssystem bildet. Somit ermöglicht die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 eine freie Änderung oder Steuerung der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E und absorbiert mehr oder weniger die Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl T_E aufgrund einer Änderung des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45, wodurch es möglich ist, den Stoß im Antriebssystem, der durch die Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, zu verringern.
Im vorliegenden Getriebemechanismus 10 (im Differentialabschnitt 11 oder im Leistungsübertragungsabschnitt 16), der selektiv zwischen dem Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann (dem Differentialzustand) und dem Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann (dem Sperrzustand), umgeschaltet werden kann, wird jedoch die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 begrenzt, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann. In diesem Zustand, in dem der Differentialabschnitt 11 stufenweise variabel verstellt werden kann, wird daher eine Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E aufgrund einer Änderung des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 direkt auf die Antriebsräder 38 übertragen, so dass das Fahrzeug-Antriebssystem Gefahr läuft, einen stärkeren Stoß beim Niederdrücken oder Loslassen des Gaspedals 45 zu erleiden als im Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist. Das heißt, die Stärke des Stoßes im Fahrzeug-Antriebssystem aufgrund der Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 variiert abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 begrenzt ist oder nicht, d. h. ob der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann. oder in den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann.
Angesichts der oben geschilderten Umstände ist die Steuervorrichtung in Form der elektronischen Steuereinrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung so ausgelegt, dass sie eine Antwort eines Eingangsdrehmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf die Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45, um das Fahrzeug zu Beschleuniger oder zu verlangsamen, abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 begrenzt ist oder nicht, steuert.
Für diesen Zweck ist das Mittel 80 zur Bestimmung des Beschleunigungselement-Betätigungsbetrags der elektronischen Steuereinrichtung 40 so ausgelegt, dass es einen Änderungsbetrag ΔA_CC oder eine Änderungsrate A_CC' (= dA_CC/dt) des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 bestimmt, um zu bestimmen, ob das Gaspedal 45 niedergedrückt oder gelöst wurde (in Niederdrückungs- oder Loslassungsrichtung betätigt wurde), d. h. ob der Fahrzeuglenker das Fahrzeug beschleunigen oder verlangsamen will.
Beispielsweise bestimmt das Mittel 80 zur Bestimmung des Beschleunigungselement-Betätigungsbetrags, ob ein Beschleunigungswert des Fahrzeugs, wie er vom Fahrzeuglenker gewünscht wird, größer ist als eine vorgegebene Obergrenze, und zwar durch Bestimmen, ob der Steigerungsumfang ΔA_CC (ein positiver Wert des Änderungsbetrags ΔA_CC) des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 infolge einer Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 einen vorbestimmten Schwellenwert A_CC1 überschritten hat oder ob die Steigerungsrate A_CC' (ein positiver Wert der Änderungsrate A_CC') des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 in Folge der Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 einen vorbestimmten Schwellenwert A_CC1' überschritten hat.
Ferner bestimmt das Mittel 80 zur Bestimmung des Beschleunigungselement-Betätigungsbetrags, ob ein Verlangsamungswert des Fahrzeugs, wie er vom Fahrzeuglenker gewünscht wird, über einer vorbestimmten Obergrenze liegt, und zwar durch Bestimmen, ob der Verlangsamungsumfang ΔA_CC (ein negativer Wert des Änderungsbetrags ΔA_CC) des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 in Folge der Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 einen vorbestimmten Schwellenwert A_CC2 überschritten hat oder ob die Verlangsamungsrate A_CC' (ein negativer Wert der Änderungsrate A_CC') des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 in Folge der Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 einen vorbestimmten Schwellenwert A_CC2' überschritten hat.
Der vorbestimmte Schwellenwert A_CC1 oder A_CC2 des Änderungsbetrags ΔA_CC und der vorbestimmte Schwellenwert A_CC1' oder A_CC2' der Änderungsrate A_CC' sind Werte, die vorbestimmten Untergrenzen der Beschleunigungs- bzw. Verlangsamungswerte des Fahrzeugs entsprechen, wie sie vom Fahrzeuglenker gewünscht werden, und oberhalb derer die Antwort des Eingangsmoment T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf die Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 gesteuert werden sollte. Anders ausgedrückt, die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ muss nicht gesteuert werden, wenn der Beschleunigungs- oder Verlangsamungswert des Fahrzeugs wie vom Fahrzeuglenker gewünscht bei oder unter der vorbestimmten Obergrenze liegt. Diese Schwellenwerte werden durch Versuche erhalten und im Speichermittel 56 gespeichert.
Das Differentialzustands-Bestimmungsmittel 82 ist dafür ausgelegt zu bestimmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Differentialzustand gebracht wurde, d. h. ob der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellbar ist. Diese Bestimmung wird getroffen, um das Drehmomentantwort-Bestimmungsmittel 84 dazu zu bringen, die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf die Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 begrenzt ist oder nicht, zu steuern, wenn das Mittel 80 zur Bestimmung des Beschleunigungselement-Betätigungsbetrags die Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 bestimmt oder erfasst hat. Beispielsweise bestimmt das Differentialzustands-Bestimmungsmittel 82, ob der Differentialabschnitt 11 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellbar ist, gebracht wurde oder nicht, indem es bestimmt, ob die Fahrzeugbedingung, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Ausgangsmoment T_OUT dargestellt wird, in der Region für die stufenlos variable Verstellung liegt, die durch das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 definiert wird und die vom Umschaltungssteuermittel 50 verwendet wird, um den Getriebemechanismus 10 in den Zustand zu bringen, in dem er stufenlos variabel verstellbar ist, oder in der Region für die stufenweise variable Verstellung, die ebenfalls durch das Umschaltgrenzlinien-Kennfeld definiert wird und vom Umschaltungssteuermittel 50 verwendet wird, um den Getriebemechanismus 10 in den Zustand zu bringen, in dem er stufenweise variabel ist.
Das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 ist dafür ausgelegt, eine Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11, die eine Antwort auf den Verlangsamungsumfang ΔA_CC des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 ist, aufgrund von dessen Loslassungsbetätigung zu steuern, beispielsweise abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 begrenzt ist oder nicht, so dass die Stärke des Stoßes im Fahrzeug-Antriebssystem, der von der Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, fast der Gleiche ist wie wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann. Die nachstehend beschriebene „Antwort des Eingangsmoments T₁₁” bezeichnet die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ auf den Umfang der Abnahme ΔA_CC des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 aufgrund von dessen Loslassungsbetätigung, solange nichts anderes angegeben ist.
Genauer ändert oder steuert das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 durch Ändern einer Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die eine Antwort auf den Umfang der Änderung ΔA_CC des Betätigungsbetrags A_CC ist, aufgrund der Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45. Das heißt, das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 schwächt die Antwort des Verbrennungsmotor-Drehmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 durch Abschwächen der Antwort des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E ab. Die nachstehend beschriebene „Antwort des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E” bezeichnet die Antwort des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E auf den Umfang der Änderung ΔA_CC des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 aufgrund von dessen Loslassungsbetätigung, solange nichts anderes angegeben ist.
Beispielsweise ist das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 dafür ausgelegt, die Antwort des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E durch Glättung einer Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die eine Folge der Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 ist, in einem vorbestimmten Umfang zu ändern. Genauer ändert das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts durch Glätten einer Änderung des Eingangsmoments T₁₁ in einem vorbestimmten Umfang, um zu bewirken, dass sich das Eingangsmoment T₁₁ welch ändert, indem es eine Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E in einem vorbestimmten Umfang glättet, um zu bewirken, dass das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E sich aufgrund der Loslassungsaktion des Gaspedals 45 weich ändert, so dass das Antriebsmoment, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden muss, sich weich ändert.
In den Graphen von 10A und 10B sind Beispiele für vorbestimmte Beziehungen (Kennfelder) zwischen der Änderungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 und dem vorbestimmten Glättungsbetrag des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 dargestellt. Der Graph von 10A zeigt die beiden Beziehungen zwischen dem Glättungsbetrag des Eingangsmoments T₁₁ und der Steigerungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45, wenn das Gaspedal 45 niedergedrückt wird (in Richtung auf die vollständige Niederdrückungsstellung betätigt wird), während der Graph von 10B die beiden Beziehungen zwischen dem Glättungsbetrag des Eingangsmoments T₁₁ und der Senkungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals zeigt, wenn das Gaspedal 45 losgelassen wird (in Richtung auf die Nicht-Betätigungsstellung betätigt wird). Eine der beiden Beziehungen wird verwendet, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann (in den Nicht-Sperrzustand), während die andere Beziehung verwendet wird, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann (in den Sperrzustand). Da eine große Wahrscheinlichkeit besteht, dass das Fahrzeug-Antriebssystem einen stärkeren Stoß aufgrund der Niederdrückungs- und Loslassungsbetätigungen des Gaspedals 45 erfährt, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Sperrzustand gebracht wurde als wenn er in den Nicht-Sperrzustand gebracht wurde, werden die vier Beziehungen so bestimmt oder formuliert, dass der Glättungsbetrag des Eingangsmoments T₁₁ im Sperrzustand größer ist als im Nicht-Sperrzustand, wie in 10A und 10B dargestellt. Somit werden die unterschiedlichen Beziehungen zwischen der Änderungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 und dem Eingangsmoment T₁₁ des Differentialabschnitts 11 abhängig davon verwendet, wann der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann (den Sperrzustand) oder in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann (den Nicht-Sperrzustand).
