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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsabgabevorrichtung,
die dazu konfiguriert ist, Leistung zu einer Antriebswelle abzugeben, sowie
auf ein mit einer solchen Leistungsabgabevorrichtung ausgestattetes
Hybridfahrzeug.
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Gemäß einem
Vorschlag weist ein Aufbau der Leistungsabgabevorrichtung eine Brennkraftmaschine,
zwei Motoren, einen Planetengetriebesatz der Ravigneaux-Bauart,
und ein Getriebe der Bauart mit parallelen Wellen auf, das so angeordnet
ist, dass es wahlweise zwei Abgabeelemente des Planetengetriebemechanismus
mit einer Abgabewelle verbindet (siehe beispielsweise Patentdruckschrift
1). Gemäß einem anderen Vorschlag hat ein Aufbau
der Leistungsabgabevorrichtung einen Planetengetriebemechanismus
einschließlich eines mit einer Brennkraftmaschine verbundenen
Eingangselements und zwei Abgabeelementen, sowie ein Getriebe der
Wellenbauweise einschließlich einer mit den jeweiligen
Abgabeelementen des Planetengetriebemechanismus verbundenen Vorgelegewelle
(siehe beispielsweise Patentdruckschrift 2). Bei der Leistungsabgabevorrichtung
gemäß diesem vorgeschlagenen Aufbau sind die beiden
Abgabeelemente des Planetengetriebemechanismus jeweils an den Innenumfängen
entsprechender Rotoren in einem elektrischen Antriebssystem befestigt.
Ein herkömmlich bekannter Aufbau der Leistungsabgabevorrichtung
hat einen Leistungsverteilungsmechanismus einschließlich
eines mit einer Brennkraftmaschine verbundenen Eingabeelements,
ein mit einem ersten Motor-Generator verbundenes Reaktionskraftelement
und ein mit einem zweiten Motor-Generator verbundenes Abgabeelement
sowie zwei Kupplungen, die dazu angeordnet sind, eine Achse als
ein Abgabeglied wahlweise mit dem Abgabeelement oder dem Reaktionskraftelement
des Kraftverteilungsmechanismus zu verbinden (siehe beispielsweise
Patentdruckschrift 3). Wenn bei der Leistungsabgabevorrichtung gemäß diesem
herkömmlichen Aufbau der erste Motor-Generator mit einer
negativen Drehzahl gedreht wird, um einen Leistungsbetrieb durchzuführen,
werden die beiden Kupplungen so gesteuert, dass das Reaktionskraftelement
des Leistungsverteilungsmechanismus mit dem Abgabeglied verbunden
wird und das Abgabeelement des Leistungsverteilungsmechanismus von
dem Abgabeglied getrennt wird. Eine solche Steuerung verhindert
das Auftreten von Leistungszirkulationen, bei denen der erste Motor-Generator
mit der durch den zweiten Motor-Generator, der einen Teil der Leistung
des Abgabeglieds verwendet, erzeugten elektrischen Leistung betrieben
wird.
- Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift mit
der Nr. 2005-155891
- Patentdruckschrift 2: Japanische
Patentoffenlegungsschrift mit der Nr. 2003-106389
- Patentdruckschrift 3: Japanische
Patentoffenlegungsschrift mit der Nr. 2005-125876
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Offenbarung der Erfindung
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Bei
der Anwendung der Leistungsabgabevorrichtung gemäß dem
Aufbau aus dem Stand der Technik ist es erforderlich, die Leistungsübertragungseffizienz
in einem breiteren Antriebsbereich zu verbessern. Bei den Leistungsabgabevorrichtungen aus
dem Stand der Technik gibt es somit noch Raum für Verbesserungen.
Die Leistungsabgabevorrichtung, die in der vorstehend zitierten
Patentdruckschrift 1 offenbart ist, ist dazu ausgelegt, an einem Fahrzeug
mit Vorderradantrieb montiert zu werden. Bei dieser Leistungsabgabevorrichtung
aus dem Stand der Technik, die das Getriebe der Bauweise mit parallelen
Wellen aufweist, vergrößert die Anordnung der
zwei Motoren über die Vielzahl von Antriebszahnrädern,
die in dem Getriebe der Bauart mit parallelen Wellen enthalten sind,
die Abmessung der Leistungsabgabevorrichtung in der Richtung ihrer Breite
(d. h., die Abmessung in einer Achsrichtung des Getriebes der Bauart
mit parallelen Wellen). Bei der in der Patentdruckschrift 1 offenbarten
Leistungsabgabevorrichtung erstrecken sich die zwei Motoren, die
horizontal verlaufende Brennkraftmaschine und der Planetengetriebemechanismus
sowie das Getriebe der Bauart mit parallelen Wellen parallel zueinander.
Die Leistungsabgabevorrichtung mit diesem Aufbau benötigt
relativ viel Platz und ist daher nicht geeignet, an einem Fahrzeug
montiert zu werden. Die Leistungsabgabevorrichtung, die in der vorstehend zitierten
Patentdruckschrift 2 offenbart ist, ist dazu ausgelegt, an einem
hinterradbetriebenen Fahrzeug montiert zu werden. Es bestehen daher
Schwierigkeiten dabei, die Leistungsabgabevorrichtung mit diesem
Aufbau an einem vorderradbetriebenen Fahrzeug anzuwenden.
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Es
bestünde daher eine Nachfrage dazu, eine Leistungsabgabevorrichtung
mit der verbesserten Leistungsübertragungseffizienz in
einem breiten Antriebsbereich sowie ein mit einer solchen Leistungsabgabevorrichtung
ausgestattetes Hybridfahrzeug bereitzustellen. Es bestünde
zudem eine Nachfrage, eine platzsparende Leistungsabgabevorrichtung,
die an einem Fahrzeug auf geeignete Weise zu montieren ist, insbesondere
an einem vorderradbetriebenen Fahrzeug, sowie ein mit einer solchen
Leistungsabgabevorrichtung ausgestattetes Hybridfahrzeug, bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung befriedigt zumindest einen Teil der vorstehend
erwähnten Nachfragen und der anderen relevanten Nachfragen
durch die folgenden Konfigurationen, die an der Leistungsabgabevorrichtung
und dem Hybridfahrzeug angewendet werden.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt ist die Erfindung auf eine Leistungsabgabevorrichtung
gerichtet, die dazu konfiguriert ist, Leistung zu einer Antriebswelle
abzugeben. Die Leistungsabgabevorrichtung weist Folgendes auf: eine
Brennkraftmaschine; einen ersten Motor, der dazu konstruiert ist,
Leistung einzugeben und abzugeben; einen zweiten Motor, der dazu
konstruiert ist, Leistung einzugeben und abzugeben; einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus,
der so konfiguriert ist, dass er ein mit einer Drehwelle des ersten
Motors verbindendes erstes Element, ein mit einer Drehwelle des
zweiten Motors verbindendes zweites Element und ein mit einer Kraftmaschinenwelle
der Brennkraftmaschine verbindendes drittes Element aufweist, das
so angeordnet ist, dass gegenseitige Differenzialdrehungen der drei Elemente
ermöglicht sind; und eine Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe,
die so aufgebaut ist, dass sie eine Getriebewelle, eine erste Verbindungsvorrichtung,
die so angeordnet ist, dass sie das erste Element und das zweite Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wahlweise mit der
Getriebewelle verbindet, einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus,
der ein Abgabeelement und ein Eingabeelement hat, die mit der Getriebewelle
verbunden sind, und der so konfiguriert ist, dass er die Geschwindigkeit
der Leistung von der Getriebewelle bei einem voreingestellten Geschwindigkeitsverhältnis ändert und
die Leistung der geänderten Geschwindigkeit von dem Abgabeelement
abgibt, und eine zweite Verbindungsvorrichtung aufweist, die so
angeordnet ist, dass sie das Abgabeelement des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
und zumindest eines von dem ersten Element und dem zweiten Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wahlweise mit der
Antriebswelle verbindet.
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Die
Leistungsabgabevorrichtung gemäß diesem Gesichtspunkt
der Erfindung hat die Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe,
die Folgendes aufweist: die Getriebewelle; die erste Verbindungsvorrichtung,
die so angeordnet ist, dass sie das erste Element und das zweite
Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wahlweise
mit der Getriebewelle verbindet; den Geschwindigkeitsänderungsmechanismus,
der so angeordnet ist, dass er das Abgabeelement und das Eingabeelement
aufweist, die an der Getriebewelle angeschlossen sind, und der so
konfiguriert ist, dass er die Geschwindigkeit der Leistung von der
Getriebewelle bei dem voreingestellten Geschwindigkeitsverhältnis ändert
und die Leistung der geänderten Geschwindigkeit von dem
Abgabeelement abgibt; und die zweite Verbindungsvorrichtung, die
so angeordnet ist, dass sie das Abgabeelement des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
und zumindest eines von dem ersten Element und dem zweiten Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wahlweise mit der
Antriebswelle verbindet. In der Leistungsabgabevorrichtung dieser Konfiguration
ermöglicht die Verbindung des Abgabeelements des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
mit der Antriebswelle mittels der zweiten Verbindungsvorrichtung
in dem Zustand, in dem entweder das erste Element oder das zweite
Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mittels
der ersten Verbindungsvorrichtung der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
mit der Getriebewelle verbunden ist, dass die Leistung entweder
von dem ersten Element oder dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
durch den Geschwindigkeitsänderungsmechanismus der Geschwindigkeitsänderung
unterworfen wird und zu der Antriebswelle abgegeben wird. Die Verbindung
des zumindest einen von dem ersten Element und dem zweiten Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle
mittels der zweiten Verbindungsvorrichtung der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
ermöglicht es, dass die Leistung entweder von dem ersten
Element oder dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
direkt zu der Antriebswelle abgegeben wird. Die Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
mit diesem Aufbau ermöglicht somit, dass die Leistung von
dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus der Geschwindigkeitsänderung
bei mehreren unterschiedlichen Stufen unterworfen wird und zu der
Antriebswelle abgegeben wird. Bei der Leistungsabgabevorrichtung
mit dieser Konfiguration funktioniert der erste Motor, der mit dem
ersten Element oder einem Abgabeelement des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
verbunden ist, in einem Zustand, in dem das erste Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
mittels der ersten Verbindungsvorrichtung der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
mit der Getriebewelle oder mittels der zweiten Verbindungsvorrichtung
der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
mit der Antriebswelle verbunden ist, als ein Motor, während
der zweite Motor, der mit dem zweiten Element oder einem Reaktionskraftelement
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus verbunden ist, als
ein Generator funktioniert. In dem Zustand, in dem das zweite Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mittels der ersten
Verbindungsvorrichtung der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
mit der Antriebswelle verbunden ist oder mittels der zweiten Verbindungsvorrichtung
der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
mit der Antriebswelle verbunden ist, funktioniert andererseits der
zweite Motor, der mit dem zweiten Element oder einem Abgabeelement
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus verbunden ist, als
ein Motor, während der erste Motor, der mit dem ersten
Element oder einem Reaktionskraftelement des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
verbunden ist, als ein Generator funktioniert.
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Ein
adäquates Umschalten des Verbindungszustands mittels der
ersten Verbindungsvorrichtung und der zweiten Verbindungsvorrichtung verhindert
auf wirksame Weise, dass die Drehzahl des ersten Motors oder des
zweiten Motors, der als ein Generator funktioniert, mit einer Erhöhung
der Drehzahl des anderen von dem ersten Motor und dem zweiten Motor,
der als ein Motor funktioniert, auf einen negativen Wert abfällt.
Die Konfiguration der Leistungsabgabevorrichtung verhindert auf
wirksame Weise das Auftreten einer Leistungszirkulation, wodurch
die Leistungsübertragungseffizienz in einem breiteren Antriebsbereich
verbessert wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Anwendung der Leistungsabgabevorrichtung gemäß dem
vorstehend erwähnten Gesichtspunkt der Erfindung erstreckt sich
die Getriebewelle der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
im Wesentlichen parallel zu der Drehwelle des ersten Motors und
zu der Drehwelle des zweiten Motors. Der erste Motor und der zweite
Motor können im Wesentlichen koaxial zu der Brennkraftmaschine
angeordnet sein. Der Leistungsabgabeintegrationsmechanismus kann sich
zwischen dem ersten Motor und dem zweiten Motor befinden und kann
im Wesentlichen koaxial zu dem ersten Motor und dem zweiten Motor
angeordnet sein. Die Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
hat die Getriebewelle, die sich im Wesentlichen parallel zu der
Drehwelle des ersten Motors und zu der Drehwelle des zweiten Motors
erstreckt. Die Anordnung der ersten Verbindungsvorrichtung, der
zweiten Verbindungsvorrichtung und des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
koaxial zu der Getriebewelle und um diese herum ermöglicht
einen biaxialen Aufbau der Leistungsabgabevorrichtung. Die im Wesentlichen
koaxiale Anordnung der Brennkraftmaschine, des ersten Motors, des zweiten
Motors und des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus vergrößert
daher die Abmessung der Leistungsabgabevorrichtung in ihrer Achsrichtung
(d. h., die Abmessung in der Breitenrichtung) nicht signifikant.
Die Leistungsabgabevorrichtung mit dieser Anordnung ist dementsprechend
raumsparend, so dass sie geeignet an einem Fahrzeug montiert werden
kann und für ein vorderradbetriebenes Fahrzeug besinders
zu bevorzugen ist.
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Gemäß einer
weiteren vorzugsweisen Anwendung der Abgabevorrichtung gemäß dem
vorstehend erwähnten Gesichtspunkt der Erfindung hat die erste
Verbindungsvorrichtung der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
einen ersten Getriebezug der Bauweise mit parallelen Wellen, der
mit dem ersten Element verbunden ist, einen zweiten Getriebezug
der Bauweise mit parallelen Wellen, der an dem zweiten Element verbunden
ist, und eine Umschalteinheit, die so angeordnet ist, dass sie wahlweise
einen Verbindungszustand zwischen einem Verbindungszustand des ersten
Elements, in dem der erste Getriebezug der Bauweise mit parallelen Wellen
mit der Getriebewelle verbunden ist, und einem Verbindungszustand
des zweiten Elements umschaltet, in dem der zweite Getriebezug der
Bauweise mit parallelen Wellen mit der Getriebewelle verbunden ist.
Die erste Verbindungsvorrichtung der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
hat zwei Sätze von Getriebezügen der Bauweise mit
parallelen Wellen sowie die Umschalteinheit. Diese Anordnung macht
es möglich, dass das erste Element und das zweite Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wahlweise mit der Getriebewelle
verbunden werden, während eine signifikante Vergrößerung
der Abmessung der ersten Verbindungsvorrichtung in der Achsrichtung
der Getriebewelle verhindert wird. Das Verbinden entweder des ersten
Elements oder des zweiten Elements des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
mit der Getriebewelle über den Getriebezug der Bauart mit
parallelen Wellen macht es möglich, dass das Geschwindigkeitsverhältnis
zwischen dem ersten Element oder dem zweiten Element und der Getriebewelle
beliebig festgelegt werden kann.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Leistungsabgabevorrichtung
der vorstehend erwähnten Anwendung ist die Umschalteinheit der
ersten Verbindungsvorrichtung so angeordnet, dass sie den Verbindungszustand
zwischen dem Verbindungszustand des ersten Elements, dem Verbindungszustand
des zweiten Elements und einem Verbindungszustand beider Elemente,
bei dem sowohl der erste Getriebezug der Bauart mit parallelen Wellen
als auch der zweite Getriebezug der Bauart mit parallelen Wellen
mit der Getriebewelle verbunden sind, wahlweise umschaltet. Der
Verbindungszustand beider Elemente, der durch die Umschalteinheit
wahlweise festgelegt wird, macht es möglich, dass Leistung
von der Brennkraftmaschine mechanisch (direkt) bei einem festen
Geschwindigkeitsverhältnis auf die Antriebswelle übertragen
wird. Die Leistungsabgabevorrichtung mit dieser Anordnung verbessert
daher vorteilhafter Weise die Leistungsübertragungseffizienz
in dem breiteren Antriebsbereich.
