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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für
ein Fahrzeug-Antriebsaggregat, das einen ersten Schaltabschnitt
und einen zweiten Schaltabschnitt aufweist, die stufenweises Schalten
zwischen einer Mehrzahl von Gangpositionen ausführen können.
Insbesondere bezieht sie sich auf eine Technik zur Steuerung eines
Schaltverlaufszustandes für gleichzeitiges Schalten, das
annähernd zu der gleichen Zeit durchgeführt wird
und während dessen ein Schaltvorgang in dem ersten Schaltabschnitt
und ein Schaltvorgang in dem zweiten Schaltvorgang ausgeführt
werden.
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STAND DER TECHNIK
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Es
ist ein Fahrzeug-Antriebsaggregat bekannt, das einen ersten Schaltabschnitt
und einen zweiten Schaltabschnitt aufweist, die stufenweises Schalten
zwischen einer Mehrzahl von Gangpositionen ausführen können.
Beispielsweise ein in der Patentveröffentlichung 1 offenbartes
Antriebsaggregat für ein Hybridfahrzeug entspricht einem
solchen Fahrzeug-Antriebsaggregat.
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Bei
dem in der Patentveröffentlichung 1 offenbarten Fahrzeug-Antriebsaggregat
umfasst ein Kraftübertragungsweg, der zwischen einem Motor und
Antriebsrädern verläuft, einen ersten Schaltabschnitt,
der wahlweise in einen stufenlosen Schaltzustand, während
dessen der erste Schaltabschnitt als ein stufenloses Getriebe arbeitet,
und einen stufenweisen Schaltzustand geschaltet werden kann, während
dessen der erste Schaltabschnitt als Stufengetriebe mit zwei Stufen
arbeitet. Ferner ist ein zweiter Schaltabschnitt als automatisches
Stufengetriebe ausgebildet, das es ermöglicht, die Drehung
eines Ausgangsdrehelementes des ersten Schaltabschnitts, d. h. die
Drehung eines Eingangsdrehelementes, auf das eine von dem Motor
gelieferte Antriebskraft aufgebracht wird, zum Zweck der Übertragung
in mehreren Stufen umzuwandeln. Während der erste Schaltabschnitt
in den stufenlosen Schaltzustand gesetzt ist, arbeitet das Fahrzeug-Antriebsaggregat
als ein stufenloses Getriebe. Während der erste Schaltabschnitt
in den stufenweisen Schaltzustand gesetzt ist, arbeitet das Fahrzeug-Antriebsaggregat
ferner als ein Stufengetriebe mit mehreren Stufen, wobei die Anzahl
der Gangspositionen größer ist als die des zweiten
Schaltabschnitts.
[Patentveröffentlichung 1]
Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2005-206136
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende
Aufgabe
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Wenn
das in der Patentveröffentlichung 1 offenbarte Fahrzeug-Antriebsaggregat
in den Betriebszustand als Stufengetriebe versetzt wird, soll das Stufengetriebe
ein Getriebe mit mehreren dicht beieinander liegenden Stufen sein,
das in einem weiten Bereich veränderbare Drehzahlverhältnisse
hat, wobei die Drehzahlverhältnisse nahe beieinander liegen.
In diesem Fall liegt es nahe, das Fahrzeug-Antriebsaggregat dadurch
als vielstufiges Getriebe auszubilden, dass die Anzahl der Kraftübertragungswege
erhöht wird, über die die Drehung übertragen
bzw. weitergeleitet wird, wie dies in der Patentveröffentlichung
1 gezeigt ist. Dies erhöht die Anzahl der Bestandteile
und die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Fahrzeug-Antriebsaggregat
als Ganzes große Abmessungen erhält. Es kann zwar
erwogen werden, das vielstufige Getriebe mit einer minimalen Anzahl von
Bestandteilen auszubilden. In diesem Fall entsteht jedoch die Notwendigkeit,
eine Schaltsteuerung in komplizierter Weise mit hoher Genauigkeit
auszuführen. Wenn diese Schaltsteuerung nicht korrekt ausgeführt
wird, besteht eine gewissen Wahrscheinlichkeit für eine
Erhöhung eines Gangwechselstoßes.
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Beispielsweise
bei der Ausführung der Schaltsteuerung zwischen bestimmten
Gangpositionen, mit denen eine weitere Erhöhung der Anzahl
der mehreren Stufen erzielt werden soll, kann es notwendig werden,
gleichzeitiges Schalten zu annähernd der gleichen Zeit
auszuführen, während der in dem ersten Schaltabschnitt
oder dem zweiten Schaltabschnitt ein Abwärtsschaltvorgang
und in dem anderen dieser Abschnitte ein Aufwärtsschaltvorgang ausgeführt
werden. In diesem Fall bewirkt der Abwärtsschaltvorgang
in dem ersten Schaltabschnitt oder dem zweiten Schaltabschnitt,
dass sich eine Motordrehzahl in einer Richtung ändert,
die entgegengesetzt zu derjenigen ist, in der die Motordrehzahländerung
während des Hochschaltvorgangs in dem anderen dieser Abschnitte
verursacht ist. Dies erfordert es, die Schaltsteuerung auf komplizierte Weise
mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Der Gangswechselstoß wird
somit wahrscheinlich zunehmen, sofern die Schaltsteuerung nicht
korrekt ausgeführt wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend erläuterte
Situation gemacht und hat zur Aufgabe, eine Steuervorrichtung für
ein Fahrzeug-Antriebsaggregat zu schaffen, die einen Gangswechselstoß,
d. h. einen Schaltstoß, unterdrücken kann, wenn
gleichzeitiges Schalten eines ersten Schaltabschnitts und eines
zweiten Schaltabschnitts ausgeführt wird.
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Um
diese Aufgabe zu lösen, bezieht sich die vorliegende Erfindung
gemäß einem ersten Aspekt auf (a) eine Steuervorrichtung
eines Fahrzeug-Antriebsaggregates, das einen ersten Schaltabschnitt und
einen zweiten Schaltabschnitt aufweist, die beide stufenweises Schalten
zwischen einer Mehrzahl von Gangpositionen ausführen können.
Die Steuervorrichtung des Fahrzeug-Antriebsaggregates ist dadurch
gekennzeichnet, dass (b) ein Elektromotor mit zumindest einem Drehelement
des ersten Schaltabschnitts und des zweiten Schaltabschnitts verbunden ist;
und (c) während eines gleichzeitigen Schaltens, wenn ein
Abwärtsschaltvorgang in dem ersten Schaltabschnitt oder
dem zweiten Schaltabschnitt und ein Hochschaltvorgang in dem anderen
dieser Schaltabschnitte zu der gleichen Zeit ausgeführt
werden, ein Schaltverlaufszustand während des gleichzeitigen
Schaltens gesteuert wird, indem eine Drehzahl des Drehelementes
gesteuert wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei dem ersten Aspekt
der Schaltverlaufszustand des ersten Schaltabschnitts oder des zweiten
Schaltabschnitts in Beziehung zu dem Zustand des Schaltverlaufs
des anderen dieser Schaltabschnitte beim gleichzeitigen Schalten
gesteuert, indem die Drehzahl des Elektromotors gesteuert wird.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei dem ersten oder
zweiten Aspekt der Elektromotor so gesteuert, dass der Schaltvorgang
indem ersten Schaltabschnitt während einer Trägheitsphase
des Schaltvorgangs in dem zweiten Schaltabschnitt begonnen und beendet
wird.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist bei einem der ersten bis dritten
Aspekte als der Elektromotor ein erster Elektromotor mit dem Drehelement
des ersten Schaltabschnitts verbunden und steuert der erste Elektromotor
die Drehzahl des Drehelementes in dem ersten Schaltabschnitt.
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Gemäß einem
fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei dem
vierten Aspekt der erste Elektromotor gesteuert in Abhängigkeit
von einer Änderung der Anzahl von Eingangsdrehungen des zweiten
Schaltabschnitts während des gleichzeitigen Schaltens.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind bei einem der ersten
bis fünften Aspekte der erste Schaltabschnitt und der zweite Schaltabschnitt
in einem Kraftübertragungsweg angeordnet, der zwischen
einem Motor des Fahrzeugs und Antriebsrädern verläuft,
und wird der Elektromotor so gesteuert, dass es möglich
ist, dass sich die Drehzahlen des Motors während des gleichzeitigen Schaltens
in der gleichen Richtung ändern.
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Gemäß einem
siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind bei dem vierten
oder fünften Aspekt der erste Schaltabschnitt und der zweite Schaltabschnitt
in einem Kraftübertragungsweg angeordnet, der zwischen
einem Motor und Antriebsrädern verläuft, weist
der erste Schaltabschnitt einen Differenzialmechanismus zum Verteilen
eines Ausgangs des Motors auf den ersten Elektromotor und ein Eingangsdrehelement
des zweiten Schaltabschnitts auf, und wird der erste Elektromotor
so gesteuert, dass es möglich ist, dass sich die Drehzahlen des
Motors während des gleichzeitigen Schaltens in der gleichen
Richtung ändern.
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Gemäß einem
achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei dem sechsten oder
siebenten Aspekt ein Ausgangsdrehmoment des Motors während
einer Trägheitsphase des Schaltvorgangs des zweiten Schaltabschnitts
zeitweilig zum Abfallen gebracht.
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Gemäß einem
neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einem der ersten
bis achten Aspekte der Schaltvorgang des zweiten Schaltabschnitts
ein Schalten von Kupplung zu Kupplung, das durch Lösen
bzw. Öffnen einer Eingriffsvorrichtung auf einer Löse-
bzw. Öffnungsseite und Betätigen einer Eingriffsvorrichtung
auf einer Betätigungsseite erreicht wird.
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Gemäß einem
zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem der ersten
bis neunten Aspekte der erste Schaltabschnitt betrieben als ein elektrisch
gesteuertes stufenloses Getriebe, in dem durch Steuern eines Betriebszustandes
des mit dem ersten Schaltabschnitt verbundenen Elektromotors ein
Differenzialzustand zwischen einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl
gesteuert wird.