Das Drehmoment-Steuermittel 84 bestimmt den Glättungsbetrag des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf der Basis der Änderungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 und gemäß einer der beiden Beziehungen, die abhängig davon ausgewählt wird, ob der Differentialabschnitt 11 in den Sperrzustand gebracht wurde oder nicht. Das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 glättet die Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, um den so bestimmten Glättungsbetrags des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 zu erhalten. Wenn das Gaspedal 45 niedergedrückt wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen, wird ein Anstieg der Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E in Höhe des bestimmten Glättungsbetrags geglättet, um zu bewirken, dass das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E weich ansteigt, so dass die Änderung des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden muss, geglättet wird, um die Stärke des Stoßes, der im Fahrzeug-Antriebssystem erzeugt wird, zu verringern. Ebenso wird, wenn das Gaspedal 45 losgelassen oder in Richtung auf die Nicht-Betätigungsstellung betätigt wird, um das Fahrzeug zu verlangsamen, ein Abfall des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E in Höhe des bestimmten Glättungsbetrags geglättet, um zu bewirken, dass das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E weich abnimmt, so dass die Änderung des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden muss, geglättet wird, um die Stärke des Stoßes, der im Fahrzeug-Antriebssystem erzeugt wird, zu verringern.
Somit steuert das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11, die eine Antwort auf die Änderung des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 ist, so, dass die Antwort, wenn die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 (des Leistungsverteilungsmechanismus 16) nicht begrenzt ist, stärker ist als wenn die Differentialfunktion begrenzt ist.
Um den bestimmten Glättungsbetrag der Änderung des Verbrennungsmotor-Antriebsmoments T_E in Folge der Niederdrückungs- oder Loslassungsaktion des Gaspedals 45 zu erhalten, befiehlt das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 dem Hybridsteuermittel 52 beispielsweise, die Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E durch Steuern der Änderungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 anzupassen. Gemäß dem vom Drehmomentantwort-Steuermittel 84 empfangenen Befehl befiehlt das Hybridsteuermittel 52 dem Verbrennungsmotorleistungs-Steuermittel 43, den Öffnungswinkel der elektronischen Drosselklappe 96 mit einer geeigneten Rate zu erhöhen, um den bestimmten Glättungsbetrag der Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu erhalten, beispielsweise den bestimmten Glättungsbetrag der Steigerung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E bei der Niederdrückungs- oder Beschleunigungsbetätigung des Gaspedals 45. Wenn das Gaspedal 45 losgelassen wird, um das Fahrzeug zu verlangsamen, befiehlt andererseits das Hybridsteuermittel 52 der Verbrennungsmotorleistungs-Steuereinrichtung 43, den Öffnungswinkel der elektronischen Drosselklappe 96 mit einer geeigneten Rate zu verringern, um den bestimmten Glättungsbetrag der Senkung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu erhielten.
Wenn das Gaspedal 45 niedergedrückt wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen, kann genauer das Drehmomentantwort-Beschleunigungsmittel 84 dem Hybridsteuermittel 52 befehlen, den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 zu verzögern, sowie die Steigerungsrate des Öffnungswinkels zu verringern, um dadurch die Anstiegsrate des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu verringern, d. h. um den Anstieg des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, der eine Folge der Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 ist, zu glätten. Gemäß dem vom Drehmomentantwort-Steuermittel 84 erhaltenen Befehl befiehlt das Hybridsteuermittel 52 dem Verbrennungsmotorleistungs-Steuermittel 43, den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 zu verzögern, um den bestimmten Glättungsbetrag des Anstiegs des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E bei der Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45, um das Fahrzeug zu beschleunigen, zu erhalten.
Wenn der Differentialabschnitt 11 in den Nicht-Differentialzustand (den Sperrzustand) gebracht wird, wird der Verbrennungsmotor 8 mechanisch mit den Antriebsrädern 38 verbunden, so dass ein Antriebsmoment des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M1 zum Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E, das auf die Antriebsräder übertragen werden soll, addiert oder von diesem subtrahiert werden kann. Angesichts dieser Tatsache kann das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 so ausgelegt sein, dass es die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitt 11 durch Steuern des Antriebsmoments, das vom ersten Elektromotor M1 und/oder vom zweiten Elektromotor M2 erzeugt wird und das zum Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E addiert oder von diesem subtrahiert wird, um den Umfang der Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die von der Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird und auf die Antriebsräder 38 übertragen wird, zu verringern, statt oder zusätzlich zu einer Steuerung der Antwort des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E durch Anpassung der Änderungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 (und Verzögerung des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors 8) steuert oder ändert.
Beispielsweise ist das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 dafür ausgelegt, die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 durch Glättung der Änderung des Eingangsmoments T₁₁ in Höhe des Glättungsbetrags, von dem bestimmt wurde, dass es eine weiche Änderung des Eingangsmoments T₁₁ bewirkt, zu steuern, und zwar dadurch, dass das Antriebsmoment des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2, das zum Verbrennungsmotor-Drehemoment T_E addiert oder von diesem subtrahiert werden soll, gesteuert wird, um die Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die von der Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 38 bewirkt wird, zu glätten, so dass das Antriebsmoment, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden muss, weich geändert wird, ohne die Änderungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 anzupassen (und den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 zu verzögern).
Genauer bestimmt das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 den Glättungsbetrag der Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf der Basis der erfassten Änderungsrate A_CC' des Öffnungsumfangs A_CC des Gaspedals 45 und gemäß einer Geeigneten von den in 10A und 10B dargestellten Beziehungen, und befiehlt dem Hybridsteuermittel 52, das Antriebsmoment des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2, das zum Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E addiert oder von diesem subtrahiert werden soll, zu steuern, um den Änderungsbetrag des Verbrennungsmotor-Drehmoments gemäß dem bestimmten Glättungsbetrag zu verringern. Diese Auslegung ermöglicht eine Verringerung des Umfangs der Steigerung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die von der Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, oder des Umfangs der Senkung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die von der Loslassungs- oder Verlangsamungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, so dass die Änderung des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden soll, geglättet wird, was zu einer Verringerung des Stoßes im Fahrzeug-Antriebssystem führt. Wenn die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 zusätzlich zur Anpassung der Änderungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 (und zur Verzögerung des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors 8) durch Addieren oder Subtrahieren des Antriebsmoments des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors zum oder vom Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E geglättet wird, ist der erhaltene Glättungsbetrag der Änderung des Eingangsmoments T₁₁ eine Summe des Glättungsbetrags des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E durch die Anpassung der Änderungsrate der elektronischen Drosselklappe 96 (und der Verzögerung des Zündzeitpunkts) und des Glättungsbetrags durch die Addition oder Subtraktion des Antriebsmoments des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2.
Um den bestimmten Glättungsbetrag der Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 zu erhalten, befiehlt das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 dem Hybridsteuermittel 52, das Ausgangsmoment des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2, das zum Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E, welches sich infolge der Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 ändert, addiert oder von diesem subtrahiert wird, anzupassen. Entsprechend dem Befehl, der vom Drehmomentantwort-Steuermittel 84 empfangen wird, befiehlt das Hybridsteuermittel 52 dem Wechselrichter 58, den ersten Elektromotor M1 und/oder den zweiten Elektromotor M1 zu steuern, um ein umgekehrtes Antriebsmoment zu erzeugen, durch das das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E verringert wird, das infolge der Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45, mit der das Fahrzeug beschleunigt werden soll, steigt. Wenn das Gaspedal 45 losgelassen wird, um das Fahrzeug zu verlangsamen, befiehlt das Hybridsteuermittel 52 dem Wechselrichter 58, den ersten Elektromotor M1 und/oder dem zweiten Elektromotor M2, ein Vorwärtsantriebsmoment zu erzeugen, durch das das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E erhöht wird, das infolge der Loslassungs- oder Verlangsamungsbetätigung des Gaspedals 45 sinkt.