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Gemäß noch
einer weiteren bevorzugten Anwendung der Leistungsabgabevorrichtung
gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt der Erfindung
ist die zweite Verbindungsvorrichtung der Drehzahländerungsübertragungsbaugruppe
so konstruiert, dass sie wahlweise einen Verbindungszustand zwischen einem Verbindungszustand
der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus mit der Antriebswelle,
bei der das Abgabeelement des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
mit der Antriebswelle verbunden ist, einem direkten Verbindungszustand,
bei dem entweder das erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit
der Antriebswelle verbunden ist, und einem simultanen Verbindungszustand,
bei dem das Abgabeelement des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus und
entweder das erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
mit der Antriebswelle verbunden ist, wahlweise umschaltet. Der simultane
Verbindungszustand, der wahlweise durch die zweite Verbindungsvorrichtung festgelegt
wurde, ermöglicht zudem, dass Leistung von der Brennkraftmaschine
mechanisch (direkt) auf die Antriebswelle bei einem festen Geschwindigkeitsverhältnis übertragen
wird. Die Leistungsabgabevorrichtung dieser Anordnung verbessert
somit vorteilhafterweise die Leistungsübertragungseffizienz
in dem breiteren Antriebsbereich.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Leistungsabgabevorrichtung
gemäß dem vorstehend erwähnten Gesichtspunkt
der Erfindung ferner eine Festhaltevorrichtung, die dazu konfiguriert
ist, entweder die Drehwelle des ersten Motors oder die Drehwelle
des zweiten Motors auf eine nicht drehbare Weise festzuhalten. In
dem Zustand, in dem das erste Element oder das zweite Element des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, welches mit dem ersten
Motor oder dem zweiten Motor verbunden ist, der die Drehwelle hat, die
nicht durch die Festhaltevorrichtung festgehalten ist, mit der Getriebewelle
oder der Antriebswelle mittels der ersten Verwindungsvorrichtung
oder der zweiten Verwindungsvorrichtung der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
verbunden ist, ermöglicht das Festhalten der Drehwelle
des zweiten Motors oder der Drehwelle des ersten Motors auf eine
nicht drehbaren Weise mittels der Festhaltevorrichtung zudem, dass
Leistung von der Brennkraftmaschine bei einem festen Geschwindigkeitsverhältnis
mechanisch (direkt) auf die Antriebswelle übertragen wird.
Die Leistungsabgabevorrichtung dieser Anordnung verbessert somit vorteilhafterweise
die Leistungsübertragungseffizienz in dem breiteren Antriebsbereich.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
hat die Leistungsabgabevorrichtung gemäß dem vorstehend
erwähnten Gesichtspunkt der Erfindung ferner eine verbindende und
trennende Vorrichtung, die dazu angeordnet ist, ein Verbinden und
ein Lösen der Verbindung des ersten Motors mit dem ersten
Element, ein Verbinden und ein Lösen der Verbindung des
zweiten Motors mit dem zweiten Element und ein Verbinden und ein Lösen
der Verbindung der Brennkraftmaschine mit dem dritten Element durchzuführen.
In der mit der verbindenden und trennenden Vorrichtung ausgestatteten
Leistungsabgabevorrichtung ermöglicht das Lösen
der Verbindung durch die verbindende und trennende Vorrichtung,
dass die Brennkraftmaschine im Wesentlichen von dem ersten Motor,
dem zweiten Motor und der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
durch die Funktion des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
getrennt wird. In der Leistungsabgabevorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ermöglicht das Lösen
der Verbindung durch die lösende und trennende Vorrichtung
in Kombination mit einem Betriebsstopp der Brennkraftmaschine, dass
Leistung von zumindest dem ersten Motor und/oder dem zweiten Motor effizient
zu der Antriebswelle mit einer Änderung des Geschwindigkeitsänderungszustands
(des Geschwindigkeitsverhältnisses), das in der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
festgelegt wurde, übertragen wird. Die Leistungsabgabevorrichtung
bei dieser Anordnung senkt wünschenswerterweise die für
den ersten Motor und den zweiten Motor erforderlichen maximalen
Drehmomente, wodurch eine Größenverringerung des
ersten Motors und des zweiten Motors sichergestellt wird.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Leistungsabgabevorrichtung
der Erfindung kann der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
einen Verlangsamungsmechanismus aufweisen, der dazu konfiguriert
ist, die Leistungseingabe von der Getriebewelle in das Eingabeelement
eingegebene Leistung bei einem voreingestellten Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis
zu verlangsamen und die Leistung mit der verringerten Geschwindigkeit von
dem Abgabeelement abzugeben. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Leistungsabgabevorrichtung der Erfindung kann der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
ein Planetengetriebemechanismus der Bauweise mit drei Elementen
sein. Diese Anordnungen stellen eine Größenverringerung
der Geschwindigkeitsänderungsübertragungsbaugruppe
sicher.
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Gemäß einer
bevorzugten Anwendung der Leistungsabgabevorrichtung gemäß dem
vorstehend erwähnten Gesichtspunkt der Erfindung ist das
erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
so spezifiziert, dass es von dem mit der Kraftmaschinenwelle verbundenen
dritten Element ein größeres Drehmoment empfängt
und über eine Verlangsamungsvorrichtung, die so konfiguriert
ist, dass sie eine Drehzahl der Drehwelle des ersten Motors oder
des zweiten Motors verringert, entweder an dem ersten Motor oder an
dem zweiten Motor angeschlossen ist. Das erste Element oder das
zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus,
welches den größeren Drehmomentenverteilungsanteil
von der Brennkraftmaschine hat, ist durch die Verlangsamungsvorrichtung
an dem ersten Motor oder dem zweiten Motor angeschlossen. Diese
Anordnung verringert die Drehmomentenlast des ersten Motors oder
des zweiten Motors, der mit der Verlangsamungsvorrichtung verbunden
ist, wirkungsvoll, wodurch wünschenswerterweise eine Größenverringerung
und eine Leistungsverlustverringerung des ersten Motors oder des
zweiten Motors, der mit der Verlangsamungsvorrichtung verbunden
ist, sichergestellt wird.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Leistungsabgabevorrichtung
dieser Anmeldung ist der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
ein Planetengetriebemechanismus der Einzelritzelbauart, der ein
Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Träger aufweist, der so
angeordnet ist, dass er zumindest ein Ritzel hält, das
sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad in Eingriff ist, wobei
das erste Element das Sonnenrad oder das Hohlrad ist, das zweite
Element das andere von dem Sonnenrad und dem Hohlrad ist und das
dritte Element der Träger ist. Die Verlangsamungsvorrichtung
kann so aufgebaut sein, dass sie ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis
hat, das nahe einem Wert ρ liegt, und zwischen dem ersten
Motor oder dem zweiten Motor und dem Hohlrad angeordnet ist, wobei ρ ein
Getriebeverhältnis des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
wiedergibt, das als ein Verhältnis aus der Anzahl der Zähne
des Sonnenrads zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads gegeben
wird. In dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit dieser
Spezifikation hat das Hohlrad verglichen mit dem Sonnenrad den größeren
Drehmomentverteilungsanteil von der Brennkraftmaschine. Die Anordnung
der Verlangsamungsvorrichtung zwischen dem Hohlrad und dem ersten
Motor oder dem zweiten Motor stellt wünschenswerterweise
eine Größenverringerung und eine Leistungsverlustverringerung
des ersten Motors oder des zweiten Motors sicher. Bei dieser Anordnung
ermöglicht das Festlegen des Geschwindigkeitsverringerungsverhältnisses
der Verlangsamungsvorrichtung in die Nähe des Wertes ρ,
das der erste Motor und der zweite Motor im Wesentlichen identische
Spezifikationen haben. Ein solches Festlegen verbessert wirkungsvoll
die Produktivität der Leistungsabgabevorrichtung und verringert die
Herstellungskosten der Leistungsabgabevorrichtung.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Leistungsabgabevorrichtung
der vorgenannten Anwendung ist der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
ein Planetengetriebemechanismus der Doppelritzelbauweise, der ein Sonnenrand,
ein Hohlrad und einen Träger aufweist, der so angeordnet
ist, dass er zumindest einen Satz bestehend aus zwei Ritzeln trägt,
die miteinander in Eingriff sind und jeweils mit dem Sonnenrad und
dem Hohlrad in Eingriff sind, wobei das erste Element das Sonnenrad
oder der Träger ist, das zweite Element das andere aus
dem Sonnenrad und dem Träger ist, und das dritte Element
das Hohlrad ist. In der Leistungsabgabevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels
kann der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus als der Planetengetriebemechanismus der
Doppelritzelbauweise beispielsweise so aufgebaut sein, dass er ein Übersetzungsverhältnis ρ hat, das
eine Beziehung von ρ < 0,5
erfüllt, wobei das Übersetzungsverhältnis ρ ein
Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads
zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads wiedergibt. Die Verlangsamungsvorrichtung
kann so aufgebaut sein, dass sie ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis
hat, das nahe dem Wert ρ/(1 – ρ) liegt,
und sich zwischen dem ersten Motor oder dem zweiten Motor und dem
Träger befindet. In dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
einer solchen Spezifikation hat der Träger verglichen mit
dem Sonnenrad den größeren Drehmomentverteilungsanteil
von der Brennkraftmaschine. Die Anordnung der Verlangsamungsvorrichtung
zwischen dem Träger und dem ersten Motor oder dem zweiten
Motor stellt wünschenswerterweise eine Größenverringerung
und eine Leistungsverlustverringerung des ersten Motors oder des
zweiten Motors sicher. Das Festlegen des Geschwindigkeitsverringerungsverhältnisses
der Verlangsamungsvorrichtung nahe des Werts ρ/(1 – ρ)
macht es möglich, dass der erste Motor und der zweite Motor
im Wesentlichen identische Spezifikationen haben. Diese Anordnung
verbessert wirksam die Produktivität der Leistungsabgabevorrichtung
und verringert die Herstellungskosten der Leistungsabgabevorrichtung. Gemäß einem
anderen Beispiel kann der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus
als der Planetengetriebemechanismus der Doppelritzelbauweise so
konstruiert sein, dass er ein Übersetzungsverhältnis ρ hat,
das eine Beziehung von ρ > 0,5
erfüllt, wobei das Getriebeverhältnis ρ ein
Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads
zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads wiedergibt. Die Verlangsamungsvorrichtung
kann so konstruiert sein, dass sie ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis
nahe dem Wert (1 – ρ/ρ hat, und sich
zwischen dem ersten Motor oder dem zweiten Motor und dem Sonnenrad
befindet.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt ist die Erfindung zudem auf ein Hybridfahrzeug
gerichtet, das mit der Leistungsabgabevorrichtung ausgestattet ist,
die eine der vorstehend erörterten Anordnungen aufweist,
und das mit Antriebsrädern versehen ist, die durch die
Leistung der Antriebswelle angetrieben werden. Die an dem Hybridfahrzeug
montierte Leistungsabgabevorrichtung hat die verbesserte Leistungsübertragungseffizienz
in dem breiteren Antriebsbereich, wie dies vorstehend erörtert
wurde. Das Hybridfahrzeug mit der Leistungsabgabevorrichtung hat
dementsprechend den verbesserten Kraftstoffverbrauch und die günstige
Fahrleistung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ist
eine erläuternde Ansicht, die die Drehmoment-Drehzahl-Dynamiken
von primären Elementen in einem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
in einem Getriebe 90 im Falle eines Heraufschaltens des
Drehzahlverhältnisses des Getriebes 90 mit einer Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit während des Fahrens des Hybridfahrzeugs 20 gemäß dem
Ausführungsbeispiels mit dem Betrieb einer Kraftmaschine 22 zeigt;
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3 ist
eine zu 2 ähnliche Erläuterungsansicht;
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4 ist
eine zu 2 ähnliche Erläuterungsansicht;
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5 ist
eine zu 2 ähnliche Erläuterungsansicht;
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6 ist
eine zu 2 ähnliche Erläuterungsansicht;
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7 ist
eine zu 2 ähnliche Erläuterungsansicht;
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8 ist
eine Tabelle, die Kombinationen der Kupplungsstellungen einer Kupplung
C0 und der Kupplungsstellungen der Kupplungen C1 und C2, die in
dem Getriebe 90 enthalten sind, während des Fahrens
des Hybridfahrzeugs 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
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9 ist
ein Nomogramm, das Drehmoment-Drehzahl-Dynamiken der jeweiligen
Elemente in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
in einem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in einem Modus
zeigt, in dem ein Motor MG1 als ein Generator und ein Motor MG2
als ein Motor fungieren;
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10 ist
ein Nomogramm, das Drehmoment-Drehzahl-Dynamiken der jeweiligen
Elemente in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in einem Modus
zeigt, in dem der Motor MG2 als ein Generator und der Motor MG1
als ein Motor fungieren;
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11 ist
eine Erläuterungsansicht zum Erläutern eines Motorfahrmodus
in dem Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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12 veranschaulicht
schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20A gemäß einem
modifizierten Beispiel;
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13 veranschaulicht
schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20B gemäß einem
modifizierten Beispiel;
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14 ist
eine Tabelle, die Kombinationen der Kupplungsstellungen einer Kupplung
C0', der Bremsstellung einer Bremse B0 und der Kupplungsstellungen
von Kupplungen C1a, C1b, C2a und C2b, die in einem Getriebe 90B enthalten sind,
während der Fahrt des Hybridfahrzeugs 20B gemäß dem
modifizierten Beispiel zeigt;
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Beste Art zum Ausführen
der Erfindung
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Nachstehend
werden einige Arten zum Ausführen der Erfindung als bevorzugte
Ausführungsbeispiele beschrieben.
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1 veranschaulicht
schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das in 1 gezeigte Hybridfahrzeug 20 ist
als ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb konstruiert und hat eine sich
in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs befindende Kraftmaschine 22,
einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus (Differenzialdrehungsmechanismus) 40,
der mit einer Kurbelwelle 26 oder einer Abgabe der Kraftmaschine 22 verbunden
ist, einen Motor MG1, der koaxial zu der Kurbelwelle 26 der
Kraftmaschine 22 angeordnet ist, und der mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 verbunden
ist, und der so ausgelegt ist, dass er in der Lage ist, Leistung
zu erzeugen, einen Motor MG2, der koaxial zu der Kraftmaschine 22 und
dem Motor MG1 angeordnet ist, sodass er über einen Untersetzungsgetriebemechanismus 50 mit
dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 verbunden
ist, und der so ausgelegt ist, dass er in der Lage ist, Leistung
zu erzeugen, ein Getriebe 90, das so konstruiert ist, dass
es die Abgabeleistung des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 auf
eine Antriebswelle 60 überträgt, die
in einem Getriebemechanismus 61 enthalten ist, wobei der
Geschwinsigkeitsänderungszustand geändert wird,
und eine elektronische Hybridsteuereinheit 70 (die im Weiteren
als "Hybrid-ECU" bezeichnet ist), die so konfiguriert ist, dass sie
die Betriebsabläufe des gesamten Hybridfahrzeugs 20 steuert.
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Die
Kraftmaschine 22 ist als eine Brennkraftmaschine konstruiert,
die dazu ausgelegt ist, Kohlenwasserstoff enthaltenden Kraftstoff,
etwa Benzin oder Leichtöl zu verbrauchen und dadurch Leistung zu
erzeugen. Die Kraftmaschine 22 untersteht Betriebssteuerungen,
etwa einer Kraftstoffeinspritzsteuerung, einer Zündzeitgebungssteuerung
und einer Einlassluftströmungssteuerung durch eine elektronische
Kraftmaschinensteuereinheit 24 (die im Weiteren als "Kraftmaschinen-ECU"
bezeichnet ist). Die Kraftmaschinen-ECU 24 gibt verschiedene
Signale von unterschiedlichen Sensoren ein, die für die
Kraftmaschine 22 zum Messen und Erfassen der Betriebszustände
der Kraftmaschine 22 vorgesehen sind. Die Kraftmaschinen-ECU 24 stellt
eine Verbindung mit der Hybrid-ECU 70 her, um die Betriebsabläufe
der Kraftmaschine 22 in Antwort auf Steuersignale von der
Hybrid-ECU 70 und mit Bezug auf verschiedene Signale von
den unterschiedlichen Sensoren zu steuern und Daten bezüglich
der Betriebszustände der Kraftmaschine 22 gemäß den
Anforderungen zu der Hybrid-ECU 70 auszugeben.