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Gemäß einem
elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei dem zehnten Aspekt
ein Schaltverlaufszustand bei dem gleichzeitigen Schalten gesteuert
unter Benutzung des mit dem ersten Schaltabschnitt verbundenen Elektromotors.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird während des
gleichzeitigen Schaltens, wenn der Abwärtsschaltvorgang
in dem ersten Schaltabschnitt oder dem zweiten Schaltabschnitt und
der Hochschaltvorgang in dem anderen dieser Abschnitte zu der gleichen
Zeit ausgeführt werden, der Schaltverlaufszustand gesteuert,
indem die Drehzahl des Drehelementes gesteuert wird. Demzufolge
können die Schaltrichtungen so festgelegt werden, dass
sie während des Schaltens in dem Fahrzeug-Antriebsaggregat
gleichsinnig sind, wodurch der Schaltstoß unterdrückt
werden kann. Während des gleichzeitigen Schaltens ermöglicht
es beispielsweise die Steuerung der Drehzahl des Drehelementes mittels
des Elektromotors, einen Schaltverlaufszustand des anderen der ersten
und zweiten Schaltabschnitte in Beziehung zu dem Schaltverlaufszustand
des einen der ersten und zweiten Schaltabschnitte zu steuern. Dadurch
kann der Schaltvorgang des anderen der ersten und zweiten Schaltabschnitte im
Zusammenhang mit dem Schaltvorgang in einem der ersten und zweiten
Schaltabschnitte ausgeführt werden, wodurch der Schaltstoß unterdrückt
wird.
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Vorzugsweise
wird bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der Schaltverlaufszustand des ersten Schaltabschnitts oder des zweiten
Schaltabschnitts in Beziehung zu dem Zustand des Schaltverlaufs
des anderen dieser Schaltabschnitte beim gleichzeitigen Schalten
gesteuert, indem die Drehzahl des Elektromotors gesteuert wird.
Dies kann den Schaltstoß unterdrücken.
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Vorzugsweise
wird bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der Elektromotor so gesteuert, dass der Schaltvorgang in dem ersten
Schaltabschnitt während einer Trägheitsphase des
Schaltvorgangs in dem zweiten Schaltabschnitt begonnen und beendet
wird. Dadurch kann eine Änderung der Drehungen aufgrund
des Schaltens des ersten Schaltabschnitts in einer Änderung
der Drehungen verdeckt bzw. verborgen werden, die durch das Schalten
des zweiten Schaltabschnitts verursacht ist, um dadurch den Schaltstoß zu
unterdrücken.
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Vorzugsweise
ist bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
als der Elektromotor der erste Elektromotor mit dem Drehelement des
ersten Schaltabschnitts verbunden und steuert der erste Elektromotor
die Drehzahl des Drehelementes in dem ersten Schaltabschnitt. Mit
diesem Aufbau kann der Schaltverlaufszustand in für das gleichzeitige
Schalten geeigneter Weise gesteuert werden.
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Vorzugsweise
wird bei der Steuervorrichtung für ein Fahrzeug-Antriebsaggregat
der erste Elektromotor in Abhängigkeit von der Änderung
der Anzahl der Eingangsdrehungen des zweiten Schaltabschnitts während
des gleichzeitigen Schaltens gesteuert. Dadurch kann der Schaltvorgang
des ersten Schaltabschnitts in einer Weise ausgeführt werden, die
dem Schaltverlaufszustand in dem zweiten Schaltabschnitt angepasst
ist. Wenn der zweite Schaltabschnitt den Schaltvorgang auszuführen
beginnt, beginnt nämlich eine Änderung der Eingangsdrehzahl
des zweiten Schaltabschnitts. Somit ermöglicht die Steuerung
der Drehzahl des Drehelementes des ersten Schaltabschnitts mittels
des ersten Elektromotors, dass der erste Schaltabschnitt den Schaltvorgang
konform zu dem Zustand des Verlaufs des Schaltvorgangs in dem zweiten
Schaltabschnitt ausführt.
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Vorzugsweise
sind bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der erste Schaltabschnitt und der zweite Schaltabschnitt in dem Kraftübertragungsweg
angeordnet, der zwischen dem Motor des Fahrzeugs und den Antriebsrädern verläuft,
und wird der Elektromotor so gesteuert, dass es möglich
ist, dass sich die Drehzahlen des Motors während des gleichzeitigen
Schaltens in der gleichen Richtung ändern. Somit tritt
keine Schwankung der Motordrehzahl während des gleichzeitigen
Schaltens auf und wird nur ein einziger Schaltvorgang des Fahrzeug-Antriebsaggregates
als Ganzem wahrgenommen, so dass einem Fahrer ein unangenehmes Gefühl
erspart bleibt.
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Vorzugsweise
sind bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der erste Schaltabschnitt und der zweite Schaltabschnitt in einem Kraftübertragungsweg
angeordnet, der zwischen einem Motor und Antriebsrädern
verläuft, weist der erste Schaltabschnitt einen Differenzialmechanismus zum
Verteilen eines Ausgangs des Motors auf den ersten Elektromotor
und ein Eingangsdrehelement des zweiten Schaltabschnitts auf, und
wird der erste Elektromotor so gesteuert, dass es möglich
ist, dass sich die Drehzahlen des Motors während des gleichzeitigen
Schaltens in der gleichen Richtung ändern. Somit tritt
keine Schwankung der Motordrehzahl während des gleichzeitigen
Schaltens auf und wird nur ein einziger Schaltvorgang des Fahrzeug-Antriebsaggregates
als Ganzem wahrgenommen, so dass einem Fahrer ein unangenehmes Gefühl
erspart bleibt. Ferner wird die Motordrehzahl unter Ausnutzung der
Differenzialwirkung des Differenzialmechanismus einsinnig geändert,
d. h. in einer Richtung.
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Vorzugsweise
wird bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
ein Ausgangsdrehmoment des Motors während einer Trägheitsphase
des Schaltvorgangs des zweiten Schaltabschnitts zeitweilig zum Abfallen
gebracht. Dies kann während des gleichzeitigen Schaltens
das Übertragungsdrehmoment senken, was zu einer weiteren Verminderung
des Schaltstoßes führt.
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Vorzugsweise
ist bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der Schaltvorgang des zweiten Schaltabschnitts ein Schalten von Kupplung
zu Kupplung, das durch Lösen bzw. Öffnen einer
Eingriffsvorrichtung auf einer Löse- bzw. Öffnungsseite
und Betätigen einer Eingriffsvorrichtung auf eine Betätigungsseite
erreicht wird. Dadurch kann auf geeignete Weise der Schaltstoß unterdrückt werden,
wenn das Schalten von Kupplung zu Kupplung, das eine empfindliche
Zeitsteuerung für das Lösen bzw. Öffnen
und das Betätigen erfordert, um den auftretenden Schaltstoß zu
vermindern, gleichzeitig mit dem Schaltvorgang des ersten Schaltabschnitts aufgeführt
wird.
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Vorzugsweise
wird bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der erste Schaltabschnitt betrieben als ein elektrisch gesteuertes
stufenloses Getriebe, in dem durch Steuern eines Betriebszustandes
des mit dem ersten Schaltabschnitt verbundenen Elektromotors ein
Differenzialzustand zwischen einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl
gesteuert wird. Bei dieser Ausgestaltung bilden der erste Schaltabschnitt
und der zweite Schaltabschnitt ein stufenloses Getriebe, das für
eine allmähliche Änderung des Antriebsdrehmomentes sorgt.
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Vorzugsweise
wird bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
ein Schaltverlaufszustand bei dem gleichzeitigen Schalten gesteuert
unter Benutzung des mit dem ersten Schaltabschnitt verbundenen Elektromotors.
Dadurch kann auf einfache Weise bewirkt werden, dass die Schaltrichtungen
des Fahrzeug-Antriebsaggregates während des Schaltens desselben
gleichsinnig sind, wodurch der Schaltstoß auf angemessene
Weise unterdrückt wird.
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Vorzugsweise
ist bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der erste Schaltabschnitt ein Differenzialabschnitt, der einen Differenzialmechanismus
aufweist, der ein erstes, mit dem Motor verbundenes Element, ein
zweites, mit dem ersten Elektromotor verbundenes Element und ein
drittes, mit dem Kraftübertragungselement verbundenes Element
hat, und der einen Ausgang des Motors auf den ersten Elektromotor
und das Kraftübertragungselement verteilt. Ferner ist der
zweite Schaltabschnitt ein automatischer Schaltabschnitt, d. h.
ein automatisches Getriebe, das in dem von dem Kraftübertragungselement
zu den Antriebsrädern verlaufenden Kraftübertragungsweg
angeordnet ist und als ein automatisches Stufengetriebe arbeitet.
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Vorzugsweise
wird bei der Steuervorrichtung eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
der Differenzialabschnitt als stufenloses Getriebe betrieben, indem ein
Betriebszustand des ersten Elektromotors gesteuert wird. Bei dieser
Ausgestaltung bilden der Differenzialabschnitt und der automatische
Schaltabschnitt das stufenlose Getriebe, wodurch das Antriebsdrehmoment
allmählich verändert wird. Wenn der Differenzialabschnitt
so gesteuert wird, dass er ein festes Drehzahlverhältnis
hat, bilden der Differenzialabschnitt und der automatische Schaltabschnitt ferner
eine Anordnung, die dem stufenlosen Getriebe äquivalent
ist. Dies ermöglicht es, dass das Fahrzeug-Antriebsaggregat
ein Gesamtdrehzahlverhältnis hat, das Schritt für
Schritt verändert werden kann, wodurch unmittelbar das
Antriebsdrehmoment erhalten wird. Ferner kann der Differenzialabschnitt
derart gesteuert werden, dass sich dessen Drehzahlverhältnis
statt durch die Änderung Schritt für Schritt kontinuierlich
verändert, damit es als das stufenlose Getriebe arbeitet.
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Vorzugsweise
ist der Differenzialmechanismus aufgebaut aus einem Planetengetriebe
mit drei Drehelementen, die relativ zu einander drehbar sind, und
weist der erste Schaltabschnitt eine Eingriffsvorrichtung auf, die
in der Weise arbeitet, dass eines der drei Drehelemente wahlweise
mit einem nicht-drehbaren Element verbunden werden kann und dass
bewirkt wird, dass zwei der Drehelemente wahlweise miteinander verbunden
werden.