Die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 kann durch Steuern des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2, damit diese das Rückwärts- oder Vorwärtsantriebsmoment nur dann erzeugen, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Sperrzustand (den Nicht-Differentialzustand) gebracht wurde, geglättet werden. Jedoch kann eine Änderung des Eingangsmoments des Leistungsübertragungselements 18 auch dann durch Steuern des zweiten Elektromotors M2, damit dieser das Rückwärts- oder Vorwärtsantriebsmoment erzeugt, geglättet werden, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Nicht-Sperrzustand (den Differentialzustand) gebracht wurde. Daher kann das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 so ausgelegt sein, dass es die Änderung des Eingangsmoments des Leistungsübertragungselements 18 durch Steuern des Ausgangsmoments des zweiten Elektromotors M2 und nicht durch Glättung der Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 glättet. Auch in diesem Fall kann das Antriebsmoment, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden soll, weich geändert werden, um den Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem zu verringern.
Wenn die Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 vom Mittel 80 zur Bestimmung des Beschleunigungselement-Betätigungsbetrags erfasst wird, während der Differentialabschnitt 11 in dem Zustand ist, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, erhöht das Hybridsteuermittel 52 die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E, um den Stoß, der von der Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, zu verringern, so dass der Fahrzeuglenker die Beschleunigung des Fahrzeugs spüren kann.
Wenn die Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 vom Mittel 80 zur Bestimmung des Beschleunigungselement-Betätigungsbetrag erfasst wird, während der Differentialabschnitt 11 in dem Zustand ist, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, verringert das Hybridsteuermittel 52 die Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E, um den Stoß, der durch die Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, zu verringern, so dass der Fahrzeuglenker die Verlangsamung des Fahrzeugs spüren kann.
Das Ablaufschema von 11 erläutert eine Haupt-Steuerbetätigung, die von der elektronischen Steuereinrichtung 40 durchgeführt wird, d. h. eine Drehmomentantwort-Steuerroutine zur Steuerung einer Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf die Niederdrückungs- oder Loslassungsaktion des Gaspedals 45. Diese Drehmomentantwort-Steuerroutine wird mit einer äußerst kurzen Zykluszeit von etwa mehreren Millisekunden bis mehreren zehn Millisekunden durchgeführt.
12 ist das Zeitschema, das die Drehmomentantwort-Steuerungsbetätigungen anzeigt, die im Ablaufschema von 11 dargestellt sind und die jeweils durchgeführt werden, um die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 zu glätten, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Sperr- oder Nicht-Sperrzustand gebracht wurde, wobei das Gaspedal 45 niedergedrückt wird.
13 ist das Zeitschema, das die Drehmomentantwort-Steuerungsbetätigungen anzeigt, die im Ablaufschema von 11 dargestellt sind und die jeweils durchgeführt werden, um die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 zu glätten, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Sperr- oder Nicht-Sperrzustand gebracht wurde, wobei das Gaspedal 45 losgelassen wird.
Die Drehmomentantwort-Steuerroutine von 11 wird mit Schritt S1 initiiert, der dem Mittel 80 zur Bestimmung des Beschleunigungselement-Betätigungsbetrags entspricht, um zu bestimmen, ob das Gaspedal 45 niedergedrückt oder losgelassen wurde. Die Bestimmung, ob das Gaspedal 45 niedergedrückt wurde, wird dadurch getroffen, dass bestimmt wird, ob der Steigerungsumfang ΔA_CC (ein positiver Wert des Änderungsbetrags ΔA_CC) des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert 1. Die Bestimmung, ob das Gaspedal 45 losgelassen (in Richtung auf die Nicht-Betätigungsstellung betätigt) wurde, wird dadurch getroffen, dass bestimmt wird, ob der Senkungsumfang AA_CC (ein negativer Wert des Änderungsbetrags ΔA_CC) des Gaspedals 45 größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert A_CC2.
Im Beispiel von 12 wird das Gaspedal 45 zum Zeitpunkt t1 niedergedrückt.
Im Beispiel von 13 wird das Gaspedal 45 zum Zeitpunkt t1 niedergedrückt (in Richtung auf die Nicht-Betätigungsstellung betätigt).
Falls eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S1 erhalten wird, wird ein Ausführungszyklus der Routine beendet. Falls eine positive Entscheidung (JA) in Schritt S1 erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zu Schritt S2 über, um zu bestimmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Differentialzustand gebracht wurde, d. h. ob der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellbar ist. Diese Bestimmung wird dadurch getroffen, dass bestimmt wird, ob der Fahrzeugzustand in der Region für eine stufenlos variable Verstellung liegt, die von dem Umschaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 definiert wird.
Falls in Schritt S2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zu Schritt S3 über, der dem Drehmomentantwort-Steuermittel 84 entspricht, um den Glättungsbetrag einer Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf der Basis der Änderungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 und entsprechend der Beziehung von 10A oder 10B, die verwendet wird, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Sperrzustand (den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann) gebracht wurde, zu bestimmen. Das heißt, das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 bestimmt den Glättungsbetrag einer Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E und/oder das Ausgangsmoment des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2, das zum Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E addiert oder von diesem subtrahiert werden soll.
Falls in Schritt S2 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zu Schritt S4 über, der ebenfalls dem Drehmomentantwort-Steuermittel 84 entspricht, um den Glättungsbetrag einer Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf der Basis der Änderungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 und entsprechend der Beziehung von 10A oder 10B, die verwendet wird, wenn der Differentialabschnitt in den Nicht-Sperrzustand (den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann) gebracht wurde, zu bestimmen. Das heißt, das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 bestimmt den Glättungsbetrag einer Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E.
Auf Schritt S3 oder S4 folgt Schritt S5, der dem Drehmomentantwort-Steuermittel 52 entspricht, um dem Hybridsteuermittel 52 zu befehlen, die Änderungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 zu steuern, um dadurch die Änderungsrate des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E anzupassen. Gemäß dem Befehl vom Drehmomentantwort-Steuermittel 84 befiehlt das Hybridsteuermittel 52 dem Verbrennungsmotorleistungs-Steuermittel 43, die elektronische Drosselklappe 96 so zu steuern, dass der Öffnungswinkel mit einer Rate erhöht wird, die von dem bestimmten Glättungsbetrag bestimmt wird, um einen Anstieg des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu glätten, der von der Niederdrückungs- oder Beschleunigungsbetätigung des Gaspedals bewirkt werden soll, um das Fahrzeug zu beschleunigen, oder mit einer Rate verringert wird, die vom dem bestimmten Glättungsbetrag bestimmt wird, um eine Senkung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu glätten, die durch die Loslassungs- oder Verlangsamungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt werden soll, um das Fahrzeug zu verlangsamen.
Wenn der Differentialabschnitt 11 in den Sperrzustand gebracht wird, kann dem Hybridsteuermittel 52 befohlen werden, anstelle oder zusätzlich zu einer Steuerung der elektronischen Drosselklappe 96, um die Änderungsrate des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu steuern, das Ausgangsmoment des ersten Elektromotors M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2 anzupassen. In diesem Fall befiehlt das Hybridsteuermittel 52 dem Wechselrichter 58, den ersten Elektromotor M1 und/oder den zweiten Elektromotor M1 zu steuern, um das Rückwärtsantriebsmoment, durch welches das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E verringert wird, zu erzeugen, um den Anstieg des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, der durch die Niederdrückungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt werden soll, zu glätten, oder um das Vorwärtsantriebsmoment zu erzeugen, durch welches das Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E erhöht wird, um die Senkung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die von der Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, zu glätten.
Wenn das Gaspedal 45 niedergedrückt wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen, kann dem Hybridsteuermittel 52 befohlen werden, statt oder zusätzlich zu einer Steuerung der elektronischen Drosselklappe 96, um die Änderungsrate des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E anzupassen, den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 zu verzögern, um den Anstieg des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu glätten. In diesem Fall steuert das Hybridsteuermittel 52 die Zündeinrichtung 98, um den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 zu verzögern, um den Anstieg des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu glätten, um den bestimmten Glättungsbetrag eines Anstiegs des Eingangsmoments T₁₁ zu erhalten.
Wenn das Gaspedal 45 niedergedrückt wird, während der Differentialabschnitt im Nicht-Sperrzustand ist, wird der Anstieg des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 während eines Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 geglättet, wie in 12 angezeigt. Im Sperrzustand des Differentialabschnitts 11 wird dagegen der Anstieg des Eingangsmoments T₁₁ während eines Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 geglättet, so dass das Eingangsmoment T₁₁ mit einer geringeren Rate ansteigt als im Nicht-Sperrzustand des Differentialabschnitts 11, wie ebenfalls in 12 dargestellt. In dem Beispiel von 12 wird der Anstieg des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 durch Glättung der Steigerungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 geglättet, um den Anstieg des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu glätten. Im Nicht-Sperrzustand des Differentialabschnitts 11 kann jedoch die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ (die Änderung des Drehmoments, das auf das Leistungsübertragungselement 18 übertragen werden soll) durch die Erzeugung des Rückwärtsantriebsmoments, das vom ersten Elektromotor M1 und/oder vom zweiten Elektromotor M2 erzeugt wird, statt oder zusätzlich zu der Anpassung der Steigerungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 geglättet werden.