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Die
Motoren MG1 und MG2 sind als bekannte, synchrone Motor-Generatoren
aufgebaut, die sowohl als Generator als auch als Motor arbeiten.
Die Motoren MG1 und MG2 sind dazu angeordnet, elektrische Leistung
zu und von einer Batterie 35 oder einem Speicher über
Wandler 31 und 32 zu übertragen. Stromleitungen 39,
die die Batterie 35 mit den Wandlern 31 und 32 verbinden,
sind als gemeinsame positive Sammelleitung und negative Sammelleitung aufgebaut,
die von den Wandlern 31 und 32 gemeinsam genutzt
werden. Eine solche Verbindung macht es möglich, dass durch
einen von den Motoren MG1 und MG2 erzeugte elektrische Leistung
durch den anderen Motor MG2 oder MG1 verbraucht wird. Die Batterie 35 kann
somit mit überschüssiger elektrischer Leistung
geladen werden, die durch einen von den Motoren MG1 und MG2 erzeugt
wird, und kann entladen werden, um unzureichende elektrische Leistung
zu ergänzen. Die Batterie 35 wird weder geladen
noch entladen, nachdem ein Gleichgewicht zwischen Eingabe und Abgabe
elektrischer Leistung zwischen den Motoren MG1 und MG2 hergestellt
ist. Beide Motoren MG1 und MG2 werden durch eine elektronische Motor-Steuereinheit 30 (die
im weiteren Verlauf als Motor-ECU bezeichnet wird) betrieben und
gesteuert. In die Motor-ECU 30 werden verschiedene Signale
eingegeben, die zum Betreiben und Steuern der Motoren MG1 und MG2
erforderlich sind, beispielsweise Signale, die die Drehstellungen der
Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 wiedergeben und die von Drehstellungserfassungssensoren 33 und 34 erhalten
werden, und Signale, die die Stromphasen wiedergeben, die auf die
Motoren MG1 und MG2 anzuwenden sind und die von Stromsensoren (nicht
gezeigt) erhalten werden. Die Motor-ECU 30 gibt Schaltsteuersignale
zu den Wandlern 31 und 32 aus. Die Motor-ECU 30 berechnet
zudem die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Rotoren in den Motoren MG1
und MG2 gemäß einer Drehzahlberechnungsroutine
(nicht gezeigt) auf Grundlage der Eingangssignale von den Drehstellungserfassungssensoren 33 und 34.
Die Motor-ECU 30 stellt eine Verbindung mit der Hybrid-ECU 70 her,
um die Motoren MG1 und MG2 in Antwort auf von der Hybrid-ECU 70 empfangene
Steuersignale anzutreiben und um Daten bezüglich der Betriebszustände
der Motoren MG1 und MG2 gemäß den Anforderungen
zu der Hybrid-ECU 70 auszugeben.
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Die
Batterie 35 unterliegt der Steuerung und dem Management
einer elektronischen Batterie-Steuereinheit 36 (die im
Weiteren als Batterie-ECU bezeichnet wird). Die Batterie- ECU 36 gibt für
das Management und die Steuerung der Batterie 35 erforderliche
Signale ein, beispielsweise eine Zwischenanschlussspannung von einem
Spannungssensor (nicht gezeigt), der sich zwischen den Anschlüssen
der Batterie 35 befindet, einen Lade-Entlade-Strom von
einem Stromsensor (nicht gezeigt), der sich in der Stromleitung 39 befindet,
die mit dem Abgabeanschluss der Batterie 35 verbunden ist,
und eine Batterietemperatur Tb von einem Temperatursensor 37,
der an der Batterie 35 angebracht ist. Die Batterie-ECU 36 gibt
Daten bezüglich der Betriebszustände der Batterie 35 durch
Kommunikation mit der Hybrid-ECU 70 und mit der Kraftmaschinen-ECU 24 gemäß den
Anforderungen aus. Zum Zwecke der Steuerung und des Managements
der Batterie 35 führt die Batterie-ECU 36 zudem
Berechnungsvorgänge zum Berechnen einer verbleibenden Ladung oder
des Ladezustands SOC der Batterie 35 aus einem Integrationswert
des Lade-Entlade-Stroms durch.
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Der
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 befindet
sich zusammen mit den Motoren MG1 und MG2, dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 und
dem Getriebe 90 in einem (nicht gezeigten) Getriebegehäuse
und ist koaxial mit der Kurbelwelle 26 entlang eines vorbestimmten
Abstands von der Kraftmaschine 22 angeordnet. Der Kraftleistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 aus
diesem Ausführungsbeispiel ist als ein Planetengetriebemechanismus
mit einzelnem Ritzel aufgebaut, der ein als Außenzahnrad
gestaltetes Sonnenrad 41, ein Hohlrad 42, das
so gestaltet ist, dass es sowohl an seinem Innenumfang ausgebildete
Innenzähne als auch an seinem Außenumfang ausgebildete
Außenzähne aufweist und konzentrisch zu dem Sonnenrad 41 angeordnet
ist, und einen Träger 44 aufweist, der so angeordnet
ist, dass er eine Vielzahl von Ritzeln 43 hält,
die sowohl mit dem Sonnenrad 41 als auch mit den Innenzähnen
an dem Hohlrad 42 in Eingriff sind. Das Sonnenrad 41 (zweites
Element), das Hohlrad 42 (erstes Element) und der Träger 44 (drittes
Element) bilden die Bestandteile einer Differenzialdrehung. Bei
dem Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 so
gestaltet, dass er ein Übersetzungsverhältnis ρ (Verhältnis
aus der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 41 zu
der Anzahl der Zähne des Hohlrads 42) hat, das
eine Beziehung von ρ < 0,5 erfüllt.
Das Sonnenrad 41 als das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ist über
eine sich von dem Sonnenrad 41 in einer der Kraftmaschine 22 entgegengesetzten
Richtung erstreckenden Sonnenradwelle 41a und eine sich
in der gleichen Richtung erstreckende erste Motorwelle 45 mit
dem Motor MG1 (genauer gesagt mit dessen Rotor) oder dem zweiten
Motor verbunden. Das Hohlrad 42 als das erste Element des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ist über
den sich zwischen dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
der Kraftmaschine 22 befindlichen Untersetzungsgetriebemechanismus 50 und eine
Hohlwelle 55 des zweiten Motors, die sich von dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 (dem Sonnenrad 51)
in Richtung der Kraftmaschine 22 erstreckt, mit dem Motor
MG2 (genauer gesagt mit dessen hohlen Rotor) oder dem ersten Motor
verbunden. Der Träger 44 als das dritte Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ist über
eine sich durch eine zweite Motorwelle 55 und den Motor
MG2 erstreckende Trägerwelle 44a und einen Dämpfer 28 mit
der Kurbelwelle 26 der Kraftmaschine 22 verbunden.
In dem Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel
sind die Bestandteile koaxial in der Reihenfolge der Kraftmaschine 22, des
Motors MG2, des Untersetzungsgetriebes 50, des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
des Motors MG1 von rechts nach links in der Zeichnung koaxial angeordnet.
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Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist als ein Planetengetriebemechanismus
mit einem einzelnen Ritzel aufgebaut, der ein Sonnenrad 51 als ein
Außenzahnrad, ein Hohlrad 52 als ein konzentrisch
zu dem Sonnenrad 51 angeordnetes Innenzahnrad, eine Vielzahl
von Ritzeln 53, die so angeordnet sind, dass sie sowohl
mit dem Sonnenrad 51 als auch dem Hohlrad 52 in
Eingriff sind, und einen Träger 54 aufweist, der
so angeordnet ist, dass er die Vielzahl von Ritzeln 53 derart
hält, dass sie in der Lage sind, sowohl zu kreisen als
sich auch um ihre Achsen zu drehen. Bei dem Aufbau des Ausführungsbeispiels
ist der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 so gestaltet,
dass er ein Untersetzungsverhältnis (ein Verhältnis
aus der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 51 zu
der Anzahl der Zähne des Hohlrads 52) hat, das
in der Nähe des Getriebeverhältnisses ρ des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 liegt. Das
Sonnenrad 51 des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist über
die zweite Motorwelle 55 mit dem Rotor des Motors MG2 verbunden.
Das Hohlrad 52 des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist
derart an dem Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 befestigt,
dass der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 im Wesentlichen
mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 integriert
ist. Der Träger 54 des Untersetzungsgetriebemechanismus 40 ist
an dem Getriebegehäuse festgemacht. Die Funktion des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 verringert
die Geschwindigkeit der Leistung von dem Motor MG2 und überträgt
die Leistung mit der verringerten Geschwindigkeit zu dem Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 während
die Geschwindigkeit der Leistung von dem Hohlrad 42 erhöht
und die Leistung der erhöhten Geschwindigkeit zu dem Motor
MG2 übertragen wird. Bei dem Aufbau gemäß dem
Ausführungsbeispiel befindet sich der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 zwischen
dem Motor MG2 und dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
ist mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 integriert.
Diese Anordnung ermöglicht wünschenswerterweise
die Größenreduktion der Leistungsabgabevorrichtung.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist zwischen der Sonnenradwelle 41a und
der ersten Motorwelle 45 eine Kupplung C0 vorgesehen, die
als eine verbindende und trennende Vorrichtung dient, um ein Verbinden
der Sonnenradwelle 41a mit der ersten Motorwelle 45 und
ein Lösen der Verbindung durchzuführen, und die
als eine Festhaltevorrichtung dient, um die erste Motorwelle 45 oder
die Drehwelle des Motors MG1 (d. h., das Hohlrad 42) auf
eine nicht drehende Weise festzuhalten. In dem Ausführungsbeispiel
ist die Kupplung C0 beispielsweise als eine Klauenkupplung aufgebaut,
die ein an einem Ende (einem linken Ende in der Zeichnung) der Sonnenradwelle 41a befestigtes
Klauenelement, ein an einem Ende (einem rechten Ende in der Zeichnung) der
ersten Motorwelle 45 befestigtes Klauenelement, ein an
dem Getriebegehäuse befestigtes Festhalteklauenelement 46 und
ein Eingriffselement aufweist, das dazu angeordnet ist, dass es
mit diesen Klauenelementen in Eingriff gelangen kann und das durch ein
elektrisches, elektromagnetisches oder hydraulisches Stellglied 100 angetrieben
ist. Die Stellung des Eingriffselements als eine Kupplungsstellung
der Kupplung C0 ist zwischen einer „R-Stellung", einer „M-Stellung"
und einer „L-Stellung" wahlweise wechselbar, wie dies in 1 gezeigt
ist. In der auf die R-Stellung festgelegten Kupplungsstellung der
Kupplung C0 wird die Kopplung des Klauenelements an der Sonnenradwelle 41a mit
dem Klauenelement an der ersten Motorwelle 45 über
das Eingriffselement, d. h., die Verbindung des Motors MG1 mit dem
Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 gelöst.
Das Lösen der Verbindung zwischen der Sonnenradwelle 41a und
der ersten Motorwelle 45 mittels der Kupplung C0 trennt
den Motor MG1 oder den zweiten Motor von dem Sonnenrad 41 als
das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40.
Die Funktion des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 trennt
im Wesentlichen die Kraftmaschine 22 von den Motoren MG1
und MG2 und dem Getriebe 90. Mit der auf die M-Stellung
festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung C0 wird das Klauenelement
der Sonnenradwelle 41a mit dem Klauenelement der ersten Motorwelle 45 über
das Eingriffselement mit dem geringeren Verlust gekoppelt, so dass
der Motor MG1 mit dem Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 verbunden
ist. Mit der auf die L-Stellung festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung
C0 ist das Klauenelement an der Sonnenradwelle 41a mit
dem Klauenelement an der ersten Motorwelle 45 und dem Festhalteklauenelement 46 über
das Eingriffselement mit einem geringeren Verlust gekoppelt, so
dass das Sonnenrad 41 als das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
die erste Motorwelle 45 (d. h., der Motor MG2) auf nicht
drehbare Weise festgehalten sind.
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Das
Getriebe 90 ist so ausgelegt, dass es einen Geschwindigkeitsänderungszustand
(ein Geschwindigkeitsverhältnis) hat, der wahlweise zwischen
einer Vielzahl unterschiedlicher Werte geändert werden
kann. Das Getriebe 90 hat einen ersten Kopplungsgetriebezug,
der das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
ein im kontinuierlichen Eingriff mit der Außenverzahnung
des Hohlrads 42 stehendes erstes Abtriebszahnrad 91 aufweist,
und hat einen zweiten Kopplungsgetriebezug, der ein an der ersten
Motorwelle 45 angebrachtes Antriebszahnrad 47 und
ein im kontinuierlichen Eingriff mit dem Antriebszahnrad 47 stehendes
zweites Abtriebszahnrad 92 aufweist. Das Getriebe 90 hat
zudem eine sich parallel zu der Kurbelwelle 26 des Motors 22,
der ersten Motorwelle 45 und der zweiten Motorwelle 55 erstreckende
Getriebewelle 93, einen Verlangsamungsmechanismus 94, der
als ein Planetengetriebemechanismus mit einem einzelnen Ritzel aufgebaut
ist, um die Geschwindigkeit einer Eingangsleistung bei einem voreingestellten
Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis zu verringern und
die Leistung der verringerten Geschwindigkeit auszugeben, eine Abgabezahnradwelle 99a, die
so angeordnet ist, dass sie ein mit einem an einer Antriebswelle 60 angebrachten
Zahnrad in Eingriff stehendes Abgabezahnrad 99 hat, und
Kupplungen C1 und C2. Das erste Abtriebszahnrad 91 des
ersten Kopplungsgetriebezugs ist an einer ersten, hohlen Getriebewelle 91a angebracht,
die durch ein (nicht gezeigtes) Lager auf drehbare Weise gestützt
ist und die sich parallel zu der ersten Motorwelle 45 und
der zweiten Motorwelle 55 erstreckt. Das zweite Abtriebszahnrad 92 des
zweiten Kopplungsgetriebezugs ist an einer zweiten, hohlen Getriebewelle 92a angebracht,
die durch ein (nicht gezeigtes) Lager auf drehbare Weise gestützt
ist, so dass sie um einen vorbestimmten Abstand von der ersten Getriebewelle 91a beabstandet
ist und sich parallel zu der ersten Motorwelle 45 und der
zweiten Motorwelle 55 erstreckt. Bei dem Aufbau gemäß dem
Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Außenzähne
an dem Hohlrad 42, das in dem ersten Kopplungsgetriebezug
enthalten ist, identisch zu der Anzahl von Zähnen des Antriebszahnrads 47,
das in dem zweiten Kopplungsgetriebezug enthalten ist. Die Anzahl
an Zähnen des ersten Abtriebszahnrads 91, das
in dem ersten Kopplungsgetriebezug enthalten ist, ist identisch
zu der Anzahl an Zähnen des zweiten Abtriebszahnrads 92, das
in dem zweiten Kopplungsgetriebezug enthalten ist. Die Anzahl an
Zähnen dieser Zahnräder kann beliebig festgelegt
werden.
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Die
Getriebewelle 93 führt durch die erste Getriebewelle 91a und
die zweite Getriebewelle 92a hindurch, so dass sie sich
parallel zu der ersten Motorwelle 45 und der zweiten Motorwelle 55 erstreckt. Der
Verlangsamungsmechanismus 94 ist an einem Ende (einem rechten
Ende in der Zeichnung) der Getriebewelle 93 angebracht.