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In
besonders bevorzugter Weise ist der Differenzialmechanismus aufgebaut
aus einem einzigen Planetengetriebe. Das erste Element ist ein Träger des
Planetengetriebes, das zweite Element ist ein Sonnenrad des Planetengetriebes,
und das dritte Element ist ein Ringrad des Planetengetriebes. Dieser
Aufbau verringert den Differenzialmechanismus in einer axialen Richtung.
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In
besonders bevorzugter Weise weist der Differenzialmechanismus eine
Reibeingriffsvorrichtung zum wahlweisen Umschalten des Differenzialmechanismus
zwischen einem Differenzialzustand und einem Nicht-Differenzialzustand
auf. Bei dieser Ausbildung ermöglicht der Differenzialmechanismus, dass
der erste Schaltabschnitt wahlweise einen entsperrten Zustand, d.
h. einen stufenlosen Schaltzustand, in dem ein Differenzialbetrieb
ausgeführt werden kann, und einen stufenweisen Schaltzustand
im gesperrten Zustand einnimmt, um den Differenzialbetrieb zu begrenzen
und den ersten Schaltabschnitt so zu betreiben, dass ein festes
Drehzahlverhältnis erzielt wird. Ferner arbeitet die Reibeingriffsvorrichtung in
der Weise, dass sie die folgenden zwei Zustände einstellen
kann. Der erste Zustand ist ein Zustand, in dem durch wahlweises
Verbinden von zwei der Drehelemente des Differenzialmechanismus
miteinander derart, dass sie gemeinsam drehen, der erste Schaltmechanismus
das Drehzahlverhältnis ”1” erhalten kann.
Der zweite Zustand ist ein Zustand, in dem es durch Verbinden eines
beliebigen der Drehelemente des Differenzialmechanismus mit einem nicht-drehbaren
Element dem ersten Schaltabschnitt ermöglicht ist, als
ein die Drehzahl erhöhender Mechanismus mit einem Drehzahlverhältnis
zuarbeiten, das einen Wert kleiner als ”1” hat.
Bei dieser Ausbildung hat der Differenzialmechanismus die Funktion eines
zweistufigen Zusatzgetriebes, durch das die Anzahl der Gangpositionen
ohne Erhöhung einer axialen Abmessung vergrößert
ist.
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In
besonders bevorzugter Weise wird ein Gesamtdrehzahlverhältnis
des Antriebsaggregates auf der Grundlage eines Drehzahlverhältnisses
des Differenzialabschnitts und eines Drehzahlverhältnisses des
automatischen Schaltabschnitts eingestellt. Das Drehzahlverhältnis
des Schaltabschnitts kann dazu benutzt werden, eine Antriebskraft
in einem weiten Bereich zu liefern. Dies ermöglicht es,
den elektrisch betätigten Differenzialbetrieb des Differenzialmechanismus
mit weiter erhöhtem Wirkungsgrad zu steuern. Wenn der zweite
Elektromotor mit dem Kraftübertragungselement verbunden
ist und der automatische Schaltabschnitt als Drehzahlverringerungsgetriebe
mit einem Drehzahlverhältnis arbeitet, das niedriger als ”1” ist,
kann es ferner ausreichen, dass der zweite Elektromotor ein Ausgangsdrehmoment liefert,
das niedriger als das eines Ausgangsdrehelementes des automatischen
Schaltabschnitts ist, wodurch eine Miniaturisierung des zweiten
Elektromotors ermöglicht ist.
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In
besonders bevorzugter Weise sind eine Ermittlungseinrichtung für
gleichzeitiges Schalten, eine Steuereinrichtung für den
zweiten Schaltabschnitt, eine Ermittlungseinrichtung für
die Trägheitsphase und eine erste Schaltsteuereinrichtung
vorgesehen. Die Ermittlungseinrichtung für gleichzeitiges Schalten
ermittelt, ob das gleichzeitige Schalten vorgegeben ist, bei dem
der Abwärtsschaltvorgang des ersten Schaltabschnitts oder
des zweiten Schaltabschnitts und der Hochschaltvorgang des anderen dieser
Abschnitte gleichzeitig ausgeführt werden. Die Steuereinrichtung
für den zweiten Schaltabschnitt arbeitet in der Weise,
dass sie den Schaltvorgang des zweiten Schaltabschnitts ausführt,
wenn mittels der Ermittlungseinrichtung für das gleichzeitige
Schalten das gleichzeitige Schalten ermittelt wird. Die Ermittlungseinrichtung
für die Trägheitsphase ermittelt das Schalten
während der Trägheitsphase, d. h. in der Trägheitsphase
des zweiten Schaltabschnitts. Die Steuereinrichtung für
den ersten Schaltabschnitt arbeitet in der Weise, dass sie den Schaltvorgang
des ersten Schaltabschnitts währen der Trägheitsphase einleitet
und beendet. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den Schaltvorgang
des ersten Schaltabschnitts zugleich mit dem Schaltvorgang des zweiten Schaltabschnitts
während einer Schaltperiode desselben so auszuführen,
dass diese sich überdecken.
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So
wie der Ausdruck ”Anzahl oder Umdrehungen der Drehung” hier
benutzt wird, bezieht er sich auf ”Drehung je Zeiteinheit”,
d. h. auf ”Drehzahl (Upm)”.
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KURZBESCHSREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines Getriebemechanismus
eines Antriebsaggregates eines Hybridfahrzeugs zeigt, bei dem die
vorliegende Erfindung anwendbar ist;
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2 ist
eine Tabelle, die Schaltvorgänge des Getriebemechanismus
gemäß 1 wiedergibt, wenn dieser in
einen stufenweisen Schaltzustand gesetzt ist, und zwar in Beziehung
zu verschiedenen Kombinationen von Betätigungszuständen
von hydraulisch betätigten Reibeingriffsvorrichtungen, durch
die die jeweiligen Schaltvorgänge bewirkt werden;
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3 ist
ein Geschwindigkeitsplan, der für verschiedene Gangpositionen
des Getriebemechanismus relative Drehzahlen des Getriebemechanismus
gemäß 1 zeigt, wenn dieser in den
stufenweisen Schaltzustand gesetzt ist;
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4 ist
eine Darstellung, die Eingangs- und Ausgangssignale eines Steuergerätes
in Form einer elektronischen Steuervorrichtung wiedergibt, die gemäß einem
Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ausgebildet ist und
zur Steuerung des Antriebsaggregates gemäß 1 dient;
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5 ist
ein Beispiel eines Schaltplanes, der sich auf lineare Magnetventile
bezieht, die zur Steuerung von hydraulischen Stellantrieben für
Kupplungen C und Bremsen B einer hydraulischen Steuerschaltung dienen;
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6 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer handbetätigten Wählvorrichtung
zeigt, die einen Wählhebel aufweist und zur Auswahl einer
von mehreren Wählpositionen betätigt werden kann;
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7 ist
ein funktionales Blockdiagramm, das wesentliche Steuerfunktionen
der elektronischen Steuervorrichtung gemäß 4 erläutert;
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8 ist
eine Darstellung, die wiedergibt ein Beispiel eines gespeicherten
Kennfeldes von Schaltgrenzlinien, das zur Bestimmung eines Schaltvorgangs
eines automatischen Getriebeabschnitts dient, ein Beispiel eines
gespeicherten Kennfeldes von Schaltzustand-Umschaltgrenzlinien,
das zum Umschalten des Schaltzustandes des Getriebemechanismus dient,
und ein Beispiel eines gespeicherten Kennfeldes von Antriebsquellen-Umschaltgrenzlinien,
das Grenzlinien zwischen einem Bereich mit Motorantrieb und einem
Bereich mit Elektromotorantrieb definiert, bei denen zwischen einem
Motorantriebsmodus und einem Elektromotorantriebsmodus umgeschaltet
wird, wobei die Kennfelder in demselben zweidimensionalen Koordinatensystem
wiedergegeben sind, das durch Steuerparameter in Form einer Fahrzeuggeschwindigkeit
und eines Ausgangsdrehmomentes definiert ist, so dass diese Kennfelder
Bezug zueinander haben;
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen wesentlichen Teil von Steuervorgängen
wiedergibt, die mittels der elektronischen Steuervorrichtung gemäß 4 ausgeführt
werden, d. h. einen Steuervorgang zur Steuerung des gleichzeitigen
Schaltens in einem stufenweisen Schaltzustand;
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10 ist ein Zeitdiagramm, das die in 8 gezeigten
Steuervorgänge wiedergibt und sich auf den Beispielsfall
bezieht, in dem ein 2-3-Hochschalten in einem Schaltmechanismus
stattfindet;
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11 ist eine schematische Darstellung, die einen
Aufbau eines Schaltmechanismus eines Hybridfahrzeugs gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in zu 1 ähnlicher Weise
wiedergibt;
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12 ist ein Betätigungsdiagramm, das in zu 2 ähnlicher
Weise in Kombination die Beziehung zwischen Gangpositionen in einem
stufenweisen Schaltzustand des in 11 gezeigten
Schaltmechanismus und den Betätigungszuständen
von hydraulisch betätigten Reibeingriffsvorrichtungen, mittels
derer diese Gangpositionen eingestellt werden, wiedergibt;
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13 ist ein Geschwindigkeitsplan, der in zu 3 ähnlicher
Weise die relativen Drehzahlen für die jeweiligen Gangpositionen
wiedergibt für den Fall, dass der Schaltmechanismus des
Hybridfahrzeugs des in 11 gezeigten
Ausführungsbeispiels stufenweises Schalten ausführt.
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BESTE ART DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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[Ausführungsbeispiel 1]
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1 ist
eine schematische Darstellung, die einen Schaltmechanismus (Kraftübertragungsvorrichtung) 10 zeigt,
der Bestandteil eines Antriebsaggregates für ein Hybridfahrzeug
ist und bei dem eine Steuervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet
ist. In 1 umfasst der Schaltmechanismus 10: ein
Eingangsdrehelement, d. h. eine Eingangswelle 14, die bzw.
das auf einer gemeinsamen Achse in einem Getriebegehäuse
(im Folgenden als ein ”Gehäuse” bezeichnet)
angeordnet ist, das als nicht-drehbares, an einer Fahrzeugkarosserie
angebrachtes Element dient, und die bzw. das direkt mit einem Motor 8 verbunden
ist oder über einen nicht dargestellten stoßabsorbierenden
Dämpfer (Schwingungs-Dämpfungsvorrichtung) indirekt
damit verbunden ist; einen Differenzialabschnitt 11, der
mit der Eingangswelle 14 verbunden ist und als ein erster Schaltabschnitt
oder als ein stufenloser Schaltabschnitt dient; einen zweiten Schaltabschnitt,
d. h. einen automatischen Schaltabschnitt 20, der in einem Kraftübertragungsweg über
ein Kraftübertragungselement (Kraftübertragungswelle) 18 in
Reihe angeordnet ist zwischen dem Differenzialabschnitt 11 und Antriebsrädern 32 (siehe 7),
damit er als Stufengetriebe arbeitet; und ein Ausgangsdrehelement,
d. h. eine Ausgangswelle 22, die bzw. das mit dem automatischen
Schaltabschnitt 20 in Reihe angeordnet ist, um einen Ausgang
desselben zu einer nachfolgenden Stufe zu übertragen.