Wenn das Gaspedal 45 losgelassen wird, während der Differentialabschnitt 11 im Nicht-Sperrzustand ist, wird die Senkung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 während eines Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 geglättet, wie in 13 dargestellt. Im Sperrzustand des Differentialabschnitts 11 wird dagegen die Senkung des Eingangsmoments T₁₁ während eines Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 geglättet, so dass das Eingangsmoment T₁₁ mit einer geringeren Rate sinkt als im Nicht-Sperrzustand des Differentialabschnitts 11, wie auch in 13 dargestellt ist. In dem Beispiel von 13 wird die Senkung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 durch Glättung der Verringerungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 geglättet, um die Senkung der Verbrennungsmotor-Drehzahl T_E zu glätten. Im Nicht-Sperrzustand des Differentialabschnitts 11 kann die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ (die Änderung des Drehmoments, welches auf das Leistungsübertragungselement 18 übertragen werden soll) jedoch durch die Erzeugung des Vorwärtsantriebsmoments, das vom ersten Elektromotor M1 und/oder vom zweiten Elektromotor M2 erzeugt wird, anstelle oder zusätzlich zu der Anpassung der Verringerungsrate des Öffnungswinkels der elektronischen Drosselklappe 96 geglättet werden.
In der Steuervorrichtung in Form der elektronischen Steuereinrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung steuert das Umschaltsteuermittel 50 die Differentialbegrenzungseinrichtung in Form der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 zur Steuerung der Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 als der elektrisch gesteuerten Differentialeinrichtung, so dass die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 eingerückt werden, um den Differentialabschnitt 11 selektiv entweder in den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, oder in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, zu bringen. Somit weist das Fahrzeugantriebssystem, das von der elektronischen Steuereinrichtung 40 gesteuert wird, sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffausnutzung eines Getriebes, dessen Übersetzung elektrisch gesteuert werden kann, als auch den Vorteil eines hohen Wirkungsgrads bei der Leistungsübertragung einer Zahnrad-Leistungsübertragungseinrichtung auf, die in der Lage ist, Leistung mechanisch vom Verbrennungsmotor 8 auf die Antriebsräder 38 zu übertragen.
Beispielsweise sind die Kraftstoff-Verbrauchswerte des Fahrzeugs verbessert, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, während das Fahrzeug mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit oder niedriger bis mittlerer Ausgangsleistung fährt, wobei der Verbrennungsmotor 8 im normalen Ausgangsleistungszustand ist. Die Kraftstoff-Verbrauchswerte sind auch verbessert, wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, da die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 8 in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg auf die Antriebsräder 8 übertragen wird, wobei ein Umwandlungsverlust zwischen mechanischer und elektrischer Energie, der in dem Getriebe stattfinden würde, dessen Übersetzung elektrisch variabel ist, verringert ist. Wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, während das Fahrzeug mit hoher Ausgangsleistung fährt, arbeitet andererseits das Fahrzeug-Antriebssystem nur bei der niedrigen bis mittleren Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs als Getriebe, dessen Übersetzung elektrisch variiert werden kann, so dass die maximale elektrische Energie, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt werden können muss, verringert werden kann, wodurch die notwendigen Abmessungen oder Kapazitäten des ersten Elektromotors M1 und des zweiten Elektromotors M2, der von der elektrischen Energie betrieben wird, die vom ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, und die erforderliche Größe des Getriebemechanismus 10, der diese beiden Elektromotoren M1, M2 enthält, minimiert werden können.
Die elektrische Steuereinrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 eine Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11, die eine Antwort auf eine Betätigung des Gaspedals 45 ist, abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 begrenzt ist oder nicht, steuert. Somit verringert die vorliegende elektronische Steuereinrichtung 40 den Änderungsbetrag des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11, der in den Nicht-Differentialzustand (den Zustand, in dem er stufenweise verstellt werden kann, oder den Sperrzustand) gebracht wurde, so dass der Änderungsbetrag des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden sollte, verringert ist, wodurch der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der durch die Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, verringert werden kann.
Beispielsweise steuert das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11, die eine Antwort auf die Betätigung des Gaspedals 45 ist, so, dass die Antwort, wenn die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 nicht begrenzt ist, stärker ist als wenn die Differentialfunktion begrenzt ist. Im Differentialzustand des Differentialabschnitts 11, in dem die Differentialfunktion nicht begrenzt ist, ist der Änderungsbetrag des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E aufgrund der Betätigung des Gaspedals 45 durch die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 verringert, und der Stoß auf das Fahrzeug-Antriebssystem, der durch die Betätigung des Gaspedals 45 bewirkt wird, ist geringer als im Nicht-Differentialzustand, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist. Somit ermöglicht das Drehmomentantwort-Steuermittel 84, das dafür ausgelegt ist, eine stärkere Änderungsantwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11, der in den Differentialzustand gebracht wurde, zu gewährleisten, eine vergleichsweise hohe Änderungsrate des Antriebsmoments, das entsprechend der Betätigung des Gaspedals 45 auf die Antriebsräder 38 übertragen wird, während die Differentialfunktion des Differentialabschnitts 11 nicht begrenzt ist. Im Nicht-Differentialzustand des Differentialabschnitts 11, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist, wird die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 direkt auf die Antriebsräder 38 übertragen, und der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der von der Betätigung des Gaspedals 45 verursacht wird, ist größer als im Differentialzustand, in dem die Differentialfunktion nicht begrenzt ist. Somit ist das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 dafür ausgelegt, eine schwächere Änderungsantwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11, der in den Nicht-Differentialzustand gebracht wurde, zu ermöglichen, was eine vergleichsweise niedrige Änderungsrate des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden soll, bewirkt, so dass der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der durch die Betätigung des Gaspedals 45 verursacht wird, im Nicht-Differentialzustand des Differentialabschnitts 11 dem im Differentialzustand fast gleich wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 dafür ausgelegt, die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 auf eine Niederdrückungs- oder Beschleunigungsbetätigung des Gaspedals 45, um das Fahrzeug zu beschleunigen, oder eine Loslassungs- oder Verlangsamungsbetätigung des Gaspedals 45, um das Fahrzeug zu verlangsamen, abzuschwächen, so dass der Änderungsbetrag des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden soll, verringert ist und der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der eine Folge der Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbetätigung des Gaspedals 45 ist, verringert ist.
Das Drehmomentantwort-Steuermittel 84 der vorliegenden elektronischen Steuereinrichtung 40 ist ferner dafür ausgelegt, die eine Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, die eine Antwort auf die Betätigung des Gaspedals 45 ist, beispielsweise durch Glättung der Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu verringern, um dadurch eine Änderungsantwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 zu verringern oder die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ zu glätten. Somit wird die Änderungsrate des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E verringert, wodurch die Änderungsrate des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 verringert wird, so dass die Änderungsrate des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder übertragen werden soll, verringert wird, wodurch der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der eine Folge der Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbetätigung des Gaspedals ist, verringert werden kann.
Das Drehmoment-Antwortsteuermittel 84 der vorliegenden elektronischen Steuervorrichtung 40 ist ferner dafür ausgelegt, den ersten Elektromotor M1 und/oder den zweiten Elektromotor M2 so zu steuern, dass diese ein Antriebsmoment ausgeben, das zum Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E addiert oder von diesem subtrahiert werden soll, um den Umfang der Änderung des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden soll zu verringern, so dass die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 abgeschwächt ist oder die Änderung des Eingangsmoments T₁₁ geglättet ist. Somit ist die Änderungsrate des Eingangsmoments T₁₁ reduziert, und die Änderungsrate des Antriebsmoments, das auf die Antriebsräder 38 übertragen werden soll, ist reduziert, wodurch der Stoß im Fahrzeug-Antriebssystem, der auf die Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbetätigung des Gaspedals 45 zurückgeht, verringert werden kann.
Es werden weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den folgenden Beschreibungen werden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in der vorangehenden Ausführungsform, um die entsprechenden Elemente zu bezeichnen.
[2. Ausführungsform]
In der schematischen Darstellung von 14 ist eine Anordnung eines Getriebemechanismus 70 in einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt, und Fig. ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen den Gangstufen des Getriebemechanismus 70 und unterschiedlichen Kombinationen von Einrückungszuständen der hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen zur jeweiligen Einrichtung dieser Gangstufen zeigt, während 16 ein Fluchtliniendiagramm ist, das eine Verstellungsbetätigung des Getriebemechanismus 70 erläutert.