Der Verlangsamungsmechanismus 94 hat ein mit der Getriebewelle 93 verbundenes
Sonnenrad 95, ein konzentrisch zu dem Sonnenrad 95 angeordnetes
Hohlrad 96 und einen Träger 98, der so
angeordnet ist, dass er eine Vielzahl von Ritzeln 97 hält,
die sowohl mit dem Sonnenrad 95 als auch dem Hohlrad 96 in
Eingriff sind. Das Sonnenrad 95 (Eingangselement), das
Hohlrad 96 (Festhalteelement) und der Träger 98 (Abgabeelement)
sind als Elemente mit Differenzialdrehung aufgebaut. Das Hohlrad 96 des
Verlangsamungsmechanismus 94 ist auf nicht drehbare Weise
an dem Getriebegehäuse befestigt, wie dies in 1 gezeigt
ist. Eine hohle Trägerwelle 98a erstreckt sich
in Richtung der ersten Zahnradwelle 91a und ist mit dem
Träger 98 des Verlangsamungsmechanismus 94 verbunden.
Die Getriebewelle 93 führt durch die Trägerwelle 98a hindurch
und ist an dem Sonnenrad 95 befestigt. Die Trägerwelle 98a ist
mittels eines Lagers (nicht gezeigt) auf drehbare Weise gestützt,
wobei sie um einen vorbestimmten Abstand von der ersten Zahnradwelle 91a beabstandet
ist. In dem Getriebe 90 sind die hohle, zweite Zahnradwelle 92a,
an der das zweite Abtriebszahnrad 92 angebracht ist, die
hohle, erste Zahnradwelle 91a, an der das erste Abtriebszahnrad 91 angebracht
ist, und die hohle Trägerwelle 98a in dieser Reihenfolge
von links nach rechts in der Zeichnung angeordnet, so dass sie sich
um die Getriebewelle 93 herum befinden. Die Abgabezahnradwelle 99a mit
dem Abgabezahnrad 99 ist durch ein (nicht gezeigtes) Lager
auf drehbare Weise gestützt, so dass sie sich um die erste
Zahnradwelle 91a herum (und die Getriebewelle 93)
befindet. Die Leistung von dem Abgabezahnrad 99 wird auf
die in dem Getriebemechanismus 61 enthaltene Antriebswelle 60 übertragen
und wird schließlich über ein Differenzialgetriebe 62 zu
den Vorderrädern 63a und 63b oder Antriebsrädern
abgegeben.
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Die
in dem Getriebe 90 enthaltene Kupplung C1 befindet sich
zwischen der ersten Zahnradwelle 91a und der zweiten Zahnradwelle 92a und
ist so aufgebaut, dass sie entweder eine oder beide der ersten Zahnradwelle 91a und
der zweiten Zahnradwelle 92a mit der Getriebewelle 93 verbindet.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Kupplung C1 beispielsweise
als eine Klauenkupplung aufgebaut, die ein an einem Ende (einem
linken Ende in der Zeichnung) der ersten Zahnradwelle 91a befestigtes
erstes Klauenelement, ein derart an der Getriebewelle 93 befestigtes Klauenelement,
dass sich zwischen der ersten Zahnradwelle 91a und der
zweiten Zahnradwelle 92a befindet, ein an einem Ende (einem
rechten Ende in der Zeichnung) der zweiten Zahnradwelle 92a befestigtes
Klauenelement und ein Eingriffselement aufweist, das so angeordnet
ist, dass es mit diesen Klauenelementen in Eingriff gelangen kann
und durch ein elektrisches, elektromagnetisches oder hydraulisches Stellglied 101 angetrieben
ist. Die Stellung des Eingriffselements als eine Kupplungsstellung
der Kupplung C1 kann wahlweise zwischen einer „R-Stellung", einer „M-Stellung"
und einer „L-Stellung" gewechselt werden, wie dies in 1 gezeigt
ist. Bei der auf die R-Stellung festgelegten Kupplungsstellung der
Kupplung C1 in dem Getriebe 90 ist das erste Klauenelement
der ersten Zahnradwelle 91a mit dem Klauenelement an der
Getriebewelle 93 über das Eingriffselement mit
dem geringeren Verlust gekoppelt, so dass das Hohlrad 42 als
das erste Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den ersten Kopplungsgetriebezug und die erste Zahnradwelle 91a mit
der Getriebewelle 93 verbunden ist. In der weiteren Beschreibung
kann dieser Verbindungszustand mittels der Kupplung C1 als „Verbindungszustand
des ersten Elements" bezeichnet sein. Mit der Kupplungsstellung
der Kupplung C1 auf der M-Stellung ist das erste Klauenelement der ersten
Zahnradwelle 91a über das Eingriffselement mit
dem geringeren Verlust mit dem Klauenelement an der Getriebewelle 93 und
dem Klauenelement an der zweiten Zahnradwelle 92a gekoppelt,
so dass sowohl die erste Zahnradwelle 91a als auch die
zweite Zahnradwelle 92a, d. h., sowohl das Hohlrad 42 als auch
das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Getriebewelle 93 verbunden sind. In der späteren
Beschreibung kann dieser Zustand der Verbindung mittels der Kupplung C1
als „Verbindungszustand beider Elemente" bezeichnet sein.
Mit der auf die L-Stellung festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung
C1 ist das Klauenelement der zweiten Zahnradwelle 92a mit
dem Klauenelement an der Getriebewelle 93 über
das Eingriffselement mit dem geringeren Verlust gekoppelt. In diesem
Zustand verursacht das Festlegen der Kupplungsstellung der Kupplung
C0 auf die M-Stellung, dass das Sonnenrad 41 als das zweite
Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den zweiten Kopplungsgetriebezug und die zweite Zahnradwelle 92a mit
der Getriebewelle 93 gekoppelt wird. In der weiteren Beschreibung
kann dieser Zustand der Verbindung mittels der Kupplung C1 als „Verbindungszustand
des zweiten Elements" bezeichnet sein.
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Die
in dem Getriebe 90 enthaltene Kupplung C2 befindet sich
zwischen der ersten Zahnradwelle 91a und der Trägerwelle 98a und
ist so aufgebaut, dass sie entweder eine oder beide von der ersten Zahnradwelle 91a und
der Trägerwelle 98a mit der Abgabezahnradwelle 99a verbindet.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Kupplung C2 beispielsweise
als eine Klauenkupplung aufgebaut, die ein an dem anderen Ende (einem
rechten Ende in der Zeichnung) der ersten Zahnradwelle 91a befestigtes
zweites Klauenelement, ein an einem Ende (einem linken Ende in der
Zeichnung) der Trägerwelle 98a befestigtes Klauenelement,
ein derart an der Abgabezahnradwelle 99a angebrachtes Klauenelement,
dass es sich an dem Rand des zweiten Klauenelements an der ersten
Zahnradwelle 91a und des Klauenelements an der Trägerwelle 98a befindet,
und ein Eingriffselement aufweist, das so angeordnet ist, dass es
mit diesen Klauenelementen in Eingriff gebracht werden kann, und
das durch ein elektrisches, elektromagnetisches oder hydraulisches
Stellglied 102 angetrieben wird. Die Stellung des Eingriffselements
als eine Kupplungsstellung der Kupplung C2 ist wahlweise zwischen
einer „R-Stellung", einer „M-Stellung" und einer „L-Stellung"
wechselbar, wie dies in 1 gezeigt ist. An der auf die
R-Stellung festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung C2 in dem
Getriebe 90 ist das Klauenelement an der Trägerwelle 98a mit dem
Klauenelement an der Abgabezahnradwelle 99a über
das Eingriffselement mit dem geringeren Verlust gekoppelt, so dass
die Trägerwelle 98a, d. h., der Verlangsamungsmechanismus 94 über
die Abgabezahnradwelle 99a und das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 verbunden ist. In der weiteren Beschreibung
kann dieser Zustand der Verbindung mittels der Kupplung C2 als „Verbindungszustand
des Verlangsamungsmechanismus mit der Antriebswelle" bezeichnet
werden. Mit der auf die M-Stellung festgelegten Kupplungsstellung
der Kupplung C2 ist das Klauenelement an der Trägerwelle 98a mit
dem zweiten Klauenelement an der ersten Zahnradwelle 91a und
mit dem Klauenelement an der Abgabezahnradwelle 99a über
das Eingriffselement mit dem geringeren Verlust verbunden, so dass
sowohl die Trägerwelle 98a (d. h., der Verlangsamungsmechanismus 94)
als auch die erste Zahnradwelle 91a über die Abgabezahnradwelle 99a und
das Abgabezahnrad 99 mit der Antriebswelle 60 verbunden
sind. In der weiteren Beschreibung kann dieser Zustand der Verbindung
mittels der Kupplung C2 als „gleichzeitiger Verbindungszustand"
bezeichnet sein. Bei der auf die L-Stellung festgelegten Kupplungsstellung
der Kupplung C2 ist das zweite Klauenelement an der ersten Zahnradwelle 91a mit
dem Klauenelement an der Abgabezahnradwelle 99a über
das Eingriffselement mit dem geringen Verlust gekoppelt, so dass
die erste Zahnradwelle 91a über die Abgabezahnradwelle 99a und
das Abgabezahnrad 99 mit der Antriebswelle 60 verbunden
ist. Da in diesem Zustand das erste Abtriebszahnrad 91 und
das Hohlrad 42 des ersten Kopplungsgetriebezugs mit der
ersten Zahnradwelle 91a verbunden sind, ist das Hohlrad 42 als
das erste Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den ersten Kopplungsgetriebezug, die erste Zahnradwelle 91a,
die Abgabezahnradwelle 99a und das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 gekoppelt. In der weiteren Beschreibung
kann dieser Zustand der Verbindung mittels der Kupplung C2 als „direkter
Verbindungszustand" bezeichnet sein.
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Die
Hybrid-ECU 70 ist als ein Mikroprozessor aufgebaut, der
eine CPU 72, einen zum Speichern von Verarbeitungsprogrammen
konfigurierten ROM 74, einen zum temporären Speichern
von Daten konfigurierten RAM 76, (nicht gezeigte) Eingangs-
und Ausgangsanschlüsse und einen Kommunikationsanschluss
(nicht gezeigt) aufweist. In die Hybrid-ECU 70 werden über
ihren Eingangsanschluss ein Zündsignal von einem Zündschalter
(Startschalter) 80, eine Gangschaltstellung SP oder eine
Stromfestlegungsstellung eines Gangschalthebels 81 von
einem Gangschaltstellungssensor 62, eine Beschleunigungseinrichtungsöffnung
Acc oder den Niederdruckbetrag des Beschleunigungspedals 83 durch den
Fahrer von einem Beschleunigungspedalstellungssensor 84,
eine Bremspedalstellung BP oder einen Niederdrückbetrag
eines Bremspedals 58 durch den Fahrer von einem Bremspedalstellungssensor 86 und
eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 87 eingegeben. Die
Hybrid-ECU 70 stellt eine Verbindung mit der Kraftmaschinen-ECU 24,
der Motor-ECU 30 und der Batterie-ECU 36 über
ihren Verbindungsanschluss her, um verschiedene Steuersignale und
Daten zu und von der Kraftmaschinen-ECU 24, der Motor-ECU 30 und
der Batterie-ECU 36 zu übertragen, wie dies vorher
erwähnt wurde. Die Stellglieder 100, 101 und 102,
die die Kupplung C0 und die Kupplungen C1 und C2 des Getriebes 90 stellen,
unterliegen ebenso der Steuerung der Hybrid-ECU 70.
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Unter
Bezugnahme auf 2 bis 11 wird
der Betriebsablauf des wie vorstehend erörtert aufgebauten
Hybridfahrzeugs 20 erklärt.
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2 bis 7 sind
Erläuterungsansichten, die Drehmoment-Drehzahl-Dynamiken
der primären Elemente in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
in dem Getriebe 90 in dem Fall eines Heraufschaltens des
Geschwindigkeitsverhältnisses des Getriebes 90 in
Antwort auf eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit während
des Fahrens des Hybridfahrzeugs 20 mittels des Betriebs der
Kraftmaschine 22 zeigen. 8 ist eine
Tabelle, die Kombinationen der Kupplungsstellungen der Kupplung
C0 und der Kupplungsstellungen der Kupplungen C1 und C2, die in
dem Getriebe 90 enthalten sind, während des Fahrens
des Hybridfahrzeugs 20 zeigt. Während des Fahrens
des Hybridfahrzeugs 20 in den Zuständen aus 2 bis 7 unter
der Gesamtsteuerung der Hybrid-ECU 70 auf Grundlage des
Niederdrückbetrags des Beschleunigungspedals 83 durch
den Fahrer und der Fahrzeuggeschwindigkeit V wird der Betrieb der
Kraftmaschine 22 durch die Kraftmaschinen-ECU 24 gesteuert, während
die Betriebe der Motoren MG1 und MG2 durch die Motor-ECU 30 gesteuert
werden. Die Stellglieder 100, 101 und 102 (die
Kupplung C0 und die Kupplungen C1 und C2 in dem Getriebe 90)
werden direkt durch die Hybrid-ECU 70 gesteuert. In den Schaubildern
von den 2 bis 7 gibt eine S-Achse
eine Drehzahl des Sonnenrads 41 in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 wieder
(die äquivalent zu einer Drehzahl Nm2 des Motors MG1 oder
der ersten Motorwelle 45 ist). Eine C-Achse gibt eine Drehzahl
des Trägers 44 in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 wieder
(die äquivalent zu einer Drehzahl Ne der Kraftmaschine 22 ist).
Eine R-Achse gibt eine Drehzahl der Hohlrads 42 in dem
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 wieder (die äquivalent
zu einer Drehzahl des Hohlrads 52 in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist).
Eine Achse 54 gibt eine Drehzahl des Trägers 54 in
dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 wieder. Eine Achse 51 gibt
eine Drehzahl des Sonnenrads 51 in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 wieder
(äquivalent zu einer Drehzahl Nm2 des Motors MG2 oder der zweiten
Motorwelle 55). Die Achse 91, 92, 95 gibt Drehzahlen
des ersten Abtriebszahnrads 91 (der ersten Zahnradwelle 91a),
des zweiten Abtriebszahnrads 92 (der zweiten Zahnradwelle 92a)
und des Sonnenrads 95 des Verlangsamungsmechanismus 94 in
dem Getriebe 90 wieder. Eine Achse 99 gibt eine
Drehzahl des Abgabezahnrads 99 (der Abgabezahnradwelle 99a)
wieder. Eine Achse 96 gibt eine Drehzahl des Hohlrads 96 des Verlangsamungsmechanismus 94 wieder.
Eine Achse 60 gibt eine Drehzahl der Antriebswelle 60 wieder.
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Während
des Fahrens des Hybridfahrzeugs 20 unter dem Betrieb der
Kraftmaschine 22 ist die Kupplung C0 im Wesentlichen auf
die M-Stellung festgelegt, so dass der Motor MG1 oder die erste
Motorwelle 45 über die Sonnenradwelle 41a mit
dem Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 verbunden
ist. In einem relativ niedrigen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit
V des Hybridfahrzeugs 20 sind beide Kupplungen C1 und C2
des Getriebes 90 auf die R-Stellung festgelegt (siehe 8).
In der weiteren Beschreibung wird dieser Zustand als „erster
Geschwindigkeitszustand (erste Geschwindigkeit)" des Getriebes 90 (2) bezeichnet.