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Bei
diesem Schaltmechanismus 10 sind der Differenzialabschnitt 11 und
der automatische Schaltabschnitt 20 in konzentrischer Beziehung
so gestaltet, dass sie eine vergleichsweise große axiale
Länge haben und dass demzufolge der Schaltmechanismus 10 geeignet
angewendet wird bei einem FR(Frontmotor und Heckantrieb)-Fahrzeug
in der Weise, dass er sich längs erstreckt beispielsweise
in einer Längsrichtung des Fahrzeugs von vorn nach hinten.
Der Schaltmechanismus 10 ist in dem Triebstrang zwischen
dem Motor 8 und einem Paar von Antriebsrädern 32 angeordnet,
um eine Antriebskraft für das Fahrzeug von dem Motor 8 zu
dem Paar von Antriebsrädern 32 zu übertragen über
ein Differenzialgetriebe (letzte Untersetzungsgetriebeeinheit) 30, das
einen Teil des Triebstranges bildet, und ein Paar von Achswellen
usw.. Der Motor 8 dient als Antriebsquelle für
das Fahrzeug und ist als Verbrennungsmotor, beispielsweise als ein
Ottomotor oder als ein Dieselmotor, oder als eine Kraftmaschine
mit äußerer Verbrennung usw. ausgebildet.
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Bei
dem Schaltmechanismus 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind der Motor 8 und der Differenzialabschnitt 11 direkt
miteinander verbunden. Eine solche direkte Verbindung kann durch
eine Verbindung geschaffen sein, bei der der Motor 8 und
der Differenzialabschnitt miteinander verbunden sind, ohne dass
eine fluidbetätigte Kupplungsvorrichtung wie beispielsweise
ein Drehmomentwandler oder eine Fluidkupplungseinheit usw. zwischengeschaltet
sind. Eine Verbindung, bei der beispielsweise der stoßabsorbierende
Dämpfer zwischengeschaltet ist, kann bei der direkten Verbindung
vorgesehen sein. Das Kraftübertragungselement 18,
das als das Ausgangsdrehelement arbeitet, arbeitet zugleich als
ein Eingangsdrehelement des automatischen Schaltabschnitts 20.
Ferner hat der Schaltmechanismus 10 bezüglich
einer Achse des Schaltmechanismus 10 eine symmetrische
Struktur, weswegen eine untere Hälfte dieser Struktur in
der schematischen Darstellung gemäß 1 weggelassen
ist.
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Der
Differenzialabschnitt 11 umfasst einen ersten Elektromotor
M1, einen Kraftverteilungsmechanismus 16 in Form eines
mechanischen Mechanismus, der in der Weise arbeitet, dass der auf
die Eingangswelle 14 gegebene Ausgang des Motors 8 mechanisch
verteilt werden kann, und der als ein Differenzialmechanismus zum
Verteilen des Ausgangs des Motors 8 auf den ersten Elektromotor
M1 und das Kraftübertragungselement 18 dient,
sowie einen zweiten Elektromotor M2, der so angeordnet ist, dass er
als Einheit mit dem Kraftübertragungselement 18 dreht.
Darüber hinaus kann der zweite Elektromotor M2 im Kraftübertragungsweg
in einem beliebigen Bereich zwischen dem Kraftübertragungselement 18 und
den Antriebsrädern 32 angeordnet sein. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind der erste Elektromotor M1 und
der zweite Elektromotor M2 sogenannte Motor-Generatoren, die auch
die Funktion haben, elektrische Energie zu erzeugen. Der erste Elektromotor
M1 kann jedoch auch als Elektromotor ausgebildet sein, der zumindest
eine Generator(Stromerzeugungs)-Funktion hat, damit er eine Reaktionskraft
erzeugt, und der zweite Elektromotor M2 kann jedoch auch als Elektromotor
ausgebildet sein, der zumindest eine Motor(Elektromotor)-Funktion
hat, damit er als Antriebsquelle dient, die eine Antriebskraft zum
Antreiben des Fahrzeugs erzeugt.
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Der
Kraftverteilungsmechanismus 16 umfasst hauptsächlich
ein Planetengetriebe 24 mit einem einzigen Planetenradsatz, das
ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis ρ0
von beispielsweise ungefähr ”0,380” hat,
eine Schaltkupplung C0 und eine Schaltbremse B0. Das Planetengetriebe 24 umfasst
Drehelemente, nämlich ein Sonnenrad S0, Planetenräder
P0, einen Träger CA0, der die Planetenräder P0
derart trägt, dass die Planetenräder P0 um ihre
Achsen drehbar sind und um die Achse des Sonnenrades S0 umlaufen
können, sowie ein Ringrad R1, das über die Planetenräder
P0 in kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad S0 steht. Unter
der Annahme, dass das Sonnenrad S0 und das Ringrad R0 die Zähnezahlen
ZS0 bzw. ZR0 haben, wird das Übersetzungsverhältnis ρ0
ausgedrückt als ZS0/ZR0.
-
In
dem Kraftverteilungsmechanismus 16 ist der Träger
CA0 verbunden mit der Eingangswelle 14, d. h. dem Motor 8.
Das Sonnenrad S0 ist mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden, und
das Ringrad R0 ist mit dem Kraftübertragungselement 18 verbunden. Die
Schaltbremse B0 ist zwischen dem Sonnenrad S0 und dem Gehäuse 12 angeordnet,
und die Schaltkupplung C0 ist zwischen dem Sonnenrad S0 und dem
Träger CA0 angeordnet. Indem sowohl die Schaltkupplung
C0 geöffnet wird als auch die Schaltbremse B0 gelöst
wird, d. h. wenn die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 in
ihre unbetätigten Zustände gebracht werden, werden
das Sonnenrad S0, der Träger CA0 und das Ringrad R0, die
die drei Elemente des Planetengetriebes 24 bilden, relativ
zueinander drehbar gemacht. Dies ermöglicht es dem Kraftverteilungsmechanismus 16,
dass er im Differenzialbetrieb arbeitet, d. h. dass der Kraftverteilungsmechanismus 16 in
einen Differenzialzustand gebracht wird, in dem der Differenzialbetrieb
eingeleitet wird.
-
Bei
dieser Betriebsweise wird die Leistung des Motors 8 verteilt
auf den ersten Elektromotor M1 und das Kraftübertragungselement 18,
wobei dann der erste Elektromotor M1 mit einem Teil der verteilten
Leistung des Motors 8 angetrieben wird, um elektrische
Energie zu erzeugen, die gespeichert wird oder zum Antreiben des
zweiten Elektromotors M2 genutzt wird. Als Ergebnis wird der Differenzialabschnitt 11 (Kraftverteilungsmechanismus 16)
in einen sogenannten stufenlosen Schaltzustand (elektrisch betriebenen
CVT-Zustand) gebracht, bei dem die Drehung des Kraftübertragungselementes 18 kontinuierlich
verändert werden kann unabhängig vom Motor 8,
der eine gegebene Drehung ausführt. Wenn der Kraftverteilungsmechanismus 16 in
den Differenzialzustand gesetzt wird, wird demzufolge der Differenzialabschnitt 11 in
den stufenlosen Schaltzustand gebracht, damit er als ein elektrisch
gesteuertes stufenloses Getriebe arbeiten kann. Dies ermöglicht
es, dass ein Drehzahlverhältnis γ0 (das Verhältnis
der Drehzahl NIN der Eingangswelle 14 zu der Drehzahl N18
des Kraftübertragungselementes 18) sich kontinuierlich ändert
von einem Minimalwert γ0min zu einem Maximalwert γ0max.
-
Indem
ausgehend von diesem Zustand die Schaltkupplung C0 oder die Bremse
B0 in ihren betätigten Zustand gebracht wird, wird der
Kraftverteilungsmechanismus 16 in einen Nicht-Differenzialzustand
gebracht, in dem die Differenzialfunktion nicht möglich
ist. Genauer gesagt, wenn die Schaltkupplung C0 betätigt
bzw. geschlossen wird, werden das Sonnenrad S0 und der Träger
CA0 miteinander zu einer Einheit verbunden. Dann befindet sich der
Kraftverteilungsmechanismus 16 in einem verbundenen Zustand,
d. h. einem gesperrten Zustand, in dem sowohl das Sonnenrad S0 als
auch der Träger CA0 und das Ringrad R0, die die drei Drehelemente
des Planetengetriebes 24 bilden, eine gemeinsame Drehung ausführen
in einem Nicht-Differenzialzustand, so dass der Differenzialbetrieb
nicht möglich ist. Dies ermöglicht es, den Differenzialabschnitt 11 in
einen Nicht-Differenzialzustand zu versetzen. Ergebnis ist ein Zustand,
in dem die Drehzahl des Motors 8 und die Drehzahl des Kraftübertragungselementes 18 miteinander übereinstimmen.
Demzufolge befindet sich der Differenzialabschnitt 11 (Kraftverteilungsmechanismus 16)
in einem nicht-stufenlosen Schaltzustand wie beispielsweise einem
Schaltzustand, nämlich einem stufenweisen Schaltzustand,
in dem der Differenzialabschnitt 11 als Getriebe arbeitet,
dessen Drehzahlverhältnis γ0 festgelegt ist auf ”1”.