Der Getriebemechanismus 70 schließt den Differentialabschnitt 11 ein, der den ersten Elektromotor M1, einen Leistungsverteilungsmechanismus 16 und einen zweiten Elektromotor M2 aufweist, wie in der ersten Ausführungsform. Der Getriebemechanismus 70 schließt ferner einen automatischen Getriebeabschnitt 72 ein, der drei Vorwärtsantriebsstellungen aufweist. Der automatische Getriebeabschnitt 72 ist zwischen dem Differentialabschnitt 11 und der Ausgangswelle 22 angeordnet und ist mit dem Differentialabschnitt 11 und der Ausgangswelle 22 über das Leistungsübertragungselement 18 in Reihe verbunden. Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 schließt den ersten Einzelritzel-Planetenradsatz 24 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von beispielsweise etwa 0,418 und die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 ein. Der automatische Getriebeabschnitt 72 schließt den zweiten Einzelritzel-Planetenradsatz 26 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ2 von beispielsweise ungefähr 0,532 und den dritten Einzelritzel-Planetenradsatz 28 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ3 von beispielsweise ungefähr 0,418 ein. Das zweite Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und das dritte Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes 28 sind integral aneinander befestigt, so dass sie eine Einheit bilden, werden über die zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden und werden über die erste Bremse B1 selektiv am Gehäuse 12 festgelegt. Der zweite Träger CA2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und das dritte Hohlrad bzw. der dritte Zahnkranz R3 des dritten Planetenradsatzes 28 sind integral aneinander befestigt und sind an der Ausgangswelle 22 befestigt. Das zweite Hohlrad bzw. der zweite Zahnkranz R2 wird über die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden, und der dritte Träger CA3 wird über die zweite Bremse B2 selektiv mit dem Gehäuse 12 verbunden.
Im wie oben beschrieben aufgebauten Getriebemechanismus 70 wird selektiv entweder eine von den Gangstufen eins (erste Gangstellung) bis vier (vierte Gangstellung), eine Rückwärtsgangstufe (Rückwärtsantriebsstellung) oder eine neutrale Stellung durch Einrückaktionen einer entsprechenden Kombination der Reibkupplungseinrichtungen, die aus der oben beschriebenen Schaltkupplung C0, ersten Kupplung C1, zweiten Kupplung C2, Schaltbremse B0, ersten Bremse B1 und zweiten Bremse B2 ausgewählt sind, eingerichtet, wie in der Tabelle von 15 dargestellt. Diese Gangstufen weisen jeweils Übersetzungen γ (Drehzahl der Eingangswelle N_IN/Drehzahl der Ausgangswelle N_OUT) auf, die sich als geometrische Reihe ändern. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16, der mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 ausgestattet ist, durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 selektiv in den Verstellungszustand mit fester Übersetzung gebracht werden kann, in dem der Mechanismus 16 als Getriebe mit fester Übersetzung bzw. festen Übersetzungen betätigt werden kann, ebenso wie in den Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist und in dem der Mechanismus 16 als das oben beschriebene stufenlos variable Getriebe betätigt werden kann. Im vorliegenden Getriebemechanismus 70 besteht daher ein stufenweise variables Getriebe aus dem Getriebeabschnitt 20 und dem Differentialabschnitt 11, der durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Verstellungszustand mit fester Übersetzung gebracht wurde. Ferner besteht ein stufenlos variables Getriebe aus dem Getriebeabschnitt 20 und dem Differentialabschnitt 11, der in den Zustand gebracht wurde, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, weil weder die Schaltkupplung C0 noch die Schaltbremse B0 eingerückt sind. Anders ausgedrückt wird der Getriebemechanismus 70 durch Einrücken entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Zustand gebracht, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, und durch Ausrücken sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 in den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann.
Wenn der Getriebemechanismus 70 beispielsweise als stufenweise variables Getriebe dient, wird die erste Gangstufe mit der höchsten Übersetzung γ1 von beispielsweise etwa 2,804 durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet, und die zweite Gangstufe mit der Übersetzung γ2 von beispielsweise etwa 1,531, was niedriger ist als die Übersetzung γ1, wird durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet, wie in 20 dargestellt. Ferner wird die dritte Gangstufe mit der Übersetzung γ3 von beispielsweise etwa 1,000, was niedriger ist als die Übersetzung γ2, durch Einrückaktionen der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerückt, und die vierte Gangstufe mit der Übersetzung 74 von beispielsweise etwa 0,705, was niedriger ist als die Übersetzung γ3, wird durch Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet. Ferner wird die Rückwärtsgangstellung mit der Übersetzung γR von beispielsweise etwa 2,393, was zwischen den Übersetzungen 7l und γ2 liegt, durch Einrückaktionen der zweiten Kupplung C2 und der zweiten Bremse B2 eingerückt. Die neutrale Stellung N wird durch Einrücken nur der Schaltkupplung C0 eingerichtet.
Wenn der Getriebemechanismus 70 dagegen als stufenlos variables Getriebe fungiert, sind sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0 ausgerückt, so dass der Differentialabschnitt 11 als stufenlos variables Getriebe fungiert, während der automatische Getriebeabschnitt 72, der mit dem Differentialabschnitt 11 in Reihe verbunden ist, als stufenweise variables Getriebe fungiert, wodurch die Geschwindigkeit der Drehbewegung, die auf den automatischen Getriebeabschnitt 72, der in eine der Gangstufen eins bis drei gebracht wurde, übertragen wird, d. h. die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18, stufenlos geändert wird, so dass die Übersetzung des Getriebemechanismus 10, wenn der automatische Getriebeabschnitt 72 in eine dieser Gangstufen gebracht wird, über einen vorgegebenen Bereich stufenlos variiert werden kann. Somit ist die Gesamtübersetzung des automatischen Getriebeabschnitts 72 über die benachbarten Gangstufen hinweg stufenlos variabel, wodurch die Gesamtübersetzung γT des Getriebeabschnitts 70 insgesamt stufenlos variabel ist.
Das Fluchtliniendiagramm von 16 zeigt durch gerade Linien eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in jeder der Gangstufen des Getriebemechanismus 70, der aus dem Differentialabschnitt 11, der als stufenlos variabler Schaltabschnitt oder erster Schaltabschnitt fungiert, und dem automatischen Getriebeabschnitt 72, der als stufenweise variabler Schaltabschnitt oder zweiter Schaltabschnitt fungiert, besteht. Das Fluchtliniendiagramm von 21 zeigt die Drehzahlen der einzelnen Elemente des Differentialabschnitts 11 an, wenn die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 beide ausgerückt sind, und die Drehzahlen dieser Elemente, wenn die Schaltkupplung oder die Schaltbremse B0 eingerückt ist, wie in der vorhergehenden Ausführungsform.
In 16 stellen vier vertikale Linien Y4, Y5, Y6 und Y7, die dem automatischen Getriebeabschnitt 72 entsprechen und in Rechtsrichtung angeordnet sind, jeweils die Drehzahlen eines vierten Drehelements (eines vierten Elements) RE4 in Form der zweiten und dritten Sonnenräder S2, S3, die integral aneinander befestigt sind, eines fünften Drehelements (eines fünften Elements) RE5 in Form des dritten Trägers CA3, eines sechsten Drehelements (eines sechsten Elements) RE6 in Form des zweiten Trägers CA2 und eines dritten Hohlrades bzw. Zahnkranzes R3, die integral aneinander befestigt sind, und eines siebten Drehelements (eines siebten Elements) RE7 in Form des zweiten Hohlrades bzw. Zahnkranzes R2 an. In dem automatischen Getriebeabschnitt 72 wird das vierte Drehelement RE4 über die zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden und wird über die erste Bremse B1 selektiv am Gehäuse 12 festgelegt, und das fünfte Drehelement RE5 wird über die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 festgelegt. Das sechste Drehelement RE6 ist an der Ausgangswelle 22 des automatischen Getriebeabschnitts 72 befestigt, und das siebte Drehelement RE7 wird über die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden.
Wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 eingerückt werden, wird der automatische Getriebeabschnitt 72 in die erste Gangstufe gebracht. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der ersten Gangstufe wird von einem Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Ausgangswelle befestigt ist, anzeigt, und einer schrägen geraden Linie L1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 (R2) anzeigt, und der horizontalen Linie X2 und einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y5, die die Drehzahl des fünften Drehelements RE5 (CA3) anzeigt, und der horizontalen Linie X1 hindurchgeht, bestimmt, wie in 16 dargestellt. Ebenso wird die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der zweiten Gangstufe, die durch die Einrückungsaktionen der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, von einem Schnittpunkt zwischen einer schrägen geraden Linie L2, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 (CA2, R3), das an der Ausgangswelle befestigt ist, anzeigt, dargestellt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der dritten Gangstufe, die von den Einrückaktionen der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird von einem Schnittpunkt zwischen einer schrägen geraden Linie L3, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Ausgangswelle befestigt ist, anzeigt, dargestellt. In den ersten bis dritten Gangstufen, in denen die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand gebracht ist, wird das siebte Drehelement RE7 mit der Antriebskraft, die vom Differentialabschnitt 11 empfangen wird, mit einer Geschwindigkeit gedreht, die der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E gleich ist. Wenn die Schaltkupplung B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt ist, wird das sechste Drehelement RE6 mit der Antriebskraft, die vom Differentialabschnitt 11 empfangen wird, mit einer Geschwindigkeit gedreht, die über der Verbrennungsmotor-Drehzahl N_E liegt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in der vierten Gangstellung, die durch die Einrückaktionen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet wird, wird von einem Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L4, die von diesen Einrückaktionen bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Ausgangswelle 22 befestigt ist, dargestellt.