In dem ersten Geschwindigkeitszustand ist das Hohlrad 42 des
ersten Elements des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den ersten Kopplungsgetriebezug (das erste Abtriebszahnrad 91),
die erste Zahnradwelle 91a und die Kupplung C1 mit der
Getriebewelle 93 verbunden. Der Träger 98 (die
Trägerwelle 98a) als das Abgabeelement des mit
der Getriebewelle 93 verbindenden Verlangsamungsmechanismus 94 ist über die
Kupplung C2, die Abgabezahnradwelle 99a, und das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 verbunden. In dem ersten Geschwindigkeitszustand sind
die Motoren MG1 und MG2 so angetrieben und so gesteuert, dass sie
das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 auf
das Abgabeelement festlegen und den über den Untersetzungsgetriebemechanismus 50 mit
dem Hohlrad 42 verbundenen Motor MG2 als einen Motor arbeiten
lassen und den mit dem als Reaktionskraftelement festgelegtes Hohlrad 41 verbundenen
Motor MG1 als Generator arbeiten lassen. In diesem Zustand verteilt
der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 die über
den Träger 44 eingegebene Leistung der Kraftmaschine 22 auf
das Sonnenrad 41 und das Hohlrad 42 gemäß diesem
Getriebeverhältnis ρ, während die Leistung
der Kraftmaschine 22 mit dem als Motor arbeitenden Motor
MG2 integriert wird und die integrierte Leistung zu dem Hohlrad 42 abgegeben
wird. In der weiteren Beschreibung wird der Modus, in dem der Motor
MG1 als Generator arbeitet und der Motor MG2 als der Motor arbeitet
als der „erste Drehmomentwandlungsmodus" bezeichnet. 9 ist
ein Nomogramm, das Drehmoment-Drehzahl-Dynamiken der jeweiligen
Elemente in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in dem ersten
Drehmomentwandlungsmodus zeigt. In dem Nomogramm aus 9 geben
eine S-Achse, eine C-Achse, eine R-Achse, eine 54-Achse und eine
51-Achse dasselbe wieder wie in den Schaubildern aus 2 bis 7.
In 9 bezeichnen ρ und ρr jeweils
das Getriebeverhältnis des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebemechanismus 50.
In dem Nomogramm aus 9 (ebenso wie in den Schaubildern
in 2 bis 7 und den Nomogrammen in 10 und 11)
zeigen dicke Pfeile an den jeweiligen Achsen an den entsprechenden
Elementen anliegende Drehmomente an und nach oben gerichtete Pfeile
und nach unten gerichtete Pfeile zeigen jeweils positive Drehmomente
und negative Drehmomente an. In dem ersten Drehmomentwandlungsmodus
ist die Leistung von der Kraftmaschine 22 einer Drehmomentwandlung
mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
der Motoren MG1 und MG2 unterworfen und wird zu dem Hohlrad 42 abgegeben.
Das Steuern der Drehzahl des Motors MG1 macht es möglich,
dass das Verhältnis der Drehzahl der Kraftmaschine 22 zu
der Drehzahl des Hohlrads 42 als das Abgabeelement stufenlos
und kontinuierlich variiert wird. Wie in 2 gezeigt
ist, ist die Leistungsabgabe zu dem Hohlrad 42 einer Geschwindigkeitsänderung
bei einem Geschwindigkeitsverhältnis des aus den Außenzähnen
des ersten Hohlrads 42 und des ersten Abtriebsrads 91 bestehenden
ersten Kopplungsgetriebezugs unterworfen und wird zu der Getriebewelle 93 übertragen,
während sie bei einem Geschwindigkeitsverhältnis
(ρx/(1 + ρx)) auf Grundlage des Getriebeverhältnisses ρx
des Verlangsamungsmechanismus 94 (siehe 2)
einer Geschwindigkeitsänderung (Geschwindigkeitsverringerung)
unterworfen wird und zu der Antriebswelle 60 abgegeben
wird.
-
In
dem Zustand aus 2, in dem der Drehmomentwandlungsmodus
auf den ersten Drehmomentwandlungsmodus festgelegt ist und sich
das Getriebe 90 in dem ersten Geschwindigkeitszustand befindet
lässt eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit
V des Hybridfahrzeugs 20 die Drehzahl des Hohlrads 42 des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 allmählich
die Drehzahlen des Sonnenrads 41 und des Antriebszahnrads 47 annähern. Dies
lässt die Drehzahl des zweiten Abtriebszahnrads 92 im
Wesentlichen gleich zu der Drehzahl des ersten Abtriebszahnrads 91 in
dem Getriebe 90 werden (siehe 3). In diesem
Zustand wird die Kupplungsstellung der Kupplung C1 auf die M-Stellung
geändert, bei der das erste Klauenelement an der ersten
Zahnradwelle 91a mit dem Klauenelement an der zweiten Zahnradwelle 92a und
dem Klauenelement an der Getriebewelle 93 gekoppelt ist,
so dass sowohl das Hohlrad 42 als auch das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
die Getriebewelle 93 und dem Verlangsamungsmechanismus 94 mit
der Antriebswelle 60 verbunden sind. Mit der auf die M-Stellung
festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung C1 und der auf die R-Stellung
festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung C2 in dem Getriebe 90 verursacht
das Festlegen der Drehmomentbefehle der Motoren MG1 und MG2 auf
den Wert „0", dass die Motoren MG1 und MG2 im Leerlauf
laufen, wobei weder ein Leistungsbetrieb noch ein regenerativer
Betrieb durchgeführt werden. Wie in 3 gezeigt
ist, wird die Leistung (das Drehmoment) von der Kraftmaschine 22 dann
mechanisch (direkt) bei einem festen (konstanten) Geschwindigkeitsverhältnis
(einem Wert zwischen dem Geschwindigkeitsverhältnis in
dem ersten Geschwindigkeitszustand und dem Geschwindigkeitsverhältnis in
dem zweiten Geschwindigkeitszustand) ohne Umwandlung in elektrische
Energie übertragen. In der weiteren Beschreibung wird der
Modus, in dem sowohl das Hohlrad 42 als auch das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
die Getriebewelle 93 und den Verlangsamungsmechanismus 94 mittels
der Kupplung C1 mit der Antriebswelle 60 verbunden sind,
als „gleichzeitiger Eingriffsmodus" bezeichnet. Der Zustand
aus 3 wird insbesondere als „Zustand gleichzeitigen
Eingriffs bei 1-ter Geschwindigkeit und 2-ter Geschwindigkeit" bezeichnet.
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In
dem Zustand gleichzeitigen Eingriffs bei 1-ter Geschwindigkeit und
2-ter Geschwindigkeit aus 3 ist die
Drehzahl der ersten Zahnradwelle 91a gleich der Drehzahl
der zweiten Zahnradwelle 92a. Die Kupplungsstellung der
Kupplung C1 in dem Getriebe 90 wird somit leicht von der
M-Stellung auf die L-Stellung geändert, um die Verbindung
der ersten Zahnradwelle 91a (des ersten Kopplungsgetriebezugs)
mit der Getriebewelle 93 zu lösen. In der weiteren
Beschreibung wird der Zustand, in dem die Kupplungsstellung der
Kupplung C1 auf die L-Stellung festgelegt ist und die Kupplungsstellung
der Kupplung C2 auf die R-Stellung festgelegt ist als „zweiter Geschwindigkeitszustand
(2-te Geschwindigkeit)" des Getriebes 90 (4)
bezeichnet. In dem zweiten Geschwindigkeitszustand ist das Sonnenrad 41 als das
zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den zweiten Kopplungsgetriebezug (der aus dem Antriebszahnrad 47 und dem
zweiten Abtriebszahnrad 92 besteht), die zweite Zahnradwelle 92a und
die Kupplung C1 mit der Getriebewelle 93 verbunden. Der
Träger 98 (die Trägerwelle 98a)
als das Abgabeelement des mit der Getriebewelle 93 verbindenden
Verlangsamungsmechanismus 94 ist über die Kupplung
C2, die Abgabezahnradwelle 99a und das Abgabezahnrad 99 mit
der Getriebewelle 93 verbunden. In dem zweiten Geschwindigkeitszustand
werden die Motoren MG1 und MG2 somit derart angetrieben und gesteuert,
dass das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 als
das Abgabeelement festgelegt wird und der mit dem Sonnenrad 41 verbindende Motor
MG1 als ein Motor arbeitet und der mit dem Hohlrad 42 verbindende
Motor MG2, der als das Reaktionskraftelement festgelegt ist, als
ein Generator arbeitet. In diesem Zustand verteilt der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 die über
den Träger 44 eingegebene Leistung der Kraftmaschine 22 in
das Sonnenrad 41 und das Hohlrad 42 gemäß diesem
Getriebeverhältnis ρ, während die Leistung der
Kraftmaschine 22 mit der Leistung des als Motor funktionierenden
Motors MG1 integriert wird und die integrierte Leistung zu dem Sonnenrad 41 ausgegeben
wird. In der weiteren Beschreibung wird der Modus, in dem der Motor
MG2 als der Generator funktioniert und der Motor MG1 als der Motor
funktioniert als „zweiter Drehmomentwandlungsmodus" bezeichnet. 10 ist
ein Nomogramm, das Drehmoment-Drehzahl-Dynamiken der jeweiligen
Elemente in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in dem zweiten
Drehmomentwandlungsmodus zeigt. Die Bezugszeichen in 10 haben
die gleiche Bedeutung wie die Bezugszeichen in 9. In
dem zweiten Drehmomentwandlungsmodus wird die Leistung von der Kraftmaschine 22 einer
Drehmomentwandlung mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
der Motoren MG1 und MG2 unterworfen und wird zu dem Sonnenrad 41 ausgegeben.
Das Steuern der Drehzahl des Motors MG2 macht es möglich,
dass das Verhältnis der Drehzahl der Kraftmaschine 22 zu
der Drehzahl des Sonnenrads 41 als Ausgabeelement stufenlos
und kontinuierlich variiert wird. Wie in 4 gezeigt
ist, wird die Leistungsausgabe zu dem Sonnenrad 41 (der
ersten Motorwelle 45) einer Geschwindigkeitsänderung
bei einem Geschwindigkeitsverhältnis des aus dem Antriebszahnrad 47 und
dem zweiten Antriebszahnrad 92 bestehenden zweiten Kopplungsgetriebezugs
unterworfen und zu der Getriebewelle 93 übertragen,
während sie auf Grundlage des Getriebeverhältnisses ρx
des Verlangsamungsmechanismus 94 der Geschwindigkeitsänderung
(der Geschwindigkeitsverringerung) bei dem Geschwindigkeitsverhältnis
(ρx/(1 + ρx)) unterworfen wird und zu der Antriebswelle 60 ausgegeben
wird.
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In
dem Zustand aus 4, in dem der Drehmomentwandlungsmodus
auf dem zweiten Drehmomentwandlungsmodus festgelegt ist und sich
das Getriebe 90 in dem zweiten Geschwindigkeitszustand
befindet, lässt eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit
V des Hybridfahrzeugs 20 die Drehzahl der ersten Zahnradwelle 91a (des
ersten Abtriebszahnrads 91), die nicht mit der Getriebewelle 93 verbunden
ist, allmählich die Drehzahl der Abgabezahnradwelle 99a (des
Abgabezahnrads 99) annähern (siehe 5).
In diesem Zustand wird die Kupplungsstellung der Kupplung C2 auf
die M-Stellung geändert, in der das Klauenelement an der
Trägerwelle 98a mit dem Klauenelement an der Abgabezahnradwelle 99a und
dem zweiten Klauenelement an der ersten Zahnradwelle 91a gekoppelt
ist, so dass das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den zweiten Kopplungsgetriebezug, die Kupplung C1, die Getriebewelle 93,
den Träger 98 und das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 verbunden werden kann, während dem
Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ermöglicht
wird, über den ersten Kopplungsgetriebezug, die erste Zahnradwelle 91a,
die Kupplung C2 und das Abgabezahnrad 99 mit der Antriebswelle 60 verbunden
zu werden. Mit der auf die M-Stellung festgelegten Kupplungsstellung der
Kupplung C2 und der auf die L-Stellung festgelegten Kupplungsstellung
der Kupplung C1 in dem Getriebe lässt das Festlegen der
Drehmomentbefehle der Motoren MG1 und MG2 auf den Wert „0"
die Motoren MG1 und MG2 im Leerlauf laufen, während weder
ein Leistungsbetrieb noch ein regenerativer Betrieb durchgeführt
wird. Wie in 5 gezeigt ist, wird die Leistung
(das Drehmoment) von der Kraftmaschine 22 dann mechanisch
(direkt) auf die Antriebswelle 60 bei dem festen (konstanten)
Geschwindigkeitsverhältnis (einem Wert zwischen dem Geschwindigkeitsverhältnis
in dem zweiten Geschwindigkeitszustand und dem Geschwindigkeitsverhältnis
in dem dritten Geschwindigkeitszustand) ohne Umwandlung in elektrische
Energie übertragen. In der weiteren Beschreibung wird der
Modus, in dem sowohl die erste Zahnradwelle 91a (das Hohlrad 42) als
auch die Trägerwelle 98a (das Sonnenrad 41)
mittels der Kupplung C2 mit der Getriebewelle 93 verbunden
sind auch als der „gleichzeitiger Eingriffsmodus" bezeichnet.
Der Zustand aus 5 wird insbesondere „Zustand
des gleichzeitigen Eingriffs der 2-ten Geschwindigkeit und 3-ten
Geschwindigkeit" bezeichnet.
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In
dem Zustand des gleichzeitigen Eingriffs der 2-ten Geschwindigkeit
und der 3-ten Geschwindigkeit aus 5 ist die
Drehzahl der ersten Zahnradwelle 91a gleich der Drehzahl
der Trägerwelle 98a und der Drehzahl der Abgabezahnradwelle 99a.
Die Kupplungsstellung der Kupplung C2 in dem Getriebe 90 wird
somit einfach von der M-Stellung auf die L-Stellung geändert,
um die Verbindung der Trägerwelle 98a mit der
Abgabezahnradwelle 99a zu lösen. In der weiteren
Beschreibung wird der Zustand, in dem die Kupplungsstellung der
Kupplung C1 auf die L-Stellung festgelegt wird und die Kupplungsstellung der
Kupplung 02 auf die L-Stellung festgelegt ist als „dritter
Geschwindigkeitszustand (3-ter Geschwindigkeit)" des Getriebes 90 bezeichnet
(6). In dem dritten Geschwindigkeitszustand ist
das Hohlrad 42 als das erste Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den ersten Kopplungsgetriebezug (das erste Abtriebszahnrad 91),
die erste Zahnradwelle 91a, die Kupplung C2, die Abgabezahnradwelle 99a und
das Abgabezahnrad 99 mit der Antriebswelle 60 verbunden.
In diesem Zustand sind das Hohlrad 42 und das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 jeweils
als das Abgabeelement und als das Reaktionskraftelement festgelegt,
so dass der Drehmomentwandlungsmodus auf den ersten Drehmomentwandlungsmodus
festgelegt ist. Wie dies in 6 gezeigt ist,
ermöglicht das Steuern der Drehzahl des Motors MG1, dass
das Verhältnis der Drehzahl der Kraftmaschine 22 zu
der Drehzahl der Antriebswelle 60, die mit dem Hohlrad 42 als
das Abgabeelement mechanisch (direkt) verbunden ist, stufenlos und
kontinuierlich variiert wird.