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Wenn
statt der Schaltkupplung C0 die Schaltbremse B0 betätigt
bzw. angelegt wird, wird das Sonnenrad S0 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Dies
ermöglicht es, den Kraftverteilungsmechanismus 16 in
einen Nicht-Differenzialzustand zu versetzen, in dem das Sonnenrad
S0 nicht drehen kann, so dass der Differenzialabschnitt 11 wiederum
in den Nicht-Differenzialzustand gebracht ist. Wenn dies erfolgt,
wird das Ringrad R0 mit einer erhöhten Drehzahl gedreht,
die höher als die des Trägers CA0 ist. Der Kraftverteilungsmechanismus 16 ist
demzufolge in den nicht-stufenlosen Schaltzustand in Form beispielsweise
des festen Schaltzustandes, nämlich des stufenweisen Schaltzustandes,
gebracht, so dass er als die Drehzahl erhöhendes Getriebe
mit dem Übersetzungsverhältnis γ0 arbeitet,
das festgelegt ist auf einen Wert von beispielsweise ungefähr ”0,7”,
so dass es kleiner als ”1” ist.
-
Die
Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 haben die Funktion einer
Differenzialzustand-Schaltvorrichtung, die in der Weise arbeitet, dass
der Schaltzustand des Differenzialabschnitt 11 (Kraftverteilungsmechanismus 16)
wahlweise umgeschaltet werden kann zwischen einem Differenzialzustand,
d. h. einem entsperrten Zustand (entkoppelten Zustand) und einem
Nicht-Differenzialzustand, d. h. einem gesperrten Zustand (gekoppelten
Zustand). In dem genannten Differenzialzustand befindet sich der Differenzialabschnitt 11 (Kraftverteilungsmechanismus 16)
in einem Differenzialzustand, damit er als elektrisch gesteuerte
Differenzialvorrichtung arbeitet, d. h. beispielsweise als ein elektrisch
gesteuertes stufenloses Getriebe, bei dem das Drehzahlverhältnis
kontinuierlich veränderbar ist. In dem genannten Nicht-Differenzialzustand
befindet sich der Differenzialabschnitt 11 dagegen in einem
nicht-stufenlosen Schaltzustand, in dem der elektrisch gesteuerte
stufenlose Schaltbetrieb nicht möglich ist, d. h. in einem gesperrten
Zustand, bei dem beispielsweise das Drehzahlverhältnis
auf ein festes Übersetzungsverhältnis festgelegt
ist, d. h. in einem festen Schaltzustand (Nicht-Differenzialzustand),
in dem der Differenzialabschnitt 11 als ein einstufiges
oder mehrstufiges Getriebe mit einer oder mehr als zwei Arten von festen
Drehzahlverhältnissen arbeitet.
-
Schließlich
haben die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 die Funktion
einer Differenzialbetrieb-Begrenzungsvorrichtung, mittels der der Kraftverteilungsmechanismus 16 in
den Nicht-Differenzialzustand gebracht wird, um den Differenzialbetrieb
so zu begrenzen, dass der Differenzialabschnitt 11 in den
nicht-stufenlosen Schaltzustand gebracht wird. Dies begrenzt den
Betrieb des Differenzialabschnitts 11, der als die elektrisch
gesteuerte Differenzialvorrichtung oder als das nicht-stufenlose
Getriebe arbeitet.
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Der
automatische Schaltabschnitt 20 umfasst ein erstes Planetengetriebe 26 mit
einem einzigen Planetenradsatz und ein zweites Planetengetriebe 28 mit
einem einzigen Planetenradsatz, damit er als automatisches Viergang-Stufengetriebe
arbeitet. Das erste Planetengetriebe 26 umfasst ein erstes Sonnenrad
S1, erste Planetenräder P1, einen ersten Träger
CA1, der die ersten Planetenräder 21 derart trägt,
dass die ersten Planetenräder P1 um ihre Achsen drehen
und um die Achse des ersten Sonnenrades S1 umlaufen, sowie ein erstes
Ringrad R1, das über die ersten Planetenräder
P1 mit dem ersten Sonnenrad S1 kämmt. Das erste Planetengetriebe 26 hat
ein gegebenes Übersetzungsverhältnis ρ1
von beispielsweise ungefähr ”0,529”.
Das zweite Planetengetriebe 28 umfasst ein zweites Sonnenrad
S2, zweite Planetenräder P2, einen zweiten Träger
CA2, der die zweiten Planetenräder P2 derart trägt,
dass die zweiten Planetenräder P2 um ihre Achsen drehen und
um die Achse des zweiten Sonnenrades S2 umlaufen, sowie ein zweites
Ringrad R2, das über die zweiten Planetenräder
P2 mit dem zweiten Sonnenrad S2 kämmt. Das zweite Planetengetriebe 28 hat ein
gegebenes Übersetzungsverhältnis ρ2 von
beispielsweise ungefähr ”0,372”. Unter
der Annahme, dass das erste Sonnenrad S1, das erste Ringrad R1, das
zweite Sonnenrad S2 und das zweite Ringrad R2 die Zähnezahlen
CS1, CR1, CS2 bzw. CR2 haben, werden die Übersetzungsverhältnisse ρ1
und ρ2 ausgedrückt ZS1/ZR1 bzw. ZS2/ZR2.
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In
dem automatischen Schaltabschnitt 20 sind die ersten und
zweiten Sonnenräder S1 und S2 zu einer Einheit miteinander
verbunden und sind sie über die erste Kupplung C1 wahlweise
mit dem Kraftübertragungselement 18 verbunden.
Der erste Träger CA1 und das zweite Ringrad R2, die zu
einer Einheit miteinander verbunden sind, sind wahlweise über
die zweite Bremse B2 mit dem Gehäuse 12 verbunden
und sind über eine dritte Kupplung C3 wahlweise mit dem
Kraftübertragungselement 18 verbunden. Das erste
Ringrad R1 ist über die erste Bremse B1 wahlweise mit dem
Gehäuse 12 verbunden und ist über die
zweite Kupplung C2 wahlweise mit dem Kraftübertragungselement 18 verbunden,
während der zweite Träger CA2 mit der Ausgangswelle 22 verbunden
ist.
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Es
sind somit der automatische Schaltabschnitt 20 und das
Kraftübertragungselement 18 wahlweise miteinander
verbunden über die drei Kupplungen C1, C2 und C3, die in
dem automatischen Schaltabschnitt zum Einstellen der Gangposition
benutzt werden. Mit anderen Worten, die erste Kupplung C1, die zweite
Kupplung C2 und die dritte Kupplung C3 dienen als Eingangskupplungen
des automatischen Schaltabschnitts 20 und erfüllen
die Funktion einer Eingriffvorrichtung zur Kraftübertragung
und zur Kraftunterbrechung. Diese stellt wahlweise einen Kraftübertragungszustand
und einen Kraftunterbrechungszustand ein. In dem Kraftübertragungszustand
kann der Kraftübertragungsweg zwischen dem Kraftübertragungselement 18 und dem
automatischen Schaltabschnitt 20, d. h. zwischen dem Differenzialabschnitt 11 (Kraftübertragungselement 18)
und den Antriebsrädern 32, eine Kraftübertragung
ausführen. In dem Kraftunterbrechungszustand ist die Kraftübertragung über
den Kraftübertragungsweg nicht möglich. Wenn zumindest
eine der drei Kupplungen C1, C2 und C3 betätigt wird, wird
der Kraftübertragungsweg in den Kraftübertragungszustand
gebracht. Wenn alle der drei Kupplungen C1, C2 und C3 nicht betätigt
sind, befindet sich der Kraftübertragungsweg in dem Kraftunterbrechungszustand.
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Die
Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2,
die dritte Kupplung C3, die Schaltbremse B0 und die erste Bremse
B1 sowie die zweite Bremse B2 (im Folgenden gemeinsam bezeichnet
als Kupplungen C und Bremsen B, sofern nichts anderes ausgesagt
ist) dienen als hydraulisch betätigte Reibeingriffsvorrichtungen,
wie sie häufig in automatischen Fahrzeuggetrieben gemäß dem Stand
der Technik verwendet werden. Diese einzelnen Reibeingriffsvorrichtungen
sind gebildet entweder durch nasse Mehrscheibenkupplungen, die jeweils
eine Mehrzahl von Reibscheiben aufweisen, die nebeneinander angeordnet
sind und mittels eines hydraulischen Stellantriebs gegeneinander
gedrückt werden können, oder Bandbremsen, die
jeweils eine drehbare Trommel und ein Band oder zwei Bänder aufweisen,
das bzw. die um eine äußere Umfangsfläche
der drehbaren Trommel gelegt ist bzw. sind und ein Ende hat bzw.
haben, das mittels eines hydraulischen Stellantriebs gespannt werden
kann. Jede der Kupplungen C und Bremsen B kuppelt wahlweise benachbarte
Elemente bzw. Komponenten, zwischen denen die jeweilige Kupplung
C oder Bremse B angeordnet ist.
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Bei
dem in dieser Weise ausgebildeten Schaltmechanismus 10 umfasst
der Kraftverteilungsmechanismus 16 die Schaltkupplung C0
und die Schaltbremse B0. Der automatische Schaltabschnitt 20,
wenn er als das Stufengetriebe arbeiten kann, und der Differenzialabschnitt 11 sorgen
für den stufenweisen Schaltzustand, wenn der Differenzialabschnitt 11 in
den festen Schaltzustand gebracht wird, indem die Schaltkupplung
C0 oder die Schaltbremse B0 betätigt wird. Wenn der Differenzialabschnitt 11 in den
stufenlosen Schaltzustand gebracht wird, indem sowohl die Betätigung
der Schaltkupplung C0 als auch die Betätigung der Schaltbremse
B0 unmöglich gemacht werden, sorgen er und der automatische Schaltabschnitt 20 für
den stufenlosen Schaltzustand, damit die Arbeitsweise als elektrisch
gesteuertes stufenloses Getriebe möglich ist.