Der Getriebemechanismus 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht auch aus dem Differentialabschnitt 11, der als stufenlos variabler Schaltabschnitt oder als erster Schaltabschnitt fungiert, und dem automatischen Getriebeabschnitt 72, der als stufenweise variabler (automatischer) Schaltabschnitt oder zweiter Schaltabschnitt fungiert, so dass der vorliegende Getriebemechanismus 70 ähnliche Vorteile aufweist wie die erste Ausführungsform.
[3. Ausführungsform]
17 zeigt einen Kippschalter 44 (im Folgenden als „Schalter 44” bezeichnet, der als Verstellungszustands-Wähleinrichtung fungiert, die manuell betätigt werden kann, um den Differentialzustand (den Nicht-Sperrzustand) und oder den Nicht-Differentialzustand (den Sperrzustand) des Leistungsverteilungsmechanismus 16 auszuwählen, d. h. um den Zustand, in dem der Getriebemechanismus 10 stufenlos variabel verstellt werden kann, oder den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, auszuwählen. Dieser Schalter 44 ermöglicht es dem Anwender, bei fahrendem Fahrzeug den gewünschten Schaltzustand zu wählen. Der Kippschalter 44 weist eine Taste bzw. Fläche für ein Fahren mit stufenlos variabler Verstellung, auf dem „STEPVARIABLE” steht, und eine Taste bzw. Fläche für ein Fahren mit stufenweise variabler Verstellung, auf der „CONTINUOUSLY VARIABLE” steht, auf, wie in 22 dargestellt. Wenn die Taste für das Fahren mit stufenlos variabler Verstellung vom Anwender gedrückt wird, wird der Schalter 44 in eine stufenlos variable Schaltstellung gebracht, in der der Getriebemechanismus 10 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann. Wenn die Taste für ein Fahren mit stufenweise variabler Verstellung vom Anwender gedrückt wird, wird der Schalter 44 in eine stufenweise variable Schaltstellung gebracht, um den stufenweise variablen Schaltzustand auszuwählen, in dem der Getriebemechanismus als stufenweise variables Getriebe betätigt werden kann.
In den vorangehenden Ausführungsformen wird der Verstellungszustand des Getriebemechanismus 10 automatisch auf der Basis der Fahrzeugbedingung und entsprechend dem in 6 als Beispiel dargestellten Umschaltgrenzlinien-Kennfeld umgeschaltet. Der Verstellungszustand des Getriebemechanismus 10, 70 kann jedoch auch durch eine manuelle Betätigung des Kippschalters 44 anstelle von oder zusätzlich zu der automatischen Umschaltbetätigung umgeschaltet werden. Das heißt, das Umschaltsteuermittel 50 kann so ausgelegt sein, dass es den Getriebemechanismus 10 selektiv in den Zustand, in dem dieser stufenlos variabel verstellt werden kann, oder in den Zustand, in dem dieser stufenweise variabel verstellt werden kann, bringt, je nachdem, ob der Schalter 44 in die Position für eine stufenlos variable Verstellung oder in die Position für eine stufenweise variable Verstellung gebracht wird. Beispielsweise betätigt der Anwender den Kippschalter 44 von Hand, um den Getriebemechanismus 10 in den Zustand zu bringen, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, wenn der Anwender möchte, dass der Getriebemechanismus 10 als stufenlos variables Getriebe arbeitet oder er die Kraftstoffverbrauchswerte des Fahrzeugs verbessern möchte, oder um ihn alternativ in den Zustand zu bringen, in dem er stufenweise verstellt werden kann, wenn der Anwender eine rhythmische Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl als Folge einer Verstellaktion des stufenweise variablen Getriebes möchte.
Der Schalter 44 kann eine neutrale Stellung aufweisen, in der der weder der stufenlos variable noch der stufenweise variable Verstellungszustand ausgewählt sind. In diesem Fall kann der Schalter 44 in seine neutrale Stellung gebracht werden, wenn der Anwender keinen gewünschten Verstellungszustand ausgewählt hat oder möchte, dass der Getriebemechanismus 10 automatisch in entweder den Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, oder in den Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann.
Wenn der Verstellungszustand des Getriebemechanismus 10 nicht automatisch ausgewählt wird, sondern durch eine manuelle Betätigung des Schalters 44 manuell ausgewählt wird, wird Schritt S2 in dem Ablaufschema von 11 oder 14 so formuliert, dass die Bestimmung, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Differentialzustand gebracht ist, d. h. ob der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht ist, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, abhängig davon getroffen wird, ob der Schalter 44 betätigt wurde, um den Differentialzustand des Leistungsverteilungsmechanismus 16 oder den Zustand, in dem der Getriebemechanismus 10 stufenlos variabel verstellt werden kann, auszuwählen.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben wurden, sei klargestellt, dass die vorliegende Erfindung auch anderweitig ausgeführt werden kann.
In den vorangehenden Ausführungsformen ist das Differentialzustands-Bestimmungsmittel 82 (Schritt S2 von 11) so ausgelegt, dass es durch eine Bestimmung, ob die Fahrzeugbedingung in der von dem in 6 als Beispiel dargestellten Umschaltgrenzlinien-Kennfeld definierten Region für eine stufenlos variable Verstellung liegt, bestimmt, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Differentialzustand gebracht ist oder nicht. Jedoch kann die Bestimmung durch das Differentialzustands-Bestimmungsmittel, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Differentialzustand gebracht ist oder nicht, auf der Bestimmung durch das Umschaltsteuermittel 50 beruhen, ob der Getriebemechanismus 10 in die Region für eine stufenlos variable Verstellung oder die Region für eine stufenweise variable Verstellung gebracht ist.
In der vorangehenden Ausführungsform wird bzw. werden der erste Elektromotor M1 und/oder der zweite Elektromotor M2 verwendet, um ein Antriebsmoment zu erzeugen, das zum Verbrennungsmotor-Drehmoment T_E addiert oder von diesem subtrahiert werden soll, um den Änderungsumfang des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, der eine Folge der Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 ist, zu verringern, um dadurch die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 unter der Steuerung des Drehmomentantwort-Steuermittels 84 abzuschwächen. Jedoch kann ein dritter Elektromotor M3, der wirkmäßig mit dem Verbrennungsmotor 8 verbunden ist, verwendet werden, um das Antriebsmoment zu erzeugen, um den Änderungsumfang des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E, der eine Folge der Niederdrückungs- oder Loslassungsbetätigung des Gaspedals 45 ist, zu verringern, um die Antwort des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 zu steuern. In diesem Fall kann das Eingangsmoment T₁₁ vom Antriebsmoment gesteuert werden, das vom dritten Elektromotor M3 erzeugt wird, um den Änderungsumfang des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E zu verringern, auch wenn der Differentialabschnitt 11 in den Zustand gebracht wird, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann (in den Differentialzustand). Der dritte Elektromotor M3 kann ein Verbrennungsmotor-Starter sein.
In den vorangehenden Ausführungsformen wird der Glättungsbetrag einer Änderung des Eingangsmoments T₁₁ des Differentialabschnitts 11 vom Drehmomentantwort-Steuermittel 84 auf der Basis der Beziehungen (Kennfelder) der 10A und 10B zwischen der Änderungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 und dem Glättungsbetrag der Änderung des Eingangsmoments T₁₁ bestimmt. Diese Beziehungen oder Kennfelder können jedoch durch Beziehungen zwischen der Änderungsrate A_CC' und einem Koeffizienten, der den Glättungsbetrag der Änderung des Eingangsmoments T₁₁ bestimmt, ersetzt werden. Ferner kann die Änderungsrate A_CC' des Betätigungsbetrags A_CC des Gaspedals 45 durch eine Änderungsrate des Verbrennungsmotor-Drehmoments T_E oder eine Änderungsrate der Öffnung θ_TH der elektronischen Drosselklappe 96 ersetzt werden.