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In
dem Zustand aus 6, in dem der Drehmomentwandlungsmodus
auf den ersten Drehmomentwandlungsmodus festgelegt ist und sich
das Getriebe 90 in dem dritten Geschwindigkeitszustand befindet,
lässt eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit
V des Hybridfahrzeugs 20 die Drehzahlen des Motors MG1,
der ersten Motorwelle 45 und des Sonnenrads 41 als
das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 allmählich
den Wert 0 annähern. In diesem Zustand wird die Kupplungsstellung
der Kupplung C0 von der M-Stellung auf die L-Stellung geändert,
wobei die erste Motorwelle 45 (der Motor MG1) und das Sonnenrad 41 auf
nicht drehbare Weise festgehalten werden, wie dies in 7 gezeigt
ist. In dem Zustand, in dem die erste Motorwelle 45 und
das Sonnenrad 41 auf nicht drehbare Weise mittels der Kupplung
C0 festgehalten werden, wobei die Verbindung der ersten Zahnradwelle 91a mit
der Abgabezahnradwelle 99a mittels der Kupplung C2 des
Getriebes 90 gehalten wird, lässt das Festlegen
der Drehmomentbefehle der Motoren MG1 und MG2 auf den Wert 0 die
Motoren MG1 und MG2 im Leerlauf laufen, wobei weder ein Leistungsbetrieb
noch ein regenerativer Betrieb durchgeführt wird. Die Leistung
(das Drehmoment) von der Kraftmaschine 22 wird dann direkt
auf die Antriebswelle 60 nach einer Geschwindigkeitsänderung
bei einem festen (konstanten) Geschwindigkeitsverhältnis
(einem Wert, der größer als das Geschwindigkeitsverhältnis
in dem dritten Geschwindigkeitszustand ist) übertragen,
ohne dass sie in elektrische Energie umgewandelt wird. In der weiteren
Beschreibung wird der Modus, bei dem die erste Motorwelle 45 und
das Sonnenrad 41 auf nicht drehbare Weise mittels der Kupplung
C0 festgehalten werden, wobei die Verbindung der ersten Zahnradwelle 91a mit
der Abgabezahnradwelle 99a mittels der Kupplung C2 des
Getriebes 90 gehalten wird, auch als der „Modus
gleichzeitigen Eingriffs" bezeichnet. Der Zustand aus 7 wird
insbesondere als „Zustand mit fester 3-ter Geschwindigkeit"
genannt. Der vorstehend beschriebene Betriebsablauf wird für
eine Herunterschaltänderung des Geschwindigkeitsverhältnisses
des Getriebes 90 im Wesentlichen in einem umgekehrten Ablauf
durchgeführt.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wird in dem Hybridfahrzeug 20 des
Ausführungsbeispiels der Drehmomentwandlungsmodus alternierend
zwischen dem ersten Drehmomentwandlungsmodus und dem zweiten Drehmomentwandlungsmodus
umgeschalten, wobei der Geschwindigkeitsänderungszustand
(das Geschwindigkeitsverhältnis) des Getriebes 90 von
dem ersten Geschwindigkeitszustand auf den dritten Geschwindigkeitszustand
geändert wird. Ein solches alternierendes Umschalten des Drehmomentwandlungsmodus
verhindert wünschenswerterweise, dass die Drehzahl Nm1
oder Nm2 eines der Motoren MG1 oder MG2, der als ein Generator funktioniert,
mit Erhöhung der Drehzahl Nm2 oder Nm1 des anderen Motors
MG2 oder MG1, der als Motor funktioniert, auf einen negativen Wert abfällt.
Die Konfiguration des Hybridfahrzeugs 20 verhindert somit
effektiv das Auftreten einer Leistungszirkulation in dem ersten
Drehmomentwandlungsmodus sowie das Auftreten einer Leistungszirkulation
in dem zweiten Drehmomentwandlungsmodus, wodurch die Leistungsübertragungseffizienz
in einem breiteren Antriebsbereich verbessert wird. Die Leistungszirkulation
in dem ersten Drehmomentwandlungsmodus bedeutet, dass in Antwort
auf eine Verringerung der Drehzahl des Motors MG1 auf einen negativen
Wert der Motor MG2 einen Teil der zu dem Hohlrad 42 ausgegebenen
Leistung zur Erzeugung von elektrischer Leistung verbraucht, während der
Motor MG1 die durch den Motor MG2 erzeugte elektrische Leistung
zum Abgeben von Leistung verbraucht. Die Leistungszirkulation in
dem zweiten Drehmomentwandlungsmodus bedeutet, dass in Antwort auf
eine Verringerung der Drehzahl des Motors MG2 auf einen negativen
Wert der Motor MG1 einen Teil der Leistungsabgabe zu dem Sonnenrad 41 zum
Erzeugen elektrischer Energie verbraucht, während der Motor
MG2 die durch den Motor MG1 erzeugte elektrische Leistung zum Ausgeben
von Leistung verbraucht. Das Verhindern einer solchen Leistungszirkulation
begrenzt die maximalen Drehzahlen der Motoren MG1 und MG2 und ermöglicht
somit wünschenswerterweise eine Größenreduktion
der Motoren MG1 und MG2. Während des Antriebs des Hybridfahrzeugs 20 in
dem Modus gleichzeitigen Eingriffs wird die Leistung von der Kraftmaschine 22 mechanisch
(direkt) zu der Antriebswelle 60 bei den jeweiligen festen
Geschwindigkeitsverhältnissen übertragen, die
dem Zustand gleichzeitigen Eingriffs der 1-ten Geschwindigkeit und
2-ten Geschwindigkeit, dem Zustand gleichzeitigen Eingriffs der
2-ten Geschwindigkeit und der 3-ten Geschwindigkeit und dem Zustand
mit fester 3-ter Geschwindigkeit inhärent sind. Diese Anordnung
erhöht wünschenswerterweise die Möglichkeit
die Leistung der Kraftmaschine 22 mechanisch auf die Antriebswelle 60 ohne Umwandlung
in elektrische Energie auszugeben, wodurch die Leistungsübertragungseffizienz
in dem breiteren Antriebsbereich weiter verbessert wird. Im Allgemeinen
gibt es in der Leistungsabgabevorrichtung, die die Kraftmaschine,
die zwei Motoren und den Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wie
den Planetengetriebemechanismus hat, einen größeren
Anteil der Umwandlung der Kraftmaschinenabgabeleistung in elektrische
Energie bei einem relativ großen Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis
zwischen der Kraftmaschine und der Antriebswelle. Dies senkt die
Leistungsübertragungseffizienz und neigt dazu, eine Wärmeentwicklung
der Motoren MG1 und MG2 zu verursachen. Der vorstehend erörterte
Modus gleichzeitigen Eingriffs ist somit insbesondere vorteilhaft
für ein relativ großes Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis
zwischen der Kraftmaschine 22 und der Antriebswelle 60.
In dem Hybridfahrzeug 20 des Ausführungsbeispiels
wird der Drehmomentwandlungsmodus zwischen dem ersten Drehmomentwandlungsmodus
und dem zweiten Drehmomentwandlungsmodus über den Modus gleichzeitigen
Eingriffs zum Zeitpunkt einer Änderung des Geschwindigkeitsänderungszustands
in dem Getriebe 90 umgeschaltet. Diese Anordnung verhindert
wirkungsvoll einen drehmomentfreien Zustand zum Zeitpunkt einer Änderung
des Geschwindigkeitsänderungszustands und stellt ein glattes
und stoßfreies Ändern des Geschwindigkeitsänderungszustands
sicher, d. h., ein glattes und stoßfreies Umschalten des
Drehmomentwandlungsmodus zwischen dem ersten Drehmomentwandlungsmodus und
dem zweiten Drehmomentwandlungsmodus.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 8 und 11 eine
Inhaltsübersicht des Motorantriebsmodus gegeben, bei dem
die Kraftmaschine 22 ihren Betrieb stoppt und zumindest
einer der Motoren MG1 und MG2 die von der Batterie 35 zugeführte elektrische
Leistung verbraucht und die Antriebsleistung zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 20 abgibt. Der
Motorantriebsmodus des Hybridfahrzeugs 20 gemäß dem
Ausführungsbeispiel hat drei verschiedene Modi, und zwar
einen einmotorigen Antriebsmodus mit eingerückter Kupplung,
einen einmotorigen Antriebsmodus mit ausgerückter Kupplung
und einen zweimotorigen Antriebsmodus. In dem einmotorigen Antriebsmodus
mit eingerückter Kupplung wird einer der Motoren MG1 und
MG2 so gesteuert, dass er eine Antriebsleistung abgibt, während
die Kupplungsstellung der Kupplung C0 auf die M-Stellung festgelegt
ist und die Verbindung des Motors MG1 mit dem Sonnenrad 41 des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 beibehalten
wird. In dem einmotorigen Antriebsmodus mit ausgerückter
Kupplung wird einer der Motoren MG1 und MG2 so gesteuert, dass er
eine Antriebsleistung abgibt, während die Kupplungsstellung
der Kupplung C0 auf die R-Stellung festgelegt ist und die Verbindung
des Motors MG1 mit dem Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 gelöst
ist. In dem zweimotorigen Antriebsmodus werden sowohl der Motor
MG1 als auch der Motor MG2 so gesteuert, dass sie eine Antriebsleistung
abgeben, während die Kupplungsstellung der Kupplung C0
auf die R-Stellung festgelegt ist.
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In
dem einmotorigen Antriebsmodus mit eingerückter Kupplung
mit der auf die M-Stellung festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung
C0 wird durch das Festlegen der Kupplungsstellungen der Kupplungen
C1 und C2, wie dies in 8 gezeigt ist, das Getriebe 90 entweder
auf den ersten Geschwindigkeitszustand oder den dritten Geschwindigkeitszustand
festgelegt und lediglich der Motor MG2 zum Abgeben von Antriebsleistung
angetrieben und gesteuert. Alternativ wird mit der auf die M-Stellung
festgelegten Kupplungsstellung der Kupplung C0 durch Festlegen der
Kupplungsstellungen der Kupplungen C1 und C2 auf die in 8 gezeigte
Weise das Getriebe 90 auf den zweiten Geschwindigkeitszustand festgelegt
und nur der Motor MG1 zum Abgeben von Antriebsleistung angetrieben
und gesteuert. In diesem einmotorigen Antriebsmodus mit eingerückter Kupplung
verbindet die Kupplung C0 das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der ersten Motorwelle 45. Ein solches Verbinden lässt
einen der Motoren MG1 oder MG2, der keine Antriebsleistung ausgibt,
durch den anderen Motor MG2 oder MG1, der die Antriebsleistung abgibt,
mitlaufen und im Leerlauf laufen (wie dies durch eine gestrichelte
Linie in 11 gezeigt ist). In dem einmotorigen
Antriebsmodus mit ausgerückter Kupplung wird durch Festlegen
der Kupplungsstellungen der Kupplungen C1 und C2 auf die in 8 gezeigte
Weise mit der auf die R-Stellung festgelegten Kupplungsstellung
der Kupplung C0 das Getriebe 90 entweder auf den ersten
Geschwindigkeitszustand oder den zweiten Geschwindigkeitszustand festgelegt
und lediglich der Motor MG2 zum Abgeben von Antriebsleistung angetrieben
und gesteuert. Alternativ wird durch Festlegen der Kupplungsstellungen
der Kupplungen C1 und C2 auf die in 8 gezeigte
Weise mit der auf die R-Stellung festgelegten Kupplungsstellung
der Kupplung C0 das Getriebe 90 auf den zweiten Geschwindigkeitszustand
festgelegt und lediglich der Motor MG1 zum Abgeben von Antriebsleistung
angetrieben und gesteuert. In diesem einmotorigen Antriebsmodus
mit ausgerückter Kupplung ist die Kupplungsstellung der
Kupplung C0 auf die R-Stellung festgelegt, um das Sonnenrad 41 von der
ersten Motorwelle 45 (von dem Motor MG1) zu trennen. Ein
solches Trennen verhindert das Mitlaufen der Kurbelwelle 26 der
durch die Funktion des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 gestoppten
Kraftmaschine 22, während das Mitlaufen des Motors
MG1 oder MG2 verhindert wird, der gemäß dem Festlegen
der Kupplungsstellung entweder der Kupplung C2 oder der Kupplung
C1 gestoppt wurde, wie dies durch eine Einpunktstrichlinie und eine
Zweipunktstrichlinie in 11 gezeigt
ist. Diese Anordnung verhindert wünschenswerterweise eine Verringerung
der Leistungsübertragungseffizienz. In dem zweimotorigen
Antriebsmodus wird durch Festlegen der Kupplungsstellungen der Kupplungen
C1 und C2 auf die in 8 gezeigte Weise mit auf die R-Stellung
festgelegter Kupplungsstellung der Kupplung C0 das Getriebe 90 entweder
auf den Zustand gleichzeitigen Eingriffs der 1-ten Geschwindigkeit und
2-ten Geschwindigkeit oder den Zustand gleichzeitigen Eingriffs
der 2-ten Geschwindigkeit und 3-ten Geschwindigkeit festgelegt und
zumindest einer der Motoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert. Eine
solche Antriebssteuerung ermöglicht beiden Motoren MG1
und MG2 die Antriebsleistung abzugeben, während das Mitlaufen
der Kraftmaschine 22 wirkungsvoll verhindert wird. Diese
Anordnung ermöglicht die Übertragung einer starken
Leistung auf die Antriebswelle 60 in dem Motorantriebsmodus, wodurch
ein gutes Berganfahren und eine wünschenswerte Abschleppleistung
in dem Motorantriebsmodus sichergestellt werden.
-
Bei
der Auswahl des einmotorigen Antriebsmodus mit ausgerückter
Kupplung ist das Hybridfahrzeug 20 des Ausführungsbeispiels
in der Lage, den Geschwindigkeitsänderungszustand (das
Geschwindigkeitsverhältnis) des Getriebes 90 einfach
zu ändern, um eine effiziente Übertragung der
Leistung auf die Antriebswelle 60 sicherzustellen. Beispielsweise wird
in dem einmotorigen Antriebsmodus mit ausgerückter Kupplung,
während das Getriebe 90 auf den ersten Geschwindigkeitszustand
festgelegt ist und lediglich durch den Motor MG2 zum Abgeben von
Antriebsleistung angetrieben und gesteuert wird, durch die Anpassung
der Drehzahl Nm1 des Motors MG1 zum Drehen des zweiten Abtriebszahnrads 92 in Synchronisation
mit dem ersten Abtriebszahnrad 91 in Kombination mit einer
Umschaltung der Kupplungsstellung der Kupplung C1 in dem Getriebe 90 von
der R-Stellung auf die M-Stellung, ein Umschalten auf den Zustand
gleichzeitigen Eingriffs der 1-ten Geschwindigkeit und 2-ten Geschwindigkeit,
also den zweimotorigen Antriebsmodus, sichergestellt. In diesem
Zustand ermöglicht die Abgabe der Antriebsleistung lediglich
von dem Motor MG1 in Kombination mit einem Umschalten der Kupplungsstellung
der Kupplung C1 von der M-Stellung auf die L-Stellung, dass die
Abgabeleistung des Motors MG1 in dem zweiten Geschwindigkeitszustand
auf die Antriebswelle 60 übertragen wird. In dem
einmotorigen Antriebszustand mit ausgerückter Kupplung,
bei dem das Getriebe 90 auf den zweiten Geschwindigkeitszustand
festgelegt ist und lediglich durch den Motor MG1 zum Abgeben von
Antriebsleistung angetrieben und gesteuert wird, stellt das Anpassen
der Drehzahl Nm2 des Motors MG2 zum Drehen der ersten Zahnradwelle 91a synchron
zu der Abgabezahnradwelle 99a in Kombination mit einem
Umschalten der Kupplungsstellung der Kupplung C2 in dem Getriebe 90 von
der R-Stellung auf die M-Stellung ein Schalten auf den Zustand gleichzeitigen
Eingriffs der 2-ten Geschwindigkeit und 3-ten Geschwindigkeit, d.
h., den zweimotorigen Antriebsmodus, sicher. In diesem Zustand ermöglicht
die Abgabe der Antriebsleistung lediglich von dem Motor MG2 in Kombination
mit einem Umschalten der Kupplungsstellung der Kupplung C2 von der
M-Stellung auf die L-Stellung sicher, dass die Abgabeleistung des
Motors MG2 in dem dritten Geschwindigkeitszustand auf die Antriebswelle 60 übertragen
wird. In dem Hybridfahrzeug 20 des Ausführungsbeispiels
wird das Getriebe 90 dazu verwendet, die Drehzahl des Hohlrads 42 oder
des Sonnenrads 41 zu ändern und das Drehmoment
in dem Motorantriebsmodus zu verstärken. Diese Anordnung
senkt wünschenswerterweise die für die Motoren
MG1 und MG2 erforderlichen maximalen Drehmomente und stellt somit
eine Größenreduktion der Motoren MG1 und MG2 sicher.