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Wenn
der Schaltmechanismus 10 als Stufengetriebe arbeitet, während
der Differenzialabschnitt 11 in den nicht- stufenlosen Schaltzustand
gesetzt ist, ist entweder die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse
B0 betätigt und werden die erste Kupplung C1, die zweite
Kupplung C2, die dritte Kupplung C3 sowie die erste Bremse B1 und
die zweite Bremse B2 wahlweise in kombinierten Vorgängen
betätigt, wie dies in 2 gezeigt
ist. Dies ermöglicht es, wahlweise eine Vorwärts-Gangposition,
nämlich eine beliebige von einer Gangposition des ersten
Ganges (erste Gangposition) bis zu einer Gangposition des siebenten
Ganges (siebente Gangposition), eine Rückwärts-Gangposition
(Rückwärts-Schaltposition) oder eine Neutralposition
einzustellen. In den Vorwärts-Ganpositionen liefert der
Schaltmechanismus 10 ein Gesamtdrehzahlverhältnis γT
(Verhältnis der Drehzahl NIN der Eingangswelle 14 zu
der Drehzahl NOUT der Ausgangswelle 22), das sich stufenweise ändert
für jede Gangposition, wobei sich das Drehzahlverhältnis
zwischen benachbarten Gangpositionen mit annähernd gleichem
Verhältnis ändert. Dies ermöglicht es,
einen weiten Gesamtdrehzahlverhältnisbereich (Verhältnis
eines Drehzahlverhältnisses γT1 der Gangposition
des ersten Ganges zu einem Drehzahlverhältnis γT7
der Gangposition des siebenten Ganges) zu erzielen. Das Gesamtdrehzahlverhältnis γT
des Schaltmechanismus 10 gibt das kombinierte Drehzahlverhältnis γT
(= Drehzahlverhältnis γ0 × Drehzahlverhältnis γA)
des Schaltmechanismus 10 als Ganzem wieder und ist bestimmt
durch das Drehzahlverhältnis γ0 des Differenzialabschnitts 11 und
das Drehzahlverhältnis γA (Verhältnis
der Drehzahl N18 des Kraftübertragungselementes 18 zu
der Drehzahl NOUT der Ausgangswelle 22) des automatischen
Schaltabschnitts 20.
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Wie
in dem Betätigungsdiagramm gemäß 2 gezeigt
ist, führt die Betätigung der Schaltkupplung C0,
der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 zum Einstellen
einer Gangposition des ersten Ganges mit einem Drehzahlverhältnis γT1 das
den Maximalwert von beispielsweise ungefähr ”3,683” hat.
Betätigung der Schaltbremse B0, der ersten Kupplung C1
und der zweiten Bremse B2 führt zum Einstellen einer Gangposition
des zweiten Ganges mit einem Drehzahlverhältnis γT2
von beispielsweise ungefähr ”2,669”,
das niedriger als der Wert des Drehzahlverhältnisses γT1
ist. Betätigung der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung
C1 und der ersten Bremse B1 führt zum Einstellen einer
Gangposition des dritten Ganges mit einem Drehzahlverhältnis γT3
von beispielsweise ungefähr ”1,909”,
das niedriger als der Wert der Gangposition des zweiten Ganges ist.
Betätigung der Schaltbremse B0, der ersten Kupplung C1
und der ersten Bremse B1 führt zum Einstellen einer Gangposition
des vierten Ganges mit einem Drehzahlverhältnis γT4
von beispielsweise ungefähr ”1,383”,
das niedriger als der Wert der Gangposition des dritten Ganges ist.
Betätigung der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1
und der dritten Kupplung C3 führt zum Einstellen einer
Gangposition des fünften Ganges mit einem Drehzahlverhältnis γT5
von beispielsweise ungefähr ”1,000”,
das niedriger als der Wert der Gangposition des vierten Ganges ist.
Betätigung der Schaltkupplung C0, der dritten Kupplung
C3 und der ersten Bremse B1 führt zum Einstellen einer
Gangposition des sechsten Ganges mit einem Drehzahlverhältnis γT6
von beispielsweise ungefähr ”0,661”,
das niedriger als der Wert der Gangposition des fünften
Ganges ist.
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Betätigung
der Schaltbremse B0, der dritten Kupplung C3 und der ersten Bremse
B1 führt zum Einstellen einer Gangposition des siebenten
Ganges mit einem Drehzahlverhältnis γT7 von beispielsweise ungefähr ”0,479”,
das niedriger als der Wert der Gangposition des sechsten Ganges
ist. Wenn während eines Antriebsmodus mittels des Motors 8 die zweite
Kupplung C2 und die zweite Bremse B2 betätigt werden und
während eines Antriebsmodus mittels des zweiten Elektromotors
M2 die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 betätigt
werden, führt dies ferner zur Einstellung einer Rückwärts-Gangposition
mit einem Drehzahlverhältnis γR von beispielsweise
ungefähr ”1,951”, das bei einem Wert
zwischen denen der Gangposition des zweiten Ganges und der Gangposition
des dritten Ganges liegt. Die Rückwärts-Gangposition
wird normalerweise eingestellt, während der Differenzialabschnitt 11 in den
stufenlosen Schaltzustand gesetzt ist. Wenn beabsichtigt ist, den
Neutralzustand ”N” zu erzielen, wird beispielsweise
lediglich die zweite Bremse B2 betätigt.
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Wie
sich aus der vorstehenden Beschreibung und der Darstellung in 2 ergibt,
ist der Schaltmechanismus 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
derart ausgebildet, dass sieben Vorwärts-Gangposition geschaltet
bzw. eingestellt werden können. Dies wird erreicht durch
die Kombination aus dem Schalten in zwei Stufen, das bewirkt wird durch
ein ”Schalten von Kupplung zu Kupplung”, das durch
Lösen bzw. Öffnen der Schaltkupplung C0 oder der
Schaltbremse B0 oder durch Betätigen der anderen dieser
Reibeingriffsvorrichtungen ausgelöst wird, und aus dem
Schalten in vier Stufen, das bewirkt wird durch das ”Schalten
von Kupplung zu Kupplung”, das bewirkt wird durch Lösen
bzw. Öffnen einer oder Betätigen der anderen Reibeingriffsvorrichtung
aus der Gruppe von Reibeingriffsvorrichtungen, die durch die erste
Kupplung C1, die zweite Kupplung C2, die dritte Kupplung C3 sowie
die erste Bremse B1 und die zweite Bremse B2 gebildet ist.
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Indem
hauptsächlich dafür gesorgt wird, dass der erste
Schaltabschnitt (Differenzialabschnitt 11) das Schalten
von Kupplung von Kupplung ausführt, kann das Schalten zwischen
der Gangposition des ersten Ganges und der Gangposition des zweiten
Ganges, zwischen der Gangposition des dritten Ganges und der Gangposition
des vierten Ganges und zwischen der Gangposition des sechsten Ganges
und der Gangposition des siebenten Ganges ausgeführt werden.
Das Schalten zwischen der Gangposition des fünften Ganges
und der Gangposition des sechsten Ganges kann ausgeführt
werden, nachdem der erste Schaltabschnitt (Differenzialabschnitt 11)
das Schalten von Kupplung zu Kupplung hauptsächlich ausgeführt
hat. Das Schalten zwischen der Gangposition des zweiten Ganges und
der Gangposition des dritten Ganges und das Schalten zwischen der
Gangposition des vierten Ganges und der Gangposition des fünften
Ganges kann erreicht werden durch gleichzeitiges Ausführen
des Schaltens innerhalb derselben Schaltperiode.
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Wenn
der Differenzialabschnitt 11 in den stufenlosen Schaltzustand
gesetzt ist, damit der Schaltmechanismus 10 als stufenloses
Getriebe arbeitet, sind sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse
B0 nicht betätigt. Dies ermöglicht es dem Differenzialabschnitt 11,
als das stufenlose Getriebe zu arbeiten, während zugleich
der automatische Schaltabschnitt 20, der mit dem Differenzialabschnitt 11 in
Reihe verbunden ist, als Stufengetriebe mit den vier Vorwärts-Gangpositionen
arbeiten kann. Während die Gangpositionen automatisch aus
den vier Vorwärts-Gangpositionen gewählt werden,
erzielt der automatische Schaltabschnitt 20 bei einer gewählten
Wählposition M einen stufenlosen Drehzahlverhältnisbereich,
so dass das Gesamtdrehzahlverhältnis γT als Ganzes
kontinuierlich verändert wird trotz der stufenweisen Änderung
mit dem Drehzahlverhältnis γA. Dies bedeutet,
dass die in den automatischen Schaltabschnitt 20 eingegebene
Drehzahl, d. h. die Drehzahl des Kraftübertragungselementes 18,
stufenlos verändert wird. Ergebnis ist die Fähigkeit des
Schaltmechanismus 10, das Gesamtdrehzahlverhältnis γT
stufenlos herbeiführen zu können.
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Wenn
der Schaltmechanismus 10 als stufenloses Getriebe arbeitet,
bedeutet dies, dass sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse
B0 nicht betätigt sind. In diesem Zustand wird das Drehzahlverhältnis γ0
des Differenzialabschnitts 11 so gesteuert, dass das Gesamtdrehzahlverhältnis γT
erreicht wird, das stufenlos kontinuierlich veränderbar ist
zwischen benachbarten Gangpositionen für die Gangpositionen
im ersten Gang, im zweiten Gang, im dritten Gang und im vierten
Gang des automatischen Schaltabschnitts 20. Dies ermöglicht
es, dass der Schaltmechanismus 10 als Ganzes das Gesamtdrehzahlverhältnis γT
in kontinuierlich veränderbarer Weise hat.
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3 ist
ein Geschwindigkeitsplan, der es ermöglicht, die Korrelationen
zwischen den Drehzahlen der Drehelemente auf Geraden wiederzugeben. Die
Drehelemente befinden sich in verschiedenen Verbindungszuständen
in Abhängigkeit von den Gangpositionen in dem Schaltmechanismus 10,
der aus dem Differenzialabschnitt 11, der als der stufenlose
Schaltabschnitt oder als der erste Schaltabschnitt arbeitet, und
dem automatischen Schaltabschnitt 20 zusammengesetzt ist,
der als der stufenweise Schaltabschnitt oder der zweite Schaltabschnitt
arbeitet. Der Geschwindigkeitsplan gemäß 3 ist
ein zweidimensionales Koordinatensystem, das die horizontalen Achsen,
die die Beziehungen der Planetengetriebe 24, 26 und 28 mittels
der Übersetzungsverhältnisse ρ wiedergibt,
und die vertikalen Achsen hat, die die relativen Drehzahlen der
Drehelemente wiedergeben. Von den horizontalen Linien zeigt die
unterste horizontale Linie X1 eine auf Null gesetzte Drehzahl, zeigt
eine obere horizontale Linie X2 eine relative Drehzahl von ”1,0”,
d. h. eine Drehzahl NE des mit der Eingangswelle 14 verbundenen Motors 8,
und zeigt eine horizontale Linie XG, die gestrichelt dargestellt
ist, die Drehzahl des Kraftübertragungselementes 18.