In den dargestellten Ausführungsformen kann der Getriebemechanismus 10, 70 zwischen dem Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, und dem Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, umgeschaltet werden, indem der Differentialabschnitt 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) selektiv entweder in den Differentialzustand, in dem der Differentialabschnitt als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann, oder den Nicht-Differentialzustand (den Sperrzustand), in dem der Differentialabschnitt 11 nicht als das stufenweise variable Getriebe betätigt werden kann, gebracht wird. Jedoch kann der Differentialabschnitt 11, der in den Differentialzustand gebracht wurde, als stufenweise variables Getriebe betätigt werden, dessen Übersetzung in Stufen und nicht kontinuierlich variabel ist. Anders ausgedrückt, die Differential- und Nicht-Differentialzustände des Differentialabschnitts 11 entsprechen nicht jeweils den Zuständen, in denen der Getriebemechanismus 10, 70 stufenlos variabel verstellt werden kann oder stufenweise variabel verstellt werden kann, und daher muss der Differentialabschnitt 11 nicht zwischen dem Zustand, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann, und dem Zustand, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, umgeschaltet werden. Das Prinzip der Erfindung ist auf jeden Getriebemechanismus anwendbar, der zwischen dem Differential- und dem Nicht-Differentialzustand umschaltbar ist, oder in dem der Differentialabschnitt 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) zwischen den Differential- und Nicht-Differentialzuständen umgeschaltet werden kann.
Im Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den dargestellten 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 bzw. der erste Zahnkranz R1 am Leistungsübertragungselement 18 befestigt ist. Jedoch ist diese Anordnung nicht wesentlich. 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 ausgewählt sind.
Obwohl der Verbrennungsmotor 8 in den dargestellten Ausführungsformen direkt an der Eingangswelle 14 befestigt ist, kann der Verbrennungsmotor 8 über ein geeignetes Element, wie Zahnräder oder Riemen, wirkmäßig mit der Eingangswelle 14 verbunden sein und muss nicht koaxial mit der Eingangswelle 14 angeordnet sein.
In den dargestellten Ausführungsformen sind der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor M2 koaxial mit der Eingangswelle 14 angeordnet und sind am ersten Sonnenrad S1 bzw. am Leistungsübertragungselement 18 befestigt. Jedoch ist diese Anordnung nicht wesentlich. Beispielsweise können die ersten und zweiten Elektromotoren M1, M2 über Zahnräder oder Riemen wirkmäßig mit dem ersten Sonnenrad S1 bzw. dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden sein. Ferner kann der zweite Elektromotor M2, der in der dargestellten Ausführungsform mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden ist, mit der Ausgangswelle 22 oder irgendeinem der Drehelemente des automatischen Getriebeabschnitts 20, 72 verbunden sein.
Es kann in Betracht gezogen werden, dass der zweite Elektromotor M2, der mit dem Leistungsübertragungselement 18 oder der Ausgangswelle 22 verbunden ist, in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und den Antriebsrädern 38 angeordnet ist.
Obwohl der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den dargestellten Ausführungsformen mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 ausgestattet ist, muss der Leistungsverteilungsmechanismus 16 nicht mit sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 ausgestattet sein: Während die Schaltkupplung C0 vorgesehen ist, um das erste Sonnenrad S1 und den ersten Träger CA1 selektiv miteinander zu verbinden, kann die Schaltkupplung C0 auch vorgesehen sein, um das erste Sonnenrad S1 und den ersten Zahnkranz R1 selektiv miteinander zu verbinden oder um den ersten Träger CA1 und den ersten Zahnkranz R1 selektiv miteinander zu verbinden. Das heißt, die Schaltkupplung C0 kann so ausgelegt sein, dass sie beliebige zwei der drei Elemente des ersten Planetenradsatzes 24 miteinander verbindet.
Zwar wird in den dargestellten Ausführungsformen die Schaltkupplung C0 eingerückt, um die neutrale Stellung N im Getriebe im Getriebemechanismus 10, 70 einzurichten, aber die Schaltkupplung C0 muss nicht eingerückt werden, um die neutrale Stellung einzurichten.
Die hydraulisch betätigten Reibkupplungseinrichtungen, die in den dargestellten Ausführungsformen als die Schaltkupplung C0, die Schaltbremse B0 usw. verwendet werden, können durch eine Kupplungsvorrichtung vom Magnetkraft-Typ, vom elektromagnetischen Typ oder vom mechanischen Typ ersetzt werden, beispielsweise von einer Pulverkupplung (einer Magnetpulverkupplung), einer elektromagnetischen Kupplung oder einer Eingriffs-Klauenkupplung.
In den dargestellten Ausführungsformen ist der automatische Getriebeabschnitt 20, 72 im Leistungsübertragungsweg zwischen den Antriebsrädern 38 und dem Leistungsübertragungselement 18 angeordnet, bei dem es sich um das Ausgangselement des Differentialabschnitts 11 oder des Leistungsverteilungsmechanismus 16 handelt. Jedoch kann der automatische Getriebeabschnitt 20, 72 von jeder anderen Art von Leistungsübertragungseinrichtung ersetzt werden, wie z. B.: einem stufenlos variablen Getriebe (CVT), bei dem es sich um eine Art automatisches Getriebe handelt; und einem automatischen Getriebe, bei dem es sich um ein paralleles Zweiachsengetriebe mit Dauereingriff handelt, das als manuelles Getriebe bekannt ist und das automatisch durch Auswahlzylinder und Schaltzylinder verstellt wird. Wenn das stufenlos variable Getriebe (CVT) vorgesehen ist, wird der Getriebemechanismus als Ganzes in den Zustand gebracht, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann, wenn der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Verstellungszustand mit fester Übersetzung gebracht wird. Der Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist, ist als Zustand definiert, in dem Leistung in erster Linie auf einem mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen wird, ohne eine Leistungsübertragung auf einem elektrischen Weg. Das stufenlos variable Getriebe kann so ausgelegt sein, dass es entsprechend gespeicherten Daten, die vorgegebene Übersetzungen anzeigen, eine Vielzahl von vorgegebenen festen Übersetzungen einrichtet, die denen der Gangstufen eines stufenweise variablen Getriebes entsprechen. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung kann auf ein Fahrzeug-Antriebssystem angewendet werden, das keinen automatischen Getriebeabschnitt 10, 72 enthält.
Zwar ist der automatische Getriebeabschnitt 20, 72 in den vorangehenden Ausführungsformen über das Leistungsübertragungselement 18 mit dem Differentialabschnitt 11 in Reihe geschaltet, aber der automatische Getriebeabschnitt 20, 72 kann auch auf einer Gegenwelle, die parallel zur Eingangswelle 14 ist, befestigt und koaxial zu dieser angeordnet sein. In diesem Fall sind der Differentialabschnitt 11 und der automatische Getriebeabschnitt 20, 72 über eine geeignete Leistungsverteilungseinrichtung oder eine Gruppe von zwei Leistungsübertragungselementen, wie ein Paar Gegenräder und eine Kombination aus Kettenrad und Kette, wirkmäßig miteinander verbunden.
Das Leistungsverteilungselement 16, das in den vorangehenden Ausführungsformen als Differentialmechanismus vorgesehen ist, kann durch eine Differentialgetriebeeinrichtung ersetzt werden, die ein Ritzel einschließt, das vom Verbrennungsmotor 8 gedreht wird, und ein Paar Kegelräder, die wirkmäßig mit den ersten bzw. zweiten Elektromotoren M1, M2 verbunden sind.
Zwar besteht der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den dargestellten Ausführungsformen aus einem Planetenradsatz 24, aber er kann auch aus zwei oder mehr Planetenradsätzen bestehen, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 im Nicht-Differentialzustand (im Verstellzustand mit fester Übersetzung) als Getriebe mit drei oder mehr Gangstufen betätigt werden kann. Die Planetenradsätze des Leistungsverteilungsmechanismus müssen jeweils nicht vom Einzelritzel-Typ sein, sondern können von einem Doppelritzel-Typ sein.
Zwar gehört der Schalter 44 in den vorangehenden Ausführungsformen zum Typ Kippschalter, aber der Kippschalter 44 kann durch einen Schalter mit einem einzigen Druckknopf, von zwei Schaltern mit Druckknöpfen, die selektiv in ihre betätigten Stellungen gedrückt werden, einem Schalter vom Hebeltyp, einem Schalter vom Schiebetyp oder jedem anderen Schaltertyp oder jeder anderen Schalteinrichtung, der bzw. die betätigt werden kann, um je nach Wunsch den Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist (den Differentialzustand) oder den Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist (den Nicht-Differentialzustand) auszuwählen, ersetzt werden. Der Kippschalter 44 muss keine neutrale Stellung aufweisen. Wenn der Kippschalter 44 keine neutrale Stellung aufweist, kann ein zusätzlicher Schalter vorgesehen sein, um den Kippschalter 44 wirksam oder unwirksam zu machen. Die Funktion dieses zusätzlichen Schalters entspricht der neutralen Stellung des Kippschalters 44. Der Kippschalter 44 kann durch eine Schalteinrichtung ersetzt werden, die durch eine Stimme des Fahrzeuglenkers oder einen Fuß des Fahrzeuglenkers statt von Hand betätigt werden kann, um entweder den Zustand, in dem eine stufenlos variable Verstellung möglich ist (den Differentialzustand), oder den Zustand, in dem eine stufenweise variable Verstellung möglich ist (den Nicht-Differentialzustand), auszuwählen.