Während des Ablaufs einer Änderung des Geschwindigkeitsänderungszustands
(des Geschwindigkeitsverhältnisses) des Getriebes 90 in dem
Motorantriebsmodus durchläuft das Hybridfahrzeug 20 des
Ausführungsbeispiels den Zustand gleichzeitigen Eingriffs
des Getriebes 90, d. h., den zweimotorigen Antriebsmodus.
Diese Anordnung verhindert wirkungsvoll einen drehmomentfreien Zustand
zum Zeitpunkt einer Änderung des Geschwindigkeitsänderungszustands
und stellt eine glatte und stoßfreie Änderung
des Geschwindigkeitsänderungszustands sicher. In dem Motorantriebsmodus steuert
das Hybridfahrzeug 20 des Ausführungsbeispiels
einen Motor MG1 oder MG2, der keine Antriebsleistung abgibt, zum
Ankurbeln der Kraftmaschine 22 gemäß dem
Geschwindigkeitsänderungszustands des Getriebes 90 und
startet dadurch die Kraftmaschine 22 in Antwort auf eine
Erhöhung der Antriebskraftnachfrage oder in Antwort auf
eine Abnahme des Ladezustands SOC der Batterie 35.
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, ist das Hybridfahrzeug 20 des
Ausführungsbeispiels ausgestattet mit dem Getriebe 90,
welches die sich im Wesentlichen parallel zu der Kurbelwelle 26,
der ersten Motorwelle 45 und der zweiten Motorwelle 55 erstreckende
Getriebewelle 93, den ersten Kopplungsgetriebezug, der
in Kombination mit dem zweiten Kopplungsgetriebezug und der Kupplung
C1 angeordnet ist, um als erste Verbindungsvorrichtung zu dienen und
das Hohlrad 42 als das erste Element und das Sonnenrad 41 als
das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Getriebewelle 93 wahlweise zu verbinden, dem Verlangsamungsmechanismus 94,
der so angeordnet ist, dass er als der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
funktioniert und der den Träger 98 als das Abgabeelement
und das Sonnenrad 95 als das mit der Antriebswelle 93 verbundene
Eingangselement hat und der so aufgebaut ist, dass er die Geschwindigkeit
der Leistung von der Getriebewelle 93 bei einem voreingestellten
Geschwindigkeitsverhältnis ändert und die Leistung
der geänderten Geschwindigkeit von dem Träger 98 ausgibt,
und der die Kupplung C2 hat, die so angeordnet ist, dass sie als die
zweite Verbindungsvorrichtung funktioniert und den Träger 98 des
Verlangsamungsmechanismus 94 und zumindest das erste Element
und/oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 wahlweise
mit der Antriebswelle 60 verbindet.
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In
dem vorstehend erörterten Hybridfahrzeug 20 des
Ausführungsbeispiels ermöglicht die Verbindung
des Trägers 98 des Verlangsamungsmechanismus 94 mit
der Antriebswelle 60 mittels der Kupplung C2, der Abgabezahnradwelle 99a und
dem Abgabezahnrad 99 in dem Zustand der Verbindung entweder
des Hohlrads 42 oder des Sonnenrads 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Getriebewelle 93 mittels der Kupplung C1 und anderen
relevanten Bestandteilen des Getriebes 90, dass die Leistung
entweder von dem Hohlrad 42 oder dem Sonnenrad 41 des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 der Geschwindigkeitsverringerung
durch den Verlangsamungsmechanismus 94 unterworfen wird
und zu der Antriebswelle 60 ausgegeben wird. Die Verbindung
des Hohlrads 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Antriebswelle 60 mittels der ersten Zahnradwelle 91a,
der Kupplung C2, der Abgabezahnradwelle 99a und des Abgabezahnrads 99 des
Getriebes 90 macht es möglich, dass die Leistung
von dem Hohlrad 42 mechanisch und direkt zu der Antriebswelle 60 abgegeben
wird. Das mit dem Getriebe 90 ausgestattete Hybridfahrzeug 20 macht
es dementsprechend möglich, dass die Leistung von dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 bei
mehreren unterschiedlichen Stufen einer Geschwindigkeitsänderung
unterworfen wird und zu der Antriebswelle 60 abgegeben
wird. In dem Zustand, in dem das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Getriebewelle 93 mittels der Kupplung C1 und den anderen
relevanten Bestandteilen des Getriebes 90 verbunden ist,
oder in dem Zustand, in dem das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Antriebswelle 60 mittels der Kupplung C2 verbunden
ist, wird der mit dem Hohlrad 42 oder dem Abgabeelement verbundene
Motor MG2 so gesteuert, dass er als ein Motor funktioniert, während
der mit dem Sonnenrad 41 oder dem Reaktionskraftelement
verbundene Motor MG1 so gesteuert wird, dass er als ein Generator funktioniert.
In dem Zustand, in dem das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Antriebswelle 93 mittels der Kupplung C1 und den anderen
relevanten Bestandteilen des Getriebes 90 verbunden ist,
wird andererseits der Motor MG1, der mit dem Sonnenrad 41 oder
dem Abgabeelement verbunden ist, so gesteuert, dass er als ein Motor
funktioniert, während der mit dem Hohlrad 42 oder
dem Reaktionskraftelement verbundene Motor MG2 so gesteuert wird,
dass er als ein Generator funktioniert. In dem Hybridfahrzeug 20 des
Ausführungsbeispiels verhindert ein passendes Umschalten der
Kupplungsstellungen der Kupplungen C1 und C2 somit wirkungsvoll,
dass die Drehzahl Nm1 oder Nm2 eines Motors MG1 oder MG2, der als
ein Generator funktioniert, mit einer Erhöhung der Drehzahl
Nm2 oder Nm1 des anderen Motors MG2 oder MG1, der als ein Motor
funktioniert, auf einen negativen Wert abfällt. Diese Konfiguration
des Hybridfahrzeugs 20 verhindert wirkungsvoll das Auftreten
einer Leistungszirkulation, wodurch die Leistungsübertragungseffizienz
in einem breiteren Antriebsbereich erhöht wird und sowohl
der Kraftstoffverbrauch als auch die Antriebsleistung verbessert
werden.
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Das
Getriebe 90 vergrößert die Abmessung der
Leistungsabgabevorrichtung in ihrer Achsrichtung (d. h., in der
Richtung der Breite des Fahrzeugs) selbst bei der im Wesentlichen
koaxialen Anordnung der Kraftmaschine 22, der Motoren MG1
und MG2 und des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 als
Bestandteile der Leistungsabgabevorrichtung nicht wesentlich. Das
Getriebe 90 lässt zumindest das Hohlrad 42 als
das erste Element und/oder das Sonnenrad 41 als das zweite
Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mittels
der zwei parallelen Getriebezüge der Wellenbauweise, d.
h., des ersten Kopplungsgetriebezugs und des zweiten Kopplungsgetriebezugs
mit der Getriebewelle 93 verbinden. Selbst bei Vorhandensein der
wie auf vorstehend erörterter Weise angeordneten Kupplung
C0 besteht ein relativ kleiner Abstand zwischen dem ersten Kopplungsgetriebezug
und dem zweiten Kopplungsgetriebezug. Bei dem Aufbau des Getriebes 90 sind
das erste Abtriebszahnrad 91 des ersten Kopplungsgetriebezugs,
das zweite Abtriebszahnrad 92 des zweiten Kopplungsgetriebezugs,
der Verlangsamungsmechanismus 94, die Kupplung C1, die
Kupplung C2, das Abgabezahnrad 99 und die Abgabezahnradwelle 99a alle
um die Getriebewelle 93 herum und koaxial zu dieser angeordnet.
Diese Anordnung erlaubt einen biaxialen Aufbau der Leistungsabgabevorrichtung,
die die Kraftmaschine 22, die Motoren MG1 und MG2, den Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und
das Getriebe 90 aufweist. Die im Wesentlichen koaxiale
Anordnung der Kraftmaschine 22, der Motoren MG1 und MG2
und des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 vergrößert
somit die Abmessung der Leistungsabgabevorrichtung in der Richtung
der Breite des Fahrzeugs nicht wesentlich. Die Leistungsabgabevorrichtung
mit dieser Anordnung ist dementsprechend raumsparend, so dass sie auf
geeignete Weise an einem Fahrzeug montiert werden kann, und sie
ist für das Hybridfahrzeug 20, das hauptsächlich
mit den vorderen Antriebsrädern 63a und 63b angetrieben
wird, besonders vorzuziehen.
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Das
Getriebe 90 hat den ersten Kopplungsgetriebezug der Bauweise
mit parallelen Wellen (die Kombination aus den Außenzähnen
des Hohlrads 42 mit dem ersten Abtriebszahnrad 91),
der kontinuierlich mit dem Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 verbunden ist,
den zweiten Kopplungsgetriebezug der Bauweise mit parallelen Wellen
(die Kombination aus dem Antriebszahnrad 47 mit dem zweiten
Antriebszahnrad 92), der bei der auf die M-Stellung festgelegten
Kupplungsstellung der Kupplung C0 fortwährend mit dem Sonnenrad 41 verbunden
ist, und die Kupplung C0, die so angeordnet ist, dass sie die Kupplungsstellung
zwischen dem Verbindungszustand des ersten Elements (der R-Stellung)
zum Verbinden des ersten Kopplungsgetriebezugs mit der Getriebewelle 93 und dem
Verbindungszustand des zweiten Elements (der L-Stellung) zum Verbinden
des zweiten Kopplungsgetriebezugs mit der Getriebewelle 93 wahlweise umschaltet.
Der erste und zweite Kopplungsgetriebezug der Bauweise mit parallelen
Wellen und die Kupplung C0 bilden die erste Verbindungsvorrichtung
des Getriebes 90. Diese Anordnung ermöglicht dem
Hohlrad 42 und dem Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 wahlweise
mit der Getriebewelle 93 verbunden zu werden, während
eine Vergrößerung der Abmessung der ersten Verbindungsvorrichtung
in der Achsrichtung der Getriebewelle 93, d. h., eine Vergrößerung des
Abstands zwischen dem ersten Kopplungsgetriebezug und dem zweiten
Kopplungsgetriebezug vermieden wird. Das Verbinden entweder des
Hohlrads 42 oder des Sonnenrads 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Getriebewelle 93 mittels des ersten Kopplungsgetriebezugs der
Bauweise mit parallelen Wellen oder des zweiten Kopplungsgetriebezugs
der Bauweise mit parallelen Wellen macht es möglich, dass
ein Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Hohlrad 42 oder
dem Sonnenrad 41 und der Getriebewelle 93 beliebig
festgelegt werden kann. Dies erhöht wünschenswerterweise
den Freiheitsgrad beim Festlegen des Geschwindigkeitsverhältnisses
in dem Getriebe 90 und verbessert die Leistungsübertragungseffizienz
weiter. Bei dem vorstehend erörterten Aufbau des Ausführungsbeispiels
sind die Außenzähne an dem Hohlrad 42 des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ausgebildet,
um einen Teil des ersten Kopplungsgetriebezugs zu bilden. Diese
Struktur ist jedoch weder wesentlich noch beschränkend.
Anstelle der an dem Hohlrad 42 ausgebildeten Außenzähne kann
alternativ ein dem Antriebszahnrad 47 ähnliches
Zahnrad vorgesehen sein, das mit dem Hohlrad 42 in Kontakt
ist und mit dem ersten Abtriebszahnrad 91 in Eingriff steht,
um den ersten Kopplungsgetriebezug zu bilden. Der Verlangsamungsmechanismus 94 als
der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus des Getriebes 90 kann
als ein Planetengetriebemechanismus der Bauweise mit drei Elementen
aufgebaut sein, bei dem die Leistungseingabe von der Getriebewelle 93 auf
das Sonnenrad 95 der Geschwindigkeitsverringerung bei einem
voreingestellten Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis
unterworfen und von dem Träger 98 ausgegeben wird.
Diese Anordnung stellt eine Verringerung der Größe
des Getriebes 90 sicher. Der Verlangsamungsmechanismus 94 des
Getriebes 90 kann als ein Planetengetriebemechanismus konstruiert
sein, der ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, die so
angeordnet sind, dass sie voneinander verschiedene Anzahlen von
Zähnen haben, und einen Träger aufweist, der so
angeordnet ist, dass er zumindest ein abgestuftes Zahnrad hält,
das konstruiert ist, indem ein mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff
stehendes erstes Ritzel mit einem mit dem zweiten Sonnenrad in Eingriff
stehenden zweiten Ritzel verbunden wird. Die Anwendung des Planetengetriebemechanismus, der
das abgestufte Zahnrad hat, auf den Verlangsamungsmechanismus 94 macht
es möglich, dass ein größeres Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis einfach
festgelegt werden kann, und zwar verglichen mit einem Getriebe,
das mit einem Planetengetriebemechanismus mit einzelnem Ritzel ausgestattet
ist, das dazu neigt, die Drehzahl eines Ritzels im Vorgang des Festlegens
eines größeren Untersetzungsverhältnisses
zu erhöhen.
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Die
Kupplungsstellung der Kupplung C1 in dem Getriebe 90 kann
zwischen dem Verbindungszustand des ersten Elements (der R-Stellung),
dem Verbindungszustand des zweiten Elements (der L-Stellung) und
dem Verbindungszustand beider Elemente (der M-Stellung), in dem
sowohl der erste Kopplungsgetriebezug als auch der zweite Kopplungsgetriebezug
mit der Getriebewelle 93 verbunden ist, wahlweise umgeschaltet
werden. Das Festlegen der Kupplungsstellung der Kupplung C1 auf
die M-Stellung oder auf den Verbindungszustand beider Elemente macht
es möglich, dass die Leistung von der Kraftmaschine 22 mechanisch
(direkt) bei einem festen Getriebeverhältnis auf die Antriebswelle 60 übertragen
wird. Die Kupplungsstellung der Kupplung C2 in dem Getriebe 90 kann
wahlweise zwischen dem Verbindungszustand des Verlangsamungsmechanismus
mit der Antriebswelle (R-Stellung), in dem der Träger 98 des
Verlangsamungsmechanismus 94 über das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 verbunden ist, den direkten Verbindungszustand
(der L-Stellung), in dem das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den ersten Kopplungsgetriebezug, die erste Zahnradwelle 91a und
das Abgabezahnrad 99 mit der Antriebswelle 60 verbunden
ist, und dem gleichzeitigen Verbindungszustand (der M-Stellung), in
dem sowohl der Träger 98 des Verlangsamungsmechanismus 94 als
auch das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Antriebswelle 60 verbunden sind, umgeschaltet werden.
Das Festlegen der Kupplungsstellung der Kupplung C2 auf die M-Stellung
oder den gleichzeitigen Verbindungszustand macht es zudem möglich, dass
die Leistung von der Kraftmaschine 22 bei einem festen
Getriebeverhältnis mechanisch (direkt) auf die Antriebswelle 60 übertragen
wird, wie dies vorher erläutert wurde. Die in dem Hybridfahrzeug 20 vorgesehene
Kupplung C0 ist in der Lage, die erste Motorwelle 45 oder
die Drehwelle des Motors MG1 auf nicht drehbare Weise festzuhalten.
In dem Zustand, in dem das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40,
der mit dem Motor MG2 verbunden ist, mit der Antriebswelle 60 mittels
der Kupplung C2 des Getriebes 90 verbunden ist, macht es
das Festhalten der ersten Motorwelle 45 auf nicht drehbare
Weise mittels der Kupplung C0 zudem möglich, die Leistung
von der Kraftmaschine 22 bei einem festen Getriebeverhältnis
mechanisch (direkt) auf die Antriebswelle 60 zu übertragen.
Diese Anordnung des Hybridfahrzeugs 20 verbessert wirkungsvoll
die Leistungsübertragungseffizienz in dem breiteren Antriebsbereich.