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Ferner
geben drei vertikale Linien Y1, Y2 und Y3, die den drei Elementen
des Kraftverteilungsmechanismus 16 entsprechen, der den
Differenzialabschnitt 11 bildet, in der Reihenfolge von
links nach rechts die relative Drehzahl des Sonnenrades S0, das
dem zweiten Drehelement (zweites Element) RE2 entspricht, die Drehzahl
des Trägers CA0, der dem ersten Drehelement (erstes Element)
RE1 entspricht, bzw. die Drehzahl des Ringrades R0 wieder, das dem
dritten Drehelement RE3 entspricht. Die Abstände zwischen
diesen vertikalen Linien sind bestimmt durch das Übersetzungsverhältnis ρ0
des Planetengetriebes 24. Ferner geben fünf vertikale
Linien Y4, Y5, Y6 und Y7 für den automatischen Schaltabschnitt 20 in
der Reihenfolge von links nach rechts die relative Drehzahl des
ersten Ringrades R1, das dem vierten Drehelement (viertes Element)
RE4 entspricht, die Drehzahl des ersten Trägers CA1 und des
zweiten Ringrades R2, die dem fünften Drehelement (fünftes
Element) RE5 entsprechen und miteinander verbunden sind, die Drehzahl
des zweiten Trägers CA2, der dem sechsten Drehelement (sechstes Element)
RE6 entspricht, bzw. die Drehzahl des ersten Sonnenrades S1 und
des zweiten Sonnenrades S2 wieder, die dem siebenten Drehelement
(siebentes Element) RE7 entsprechen und miteinander verbunden sind.
Die Abstände zwischen den vertikalen Linien sind bestimmt
durch die Übersetzungsverhältnisse ρ1
und ρ2 des ersten Planetengetriebes 26 und des
zweiten Planetengetriebes 28.
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Für
die Beziehungen zwischen den vertikalen Achsen in dem Geschwindigkeitsplan
gilt, dass dann, wenn der Raum zwischen dem Sonnenrad und dem Träger
auf einen ”1” entsprechenden Abstand festgesetzt
ist, der Raum zwischen dem Träger und dem Ringrad festgesetzt
ist auf einen Abstand, der dem Übersetzungsverhältnis ρ entspricht.
Dies bedeutet, dass für den Differenzialabschnitt 11 der Raum
zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 festgesetzt ist auf einen ”1” entsprechenden
Abstand und der Raum zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 festgesetzt
ist auf einen Abstand, der dem Übersetzungsverhältnis ρ0
entspricht. Für den automatischen Schaltabschnitt 20 ist
der Raum zwischen dem Sonnenrad und dem Träger auf den ”1” entsprechenden
Abstand festgesetzt und ist der Raum zwischen dem Träger
und dem Ringrad auf den Abstand festgesetzt, der dem Übersetzungsverhältnis ρ für
das jeweilige erste Planetengetriebe 26 bzw. zweite Planetengetriebe 28 entspricht.
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Der
Schaltmechanismus 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ermöglicht es, dass der Kraftverteilungsmechanismus 16 (Differenzialabschnitt 11)
in folgender Weise arbeitet, wobei die Beziehung unter Bezugnahme
auf den Geschwindigkeitsplan gemäß 3 erläutert
werden. Das erste Drehelement RE1 (Träger CA0) des Planetengetriebes 24 ist
mit der Eingangswelle 14, d. h. dem Motor 8, verbunden
und ist wahlweise verbunden mit dem zweiten Drehelement RE2 (Sonnenrad
S0) über die Schaltkupplung C0. Das zweite Drehelement
RE2 ist mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden und ist wahlweise
verbunden mit dem Gehäuse 12 über die Schaltbremse
B0. Das dritte Drehelement RE3 (Ringrad R0) ist sowohl mit dem Kraftübertragungselement 18 als
auch dem zweiten Elektromotor M2 verbunden, damit eine Drehung der
Eingangswelle 14 über das Kraftübertragungselement 18 zu
dem automatischen Schaltabschnitt 20 übertragen
(eingegeben) werden kann. Wenn dies stattfindet gibt eine geneigte
Gerade L0, die durch einen Schnittpunkt zwischen den Linien Y2 und
X2 verläuft, die Korrelation zwischen der Drehzahl des
Sonnenrades S0 und der Drehzahl des Ringrades R0 wieder.
-
Beispielsweise
wenn die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 geöffnet
bzw. gelöst werden, führt dies zu einem Umschalten
in den stufenlosen Schaltzustand (Differenzialzustand), in dem das erstes
Drehelement RE1, das zweite Drehelement RE2 und das dritte Drehelement
RE3 relativ zueinander drehen können, d. h. in den stufenlosen
Schaltzustand (Differenzialzustand), in dem beispielsweise zumindest
das zweite Drehelement RE2 und das dritte Drehelement RE3 in einen
Zustand versetzt sind, in dem sie mit voneinander verschiedenen
Drehzahlen drehen können. Wenn dies stattfindet, hat eine Steuerung
der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 den Effekt, dass die Drehzahl
des Sonnenrades S0 erhöht oder verringert wird, die durch
einen Schnittpunkt zwischen der Geraden L0 und der vertikalen Linie
Y1 gezeigt ist. Wenn die Drehzahl des Ringrades R0, die an die Fahrzeuggeschwindigkeit
V gekoppelt ist und durch einen Schnittpunkt zwischen der Geraden
L0 und der vertikalen Linie Y3 gezeigt ist, annähernd konstant
gehalten wird, dann führt dies dazu, dass die Drehzahl
des Trägers CA0, d. h. die Drehzahl NE des Motors, die
durch einen Schnittpunkt zwischen der Geraden L0 und der vertikalen
Linie V2 gezeigt ist, erhöht oder verringert wird.
-
Wenn
die Schaltkupplung C0 betätigt bzw. geschlossen wird, was
die Verbindung zwischen dem Sonnenrad S0 und dem Träger
CA0 zur Folge hat, wird der Kraftverteilungsmechanismus 16 in
den Nicht-Differenzialzustand gesetzt. In diesem Zustand drehen
die drei Drehelemente RE1, RE2 und RE3 als Einheit, was zur Folge
hat, dass sich das zweite Drehelement RE2 und das dritte Drehelement
RE3 nicht mit voneinander verschiedenen Drehzahlen drehen können.
In diesem Betriebszustand sind die Gerade L0 und die horizontale
Linie X2 gleichgerichtet, so dass das Kraftübertragungselement 18 mit
der gleichen Drehzahl wie der Motor dreht, also der Drehzahl NE.
Wenn andererseits die Schaltbremse B0 betätigt wird, so
dass das Sonnenrad S0 mit dem Gehäuse 12 gekoppelt
ist, bringt der Kraftverteilungsmechanismus 16 die Drehung
des zweiten Drehelementes RE2 zum Stillstand und wird er in den
Nicht-Differenzialzustand gesetzt. In diesem Zustand hat die Gerade
L0 den in 3 gezeigten Verlauf, so dass
der Differenzialabschnitt 11 als die Drehzahl erhöhender Mechanismus
arbeitet. Ein Schnittpunkt zwischen der Geraden L0 und der vertikalen
Linie Y3 gibt die Drehzahl des Ringrades R0 wieder, d. h. die Drehzahl
des Kraftübertragungselementes 18, die in den automatischen
Schaltabschnitt 20 eingegeben wird und über die
Drehzahl NE des Motors hinaus erhöht ist.
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In
dem automatischen Schaltabschnitt 20 ist das vierte Drehelement
RE4 wahlweise verbunden mit dem Kraftübertragungselement 18 über
die zweite Kupplung C2 und ist es wahlweise verbunden mit dem Gehäuse 12 über
die erste Bremse B1. Das fünfte Drehelement RE5 ist wahlweise
verbunden mit dem Kraftübertragungselement 18 über
die dritte Kupplung C3 und ist wahlweise verbunden mit dem Gehäuse 12 über
die zweite Bremse B2. Das sechste Drehelement RE6 ist mit der Ausgangswelle 22 verbunden,
und das siebente Drehelement RE7 ist wahlweise verbunden mit dem
Kraftübertragungselement 18 über die
erste Kupplung C1.
-
Wie
in 3 gezeigt ist, ermöglicht es der automatische
Schaltabschnitt 20, dass die Schaltkupplung C0, die erste
Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 betätigt sind, so dass
die Ausgangswelle 22 die Drehzahl in einem ersten Gang
hat. Dies ist gezeigt durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen
Linie Y6, die die Drehzahl des mit der Ausgangswelle 22 verbundenen
sechsten Drehelementes RE6 wiedergibt, und einer geneigten Geraden
L1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7,
die die Drehzahl des siebenten Drehelementes RE7 wiedergibt, und
der horizontalen Linie X2 sowie einen Schnittpunkt zwischen der
vertikalen Linie Y5, die die Drehzahl des fünften Drehelementes RE5
wiedergibt, und der horizontalen Linie X2 verläuft. In ähnlicher
Weise ist die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in einem zweiten
Gang gezeigt als Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6,
die die Drehzahl des mit der Ausgangswelle 22 verbundenen
sechsten Drehelementes RE6 wiedergibt, und einer geneigten Geraden
L2, die bestimmt ist durch die Betätigung der Schaltbremse
B0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2. Die Drehzahl
der Ausgangswelle 22 in einem dritten Gang ist gezeigt
als Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl
des mit der Ausgangswelle 22 verbundenen sechsten Drehelementes
RE6 wiedergibt, und einer geneigten Geraden L3, die bestimmt ist
durch die Betätigung der Schaltkupplung C0, der ersten
Kupplung C1 und der ersten Bremse B1.