Selbstverständlich wurden die Ausführungsformen der Erfindung nur für die Zwecke der Erläuterung beschrieben, und die vorliegende Erfindung kann mit verschiedenen Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden, die für den Fachmann nahe liegen.

Claims

Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebssystem, aufweisend: einen Differentialabschnitt (11) mit einem ersten Elektromotor (M1), einem Differentialmechanismus (16) zur Verteilung einer Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors (8) auf den ersten Elektromotor (M1) und ein Leistungsübertragungselement (18), und einem zweiten Elektromotor (M2), der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement (18) und einem Antriebsrad (38) eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgendes aufweist: eine Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0), die in dem Differentialmechanismus (16) vorgesehen ist und die eine Differentialfunktion des Differentialmechanismus (16) begrenzt, um dadurch eine Differentialfunktion des Differentialabschnitts (11) zu begrenzen; und ein Drehmomentantwort-Steuermittel (84) zum Steuern einer Änderung eines Eingangsmoments des Differentialabschnitts (11), die eine Antwort auf eine Betätigung eines manuell zu betätigenden Fahrzeug-Beschleunigungselements (45) ist, abhängig davon, ob die Differentialfunktion des Differentialmechanismus (16) begrenzt ist oder nicht.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Differentialabschnitt (11) ein stufenlos variabler Getriebeabschnitt (11) ist, der als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Differentialmechanismus (16) einen Planetenradsatz (24) umfasst, der als erstes Element einen Träger (CA1), als zweites Element ein Sonnenrad (S1) und als drittes Element ein Hohlrad (R1) aufweist, wobei das erste Element (CA1) mit dem Verbrennungsmotor (8) verbunden ist, das zweite Element (S1) mit dem ersten Elektromotor (M1) verbunden ist, und das dritte Element (R1), mit dem Leistungsübertragungselement (18) verbunden ist, und wobei die Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) betätigt wird, um den Differentialmechanismus (16) in einen Differentialzustand zu bringen, in dem die ersten, zweiten und dritten Elemente (CA1, S1, R1) des Differentialmechanismus (16) sich relativ zueinander drehen können, und um den Differentialmechanismus (16) in einen Nicht-Differentialzustand zu bringen, in dem zumindest die zweiten und dritten Elemente (S1, R1) sich nicht relativ zueinander drehen können.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) aufweist: eine Kupplung (C0), zum Verbinden von beliebigen zwei der ersten, zweiten und dritten Elemente (CA1, S1, R1) des Differentialmechanismus (16) miteinander, damit sich die ersten, zweiten und dritten Elemente (CA1, 51, R1) als Einheit drehen, und/oder eine Bremse (B0, zum Festlegen des zweiten Elements (S1) an einem stationären Element (12), damit das zweite Element (S1) stationär bleibt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) sowohl die Kupplung (C0 als auch die Bremse (B0) einschließt, und die Kupplung (C0) und die Bremse (B0) ausgerückt werden, um den Differentialmechanismus (16) in den Differentialzustand zu bringen, in dem zumindest die zweiten und dritten Elemente (S1, R1) sich mit jeweils unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können, und in dem der Differentialmechanismus (16) als elektrisch gesteuerte Differentialeinrichtung betrieben wird, wobei die Kupplung (C0) eingerückt wird, um zuzulassen, dass der Differentialmechanismus (16) als Getriebe mit einer Übersetzung von 1 betrieben wird, oder die Bremse (B0) eingerückt wird, um zuzulassen, dass der Differentialmechanismus (16) als Drehzahl erhöhendes Getriebe mit einer Übersetzung von unter 1 betrieben wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Planetenradsatz (24) zum Einzelritzel-Typ gehört.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Fahrzeug-Antriebssystem ferner einen Getriebeabschnitt (20, 72) aufweist, der im Leistungsübertragungsweg angeordnet ist, und eine Gesamtübersetzung des Fahrzeug-Antriebssystems von einer Übersetzung des Differentialabschnitts (11) und einer Übersetzung des Getriebeabschnitts definiert wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Getriebeabschnitt (20, 72) ein stufenweise variabler automatischer Getriebeabschnitt (20, 72) ist.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend ein Umschaltsteuermittel (50), zum Steuern der Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) auf der Basis einer vorbestimmten Fahrzeugbedingung, um den Differentialmechanismus (16) selektiv in einen Differentialzustand, in dem die Differentialfunktion verfügbar ist, oder einen Nicht-Differentialzustand, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist, zu bringen.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeug-Antriebssystems unter Verwendung einer Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Drehmomentantwort-Steuermittel (84) die Änderung des Eingangsmoments des Differentialabschnitts (11) derart steuert, dass die Antwort, wenn die Differentialfunktion des Differentialmechanismus (16) nicht begrenzt ist, stärker ist als wenn die Differentialfunktion des Differentialmechanismus begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Drehmomentantwort-Steuermittel (84) eine Änderung eines Drehmoments des Verbrennungsmotors (8) verringert, um dadurch die Änderungsantwort des Eingangsmoments des Differentialabschnitts (11) abzuschwächen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Drehmomentantwort-Steuermittel (84) den ersten Elektromotor (M1) und/oder den zweiten Elektromotor (M2) derart steuert, dass dieser bzw. diese ein Antriebsmoment erzeugt bzw. erzeugen, das zu einem Antriebsmoment des Verbrennungsmotors (8) addiert oder von diesem subtrahiert wird, um dadurch die Änderungsantwort des Eingangsmoments des Differentialabschnitts (11) abzuschwächen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) betrieben wird, um den Differentialmechanismus (16) in einen Differentialzustand zu bringen, in dem die Differentialfunktion verfügbar ist, um dadurch den Differentialabschnitt (11) in einen Differentialzustand zu bringen, in dem die Differentialfunktion verfügbar ist, und um den Differentialmechanismus (16) in einen Nicht-Differentialzustand zu bringen, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist, um dadurch den Differentialabschnitt (11) in einen Nicht-Differentialzustand zu bringen, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) betrieben wird, um den Differentialmechanismus (16) in einen Differentialzustand zu bringen, in dem die Differentialfunktion verfügbar ist, um dadurch den stufenlos variablen Getriebeabschnitt (11) in den Zustand zu bringen, in dem er stufenlos variabel verstellt werden kann und in dem der stufenlos variable Getriebeabschnitt (11) als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betätigt werden kann, und um den Differentialmechanismus (16) in einen Nicht-Differentialzustand zu bringen, in dem die Differentialfunktion begrenzt ist, um dadurch den stufenlos variablen Getriebeabschnitt (11) in den Zustand zu bringen, in dem er stufenweise variabel verstellt werden kann und in dem die Funktion des stufenlos variablen Getriebeabschnitts (11) als das elektrisch gesteuerte stufenlos variable Getriebe begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die vorbestimmte Fahrzeugbedingung auf der Basis eines vorgegebenen oberen Grenzwerts einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird und das Umschaltsteuermittel (50) die Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) derart steuert, dass diese den Differentialmechanismus (16) in den Nicht-Differentialszustand bringt, wenn ein aktueller Wert der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher ist als der vorgegebene obere Grenzwert.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die vorgegebene Fahrzeugbedingung auf der Basis eines vorgegebenen oberen Grenzwerts eines mit der Antriebskraft des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Werts bestimmt wird, und wobei das Umschaltsteuermittel (50) die Differentialbegrenzungseinrichtung (C0, B0) derart steuert, dass sie den Differentialmechanismus (16) in den Nicht-Differentialzustand bringt, wenn der mit der Antriebskraft des Fahrzeugs in Zusammenhang stehende Wert über dem vorbestimmten oberen Grenzwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die vorbestimmte Fahrzeugbedingung eine Bedingung ist, die auf der Basis eines aktuellen Werts der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eines aktuellen Werts eines mit der Antriebskraft des Fahrzeugs in Zusammenhang stehenden Werts und gemäß einem gespeicherten Umschaltgrenzlinien-Kennfeld, das eine Grenzlinie für das Fahren mit hoher Geschwindigkeit und eine Grenzlinie für das Fahren mit hoher Ausgangsleistung einschließt, die von Parameter in Form der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und des mit der Antriebskraft in Zusammenhang stehenden Werts definiert werden, bestimmt wird.