Die Festhaltevorrichtung sollte so ausgelegt sein, dass sie die
Drehung des Reaktionskraftelements (des Sonnenrads 41 in
dem Ausführungsbeispiel) des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 bei
dem auf einen minimalen Wert des Getriebes festgelegten Geschwindigkeitsverhältnis
festhält. Gemäß einem gewissen Aufbau des
Getriebes kann die Festhaltevorrichtung so ausgelegt sein, dass
sie die zweite Motorwelle 55 des Motors MG2 oder das Hohlrad 42 festhält.
Anstelle der Kupplung C0 die so angeordnet ist, dass sie die Funktion
der Festhaltevorrichtung hat, kann getrennt von der Kupplung C0
eine Bremse vorgesehen sein, um die erste Motorwelle 45 (das
Sonnenrad 41) oder die zweite Motorwelle 55 (das
Hohlrad 42) auf nicht drehbare Weise festzuhalten.
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Das
Hybridfahrzeug 20 des Ausführungsbeispiels hat
die Kupplung C0, die so angeordnet ist, dass sie eine Verbindung
und ein Lösen der Verbindung des Sonnenrads 41a mit
der ersten Motorwelle 45 oder der Verbindung des Sonnenrads 41 mit
dem Motor MG1 durchführt. In dem Hybridfahrzeug 20 des Ausführungsbeispiel
ermöglicht das Lösen der Verbindung des Sonnenrads 41a mit
der ersten Motorwelle 45 mittels der Kupplung C0, dass
die Kraftmaschine 22 von den Motoren MG1 und MG2 und dem Getriebe 90 durch
die Funktion des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 im
Wesentlichen getrennt wird. Das Festlegen der Kupplungsstellung der
Kupplung C0 auf die R-Stellung in Kombination mit dem Stoppen des
Betriebs der Kraftmaschine 22 lässt die Leistung
zumindest eines der Motoren MG1 und MG2 effizient auf die Antriebswelle 60 übertragen,
wobei der Geschwindigkeitsänderungszustand (das Getriebeverhältnis)
des Getriebes 90 in dem Hybridfahrzeug 20 geändert
wird. Das Hybridfahrzeug 20 gemäß dieser
Anordnung senkt somit wünschenswerterweise die für
die Motoren MG1 und MG2 erforderlichen maximalen Drehmomente und
stellt dadurch eine Größenverringerung der Motoren
MG1 und MG2 sicher: Die Kupplung C0 ist nicht dahingehend beschränkend
aufgebaut, dass sie eine Verbindung und ein Lösen der Verbindung
des Sonnenrads 41 mit dem Motor MG1 durchführt.
Die Kupplung C0 kann so aufgebaut sein, dass sie eine Verbindung und
ein Lösen der Verbindung des Hohlrads 42 (des ersten
Elements) mit der zweiten Motorwelle 55 (dem Motor MG2)
durchführt oder kann so aufgebaut sein, dass sie eine Verbindung
und ein Lösen der Verbindung der Kurbelwelle 26 der
Kraftmaschine 22 mit dem Träger 44 (dem
dritten Element) durchführt.
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Wie
dies vorher beschrieben wurde, ist das Hybridfahrzeug 20 des
Ausführungsbeispiels mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ausgestattet,
der als Planetengetriebemechanismus mit einzelnem Ritzel aufgebaut
ist, der das Getriebeverhältnis ρ mit einem kleineren
Wert als 0,5 hat. In dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
dieser Spezifikation hat das Hohlrad 42 verglichen mit
dem Sonnenrad 41 einen größeren Drehmomentenverteilungsanteil
von der Kraftmaschine 22. Die Anordnung des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 zwischen
dem Hohlrad 42 und dem Motor MG2 mit der vorstehend erörterten
Struktur des Ausführungsbeispiels stellt die Verringerung der
Abmessung und die Verringerung des Leistungsverlusts des Motors
MG2 sicher. Bei dieser Anordnung ermöglicht das Festlegen
eines Untersetzungsverhältnisses ρr des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in
der Nähe des Getriebeverhältnisses ρ des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, dass die
Motoren MG1 und MG2 im Wesentlichen identische Spezifikationen haben.
Ein solches Festlegen verbessert wünschenswerterweise die
Produktivität des Hybridfahrzeugs 20 oder der
Leistungsabgabevorrichtung und verringert die Herstellungskosten
des Hybridfahrzeugs 20 oder der Leistungsabgabevorrichtung.
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12 veranschaulicht
schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20A in
einem modifizierten Beispiel des Ausführungsbeispiels.
Das Hybridfahrzeug 20A von 20 hat
anstelle des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, der
als Planetengetriebemechanismus mit einzelnem Ritzel aufgebaut ist,
einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 der
als ein Planentengetriebemechanismus mit doppeltem Ritzel aufgebaut
ist. Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 hat
ein Sonnenrad 11 als ein Außenrad, ein Hohlrad 12 als
ein Innenrad, das konzentrisch zu dem Sonnenrad 11 angeordnet
ist, und einen Träger 15, der so angeordnet ist,
dass er zumindest einen Satz aus zwei Ritzeln 13 und 14 hält,
die miteinander in Eingriff sind und die jeweils mit dem Sonnenrad 11 und
mit dem Hohlrad 12 in einer solchen Weise in Eingriff sind,
dass sie sowohl kreisen als auch sich um ihre Achsen drehen können.
Mit der Struktur dieses modifizierten Beispiels ist der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 so
aufgebaut, dass er ein Getriebeverhältnis ρ (Verhältnis
aus der Anzahl von Zähnen des Sonnenrads 11 zu
der Anzahl von Zähnen des Hohlrads 12 hat), das
eine Beziehung von ρ < 0,5
erfüllt. Das Sonnenrad 11 als ein zweites Element
des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 ist
mit dem Motor MG1 (insbesondere mit dessen Rotor) als der zweite
Motor über eine sich von dem Sonnenrad 11 in einer
der Kraftmaschine 22 entgegengesetzten Richtung erstreckenden
Sonnenradwelle 11a, die Kupplung C0 und die erste Motorwelle 45 verbunden.
Der Träger 15 als ein erstes Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 ist über
den sich zwischen dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 und
der Kraftmaschine 22 befindlichen Untersetzungsgetriebemechanismus 56 und
die hohle, zweite Motorwelle 55 mit dem Motor MG2 (insbesondere
mit dessen hohlem Rotor) in Verbindung. Das Hohlrad 12 als
ein drittes Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 ist über
eine Hohlradwelle 12a, die sich so erstreckt, dass sie
die zweite Motorwelle 55 und den Motor MG2 passiert, und
dem Dämpfer 28 mit der Kurbelwelle 26 der
Kraftmaschine 22 verbunden. Bei der Struktur dieses modifizierten
Beispiels ist ein Außenrad 16 mit dem ersten Abtriebsrad 91 kombiniert,
um den ersten Kopplungsgetriebezug zu bilden, und ist an dem Träger 15 befestigt.
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Das
mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 ausgestattete
Hybridfahrzeug 20A hat die gleichen Wirkungen und Funktionen,
wie jene des Hybridfahrzeugs 20 des vorstehend erörterten
Ausführungsbeispiels. Bei der Anwendung des als Planetengetriebemechanismus
mit doppeltem Ritzel aufgebauten Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10,
der das Getriebeverhältnis ρ von weniger als dem
Wert 0,5 hat, hat der Träger 15 verglichen mit
den Sonnenrad 11 den größeren Drehmomentenverteilungsanteil
von der Kraftmaschine 22. Wie in dem modifizierten Beispiel
von 12 gezeigt ist, stellt die Anordnung des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 zwischen
dem Träger 15 und dem Motor MG2 eine größere
Verringerung der Abmessung und des Leistungsverlusts des Motors
MG2 sicher. Bei dieser Anordnung wird durch das Festlegen des Untersetzungsverhältnisses ρr
des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in die Nähe
eines Werts ρ/(1 – ρ), wobei ρ ein
Getriebeverhältnis des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 wiedergibt,
sichergestellt, dass die Motoren MG1 und MG2 im Wesentlichen identische
Spezifikationen haben. Ein solches Festlegen verbessert wünschenswerterweise
die Produktivität des Hybridfahrzeugs 20A oder
der Leistungsabgabevorrichtung und verringert die Herstellungskosten
des Hybridfahrzeugs 20A oder der Leistungsabgabevorrichtung.
Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 als
der Planetengetriebemechanismus mit doppeltem Ritzel kann so aufgebaut
sein, dass er das Getriebeverhältnis ρ hat, das
eine Beziehung von ρ > 0,5
erfüllt. Mit dieser modifizierten Anordnung kann der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 so
angeordnet sein, dass er ein Untersetzungsverhältnis in der
Nähe eines Werts (1 – ρ)/ρ hat
und kann sich zwischen dem Sonnenrad 11 und dem Motor MG1
oder dem Motor MG2 befinden.
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13 veranschaulicht
schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20B als
ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel. Das Hybridfahrzeug 20B aus 13 weist
die Funktion der in dem Hybridfahrzeug 20 des vorstehend
erwähnten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Kupplung
C0 einer Kupplung C0' und einer Bremse B0 zu, die beide durch ein
hydraulisches Stellglied 88 angetrieben sind. Das Hybridfahrzeug 20B ist
mit einem Getriebe 90B ausgestattet, das so aufgebaut ist,
dass es die Funktion der Kupplung C1 einer Kupplung C1a und einer
Kupplung C1b zuweist, die ebenso durch das hydraulische Stellglied 88 angetrieben
sind, und sodass es die Funktion der Kupplung C2 einer Kupplung
C2a und einer Kupplung C2b zuweist, die ebenso durch das hydraulische
Stellglied 88 angetrieben sind. In dem Hybridfahrzeug 20B dieses
modifizierten Beispiels wird die Kupplung C0' betätigt,
um eine Verbindung und ein Lösen der Verbindung des Sonnenrads 41 des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der
ersten Motorwelle 45 (dem Motor MG1) durchzuführen,
während die Bremse B0 betätigt wird, um die erste
Motorwelle 45 oder die Drehwelle des Motors MG1 auf nicht
drehbare Weise festzuhalten. Das Koppeln der Kupplung C1a in dem
Getriebe 90b aktiviert den Verbindungszustand des ersten
Elements, in dem das Hohlrad 42 als das erste Element des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den ersten Kopplungsgetriebezug und die erste Zahnradwelle 91a mit
der Getriebewelle 93 verbunden ist. Das Koppeln der Kupplung C1b
in dem Getriebe 90B aktiviert den Verbindungszustand des
zweiten Elements, in dem das Sonnenrad 41 als das zweite
Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den zweiten Kopplungsgetriebezug und die zweite Zahnradwelle 92a mit
der Getriebewelle 93 verbunden ist. Das Koppeln beider
Kupplungen C1a und C1b in dem Getriebe 90B aktiviert den
Verbindungszustand beider Elemente, in dem sowohl die erste Zahnradwelle 91a als auch
die zweite Zahnradwelle 92a, d. h., sowohl das Hohlrad 42 als
auch das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit
der Getriebewelle 93 (dem Verlangsamungsmechanismus 94)
verbunden sind. Das Koppeln der Kupplung C2a in dem Getriebe 90B aktiviert
den Verbindungszustand des Verlangsamungsmechanismus und der Antriebswelle,
in dem die Trägerwelle 98a oder der Verlangsamungsmechanismus 94 über
die Abgabezahnradwelle 99a und das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 verbunden sind. Das Koppeln der Kupplung
C2b in dem Getriebe 90B aktiviert den direkten Verbindungszustand,
in dem das Hohlrad 42 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über
den ersten Kopplungsgetriebezug, die erste Zahnradwelle 91a,
die Abgabezahnradwelle 99a und das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 verbunden ist. Das Koppeln beider Kupplungen
C2a und C2b in dem Getriebe 90B aktiviert den gleichzeitigen
Verbindungszustand, in dem sowohl die Trägerwelle 98a (der
Verlangsamungsmechanismus 94) als auch die erste Zahnradwelle 91a über
die Abgabezahnradwelle 99a und das Abgabezahnrad 99 mit
der Antriebswelle 60 verbunden sind. 14 zeigt
eine Tabelle, die Kombinationen der Kupplungsstellungen der Kupplung
C0', der Bremsstellung der Bremse B0 sowie Kupplungsstellungen der
Kupplungen C1a, C1b, C2a und C2b, die in dem Getriebe 90B enthalten
sind, während des Antriebs des Hybridfahrzeugs 20B zeigt.
Das Hybridfahrzeug 20B, das mit der Hydraulikkupplung C0', der
Hydraulikbremse B0 und dem Getriebe 90B einschließlich
der Hydraulikkupplungen C1a, C1b, C2a und C2b ausgestattet ist,
hat die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene der vorstehend
erörterten Hybridfahrzeuge 20 und 20A.
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In
den vorstehend erörterten Hybridfahrzeugen 20, 20A und 20B können
einige oder alle der Mechanismen zum Durchführen einer
Verbindung und einem Lösen der Verbindung des Sonnenrads 41 mit dem
Motor MG1, der Mechanismus zum Festhalten der ersten Motorwelle 45 (des
Sonnenrads 41) oder der zweiten Motorwelle 55 (des
Hohlrads 42) und der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ausgelassen
werden, wenn sie nicht erforderlich sind. Jedes der vorstehend erörterten
Hybridfahrzeuge 20, 20A und 20B kann
als Vorderradantrieb basiertes allradbetriebenes Fahrzeug aufgebaut
sein. Das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel
und dessen modifizierten Beispiele beschreiben Leistungsabgabevorrichtungen,
die an den Hybridfahrzeugen 20, 20A und 20B montiert
sind. Die Leistungsabgabevorrichtung der Erfindung wird jedoch nicht
im einschränkenden Sinne auf solche Hybridfahrzeuge angewendet
sondern kann an verschiedenen beweglichen Körpern einschließlich
verschiedener Fahrzeuge, die sich von Motorfahrzeugen unterscheiden,
Booten und Schiffen und Flugzeugen montiert sein, oder kann in stationären
Ausstattungen, etwa einer Baumaschine eingebaut werden.
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Das
Ausführungsbeispiel und dessen Modifikationen, die vorstehend
erörtert wurden, sind in jeder Hinsicht als veranschaulichend
und nicht als beschränkend zu betrachten. Es kann viele
andere Modifikationen, Änderungen und Abweichungen geben, ohne
von dem Umfang oder Wesen der Haupteigenschaften der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Technik der Erfindung wird bevorzugterweise auf die Herstellungsindustrie
von Leistungsabgabevorrichtungen und Hybridfahrzeugen angewendet.
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Zusammenfassung
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Das
Hybridfahrzeug 20 hat eine Kraftmaschine 22, Motoren
MG1 und MG2 und einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, die
koaxial zueinander und zu einem Getriebe 90 angeordnet
sind. Das Getriebe 90 hat eine Getriebewelle 93,
die sich parallel zu einer ersten Motorwelle 45 und einer
zweiten Motorwelle 55 erstreckt, einen ersten Kopplungsgetriebezug
in Verbindung mit einem zweiten Kopplungsgetriebezug und eine Kupplung C1,
die dazu angeordnet ist, ein Hohlrad 42 und ein Sonnenrad 41 des
Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 wahlweise
mit der Getriebewelle 93 zu verbinden, einen Verzögerungsmechanismus 44, der
mit der Getriebewelle 93 verbunden ist, und dazu angeordnet
ist, die Leistung von der Getriebewelle 93 zu verlangsamen
und die Leistung der verringerten Geschwindigkeit von einem Träger 98 abzugeben, und
eine Kupplung C2, die dazu angeordnet ist, den Träger 98 und
das Hohlrad 42 wahlweise mit einer Antriebswelle zu verbinden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2005-155891 [0002]
- - JP 2003-106389 [0002]
- - JP 2005-125876 [0002]