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Die
Drehzahl der Ausgangswelle in einem vierten Gang ist gezeigt als
Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl
des mit der Ausgangswelle 22 verbundenen sechsten Drehelementes
RE6 wiedergibt, und einer Geraden L4, die durch die Betätigung
der Schaltbremse B0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1 bestimmt ist. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in einem
fünften Gang ist gezeigt als Schnittpunkt zwischen der vertikalen
Linie Y6, die die Drehzahl des mit der Ausgangswelle 22 verbundenen
sechsten Drehelementes RE6 wiedergibt, und einer horizontalen Linie
L5, die durch die Betätigung der Schaltkupplung C0, der ersten
Kupplung C1 und der dritten Kupplung C3 bestimmt ist. Die Drehzahl
der Ausgangswelle 22 in einem sechsten Gang ist gezeigt
als Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl
des mit der Ausgangswelle 22 verbundenen sechsten Drehelementes
RE6 wiedergibt, und einer geneigten Linie L6, die durch die Betätigung
der Schaltkupplung C0, der dritten Kupplung C3 und der ersten Bremse B1
bestimmt ist. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 in einem
siebenten Gang ist gezeigt als Schnittpunkt zwischen der vertikalen
Linie Y6, die die Drehzahl des mit der Ausgangswelle 22 verbundenen
sechsten Drehelementes RE6 wiedergibt, und einer geneigten Linie
L7, die durch Betätigung der Schaltbremse B0, der dritten
Kupplung C3 und der ersten Bremse B1 bestimmt ist.
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Als
Ergebnis dessen, dass die Schaltkupplung C0 betätigt ist
für den erste Gang, den dritten Gang, den fünften
Gang und den sechsten Gang, wird die Antriebskraft vom Differenzialabschnitt 11,
d. h. dem Kraftverteilungsmechanismus 16, mit der gleichen
Drehzahl wie der des Motors, nämlich der Drehzahl NE, zu
dem vierten Drehelement RE4, dem fünften Drehelement RE5
oder dem siebenten Drehelement RE7 übertragen. Als Ergebnis
dessen, dass die Schaltbremse B0 statt der Schaltkupplung C0 betätigt
ist für den zweiten Gang, den vierten Gang und den siebenten
Gang, wird die Antriebskraft von dem Differenzialabschnitt 11 zu
dem fünften Drehelement RE5 oder dem siebenten Drehelement
RE7 mit einer Drehzahl übertragen, die höher ist
als die Drehzahl NE des Motors.
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4 zeigt
beispielhaft Signale, die zur Steuerung des Schaltmechanismus 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel auf eine elektronische Steuervorrichtung 80 gegeben
werden und von der elektronischen Steuervorrichtung 80 ausgegeben werden.
Die elektronische Steuervorrichtung 80 umfasst einen sogenannten
Mikrocomputer, der einen Prozessor, ein ROM, ein RAM sowie eine
Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle usw. aufweist. Der Mikrocomputer führt
entsprechend Programmen, die zuvor in dem ROM gespeichert worden
sind, unter Verwendung der Zwischenspeicherfunktion des RAM eine Signalverarbeitung
durch. Dies ermöglicht die Ausführung von Antriebssteuervorgängen
zur Steuerung des Hybridantriebs, die sich auf den Motor 8 und
den ersten Elektromotor M1 und den zweiten Elektromotor M2 beziehen,
und zur Schaltsteuerung für den automatischen Schaltabschnitt 20 usw.
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Wie
dies in 4 gezeigt ist, ist die elektronische
Steuervorrichtung 80 mit verschiedenen Sensoren und Schaltern
verbunden, damit sie zahlreiche verschiedene Signale empfängt,
zu denen gehören: Ein Signal, das eine Motorkühlwassertemperatur TEMPW
wiedergibt; ein Signal, das die Anzahl der Betätigungen
eines Wählhebels 52 (siehe 6) wiedergibt,
wenn dieser in eine Position ”M” aus der Menge
der Wählpositionen PSH gebracht ist; ein Signal, das die
Motordrehzahl NE wiedergibt, die die Drehzahl des Motors 8 wiedergibt;
ein Signal, das einen Übersetzungsverhältnis-Einstellwert
wiedergibt; ein Signal, das einen M-Modus (Fahrmodus mit Handschaltung)
vorgibt; ein Signal, das wiedergibt, dass eine Klimaanlage in Betrieb
gesetzt ist; ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergibt, die
der Drehzahl NOUT der Ausgangswelle 22 (im Folgenden als ”Ausgangswellendrehzahl” bezeichnet)
wiedergibt; ein Signal, das eine Getriebeöltemperatur THOIL
des automatischen Schaltabschnitts 20 wiedergibt; ein Signal,
das wiedergibt, dass eine Feststellbremse betätigt ist;
ein Signal, das wiedergibt, dass eine Betriebsbremse niedergetreten
und dadurch betätigt ist; ein Signal, das eine Katalysatortemperatur
wiedergibt; und ein Signal, das einen Fahrpedalwinkel ΘACC
wiedergibt, der das Ausmaß des Niederdrückens
eines Fahrpedals wiedergibt, das einem von einem Fahrer geforderten
Leistungsanforderungswert entspricht; usw.
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Außer
den vorstehend angegebenen Signalen umfassen weitere Signale: Ein
Signal, das einen Kurbelwinkel wiedergibt; ein Signal, das wiedergibt, dass
ein Schneemodus eingestellt ist; ein Signal, das die Längsbeschleunigung
G des Fahrzeugs wiedergibt; ein Signal, das wiedergibt, dass ein
Modus mit automatischer Geschwindigkeitsregelung gewählt ist;
ein Signal, das ein Fahrzeuggewicht wiedergibt; Signale, die die
Radgeschwindigkeiten der jeweiligen Antriebsräder wiedergeben;
ein Signal, das wiedergibt, ob stufenweiser Schaltbetrieb vorliegt
oder nicht, um den Differenzialabschnitt 11 (Kraftverteilungsmechanismus 16)
in den stufenweisen Schaltzustand (gesperrter Zustand) zu versetzen,
damit der Schaltmechanismus 10 als das Stufengetriebe arbeitet;
ein Signal, das wiedergibt, ob stufenloser Schaltbetrieb vorliegt
oder nicht, um den Differenzialabschnitt 11 (Kraftverteilungsmechanismus 16)
in den stufenlosen Schaltzustand (Differenzialzustand) zu versetzen,
damit der Schaltmechanismus 10 als das stufenlose Getriebe
arbeitet; ein Signal, das eine Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors
M1 (im Folgenden als ”erste Motordrehzahl NM1” bezeichnet) wiedergibt;
ein Signal, das eine Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2 (im
Folgenden bezeichnet als ”zweite Motordrehzahl NM2”)
wiedergibt; und ein Signal, das einen Zustand der Ladung (Ladezustand) SOC
einer Batterie 56 (siehe 7) wiedergibt.
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Die
elektronische Steuervorrichtung 80 speist eine Motorleistungssteuervorrichtung 58 (siehe 5),
die die Motorleistung steuert, mit Steuersignalen, zu denen beispielsweise
gehören: Ein Stellsignal, das auf einen Drosselstellantrieb 64 gegeben wird
zur Steuerung einer Drosselklappenöffnung ΘTH einer elektronischen Drosselklappen 62,
die in einem Luftansaugrohr 60 des Motors 8 angeordnet
ist; ein Kraftstoffmengensignal, das auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gegeben
wird zur Steuerung einer Kraftstoffmenge, die dem Luftansaugrohr 60 oder einem
Zylinder des Motors 8 zugeführt wird; ein Zündsignal,
das auf eine Zündvorrichtung 68 gegeben wird,
um den Zündzeitpunkt des Motors 8 vorzugeben;
ein Ladedruckregelsignal zum Regeln eines Ladedrucks; ein Antriebssignal
für eine elektromotorisch angetriebene Klimaanlage zum
Betreiben der elektromotorisch betriebenen Klimaanlage; ein Befehlssignal,
das anweist, dass der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor
M2 zu betreiben sind; ein Anzeigesignal für die Wählposition
(Betriebsposition) zum Ansteuern eines Wählpositionsanzeigers;
und ein Übersetzungsverhältnis-Anzeigesignal zum
Anzeigen des gewählten Übersetzungsverhältnisses;
usw.
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Außer
diesen Steuersignalen gehören zu weiteren ausgegebenen
Signalen: Ein Schneemodusanzeigesignal, das für eine Anzeige
sorgt, dass der Schneemodus gewählt ist; ein ABS-Einschaltsignal zum
Einschalten einer ABS-Vorrichtung, um zu verhindern, dass die Antriebsräder
während des Bremsens schlupfen; ein M-Modus-Anzeigesignal,
das für eine Anzeige sorgt, dass der M-Modus gewählt
ist; Ventilbefehlssignale zum Ansteuern von elektromagnetischen
Ventilen, die Bestandteile einer hydraulischen Steuerschaltung 70 (siehe 5 und 7) sind
und zur Steuerung von hydraulischen Stellantrieben der hydraulisch betätigten
Reibeingriffsvorrichtungen des Differenzialabschnitts 11 und
des automatischen Schaltabschnitts 20 dienen; ein Signal, mittels
dessen dafür gesorgt wird, dass ein Regelventil (Druckregelventil),
das Bestandteil der hydraulischen Druck-Steuerschaltung 70 ist,
einen Leitungsdruck PL regelt; ein Antriebsbefehlssignal zum Betreiben
einer elektrischen Ölpumpe, die als eine hydraulische Druckquelle
für einen Ausgangsdruck arbeitet, der auf den Leitungsdruck
PL geregelt wird; ein Signal zum Antreiben einer elektrischen Heizvorrichtung;
und ein Signal, das auf einen Computer für die Geschwindigkeitssteuerung
gegeben wird; usw.
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5 ist
ein Schaltplan, der sich auf lineare Magnetventile SL1 bis SL7 zur
Steuerung des Betriebs von hydraulischen Stellantrieben (hydraulische Zylinder)
AC0, AC1, AC2, AC3, AB0, AB1 und AB2 der Kupplungen C und der Bremsen
B bezieht, wobei die Magnetventile und die Stellantriebe Komponenten
der hydraulischen Steuerschaltung 70 sind.
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Wie
in 5 gezeigt ist, regeln die linearen Magnetventile
SL1 bis SL7 den hydraulischen Leitungsdruck PL in Abhängigkeit
von Befehlssignalen, die von der elektronischen Steuervorrichtung 80 geliefert
werden, auf Betätigungsdrücke PC0, PC1, PC2, PC3,
PB0, PB1 und PB2, die direkt angelegt werden an die hydraulischen
Stellantriebe AC0, AC1, AC2, AC3, AB0, AB1 bzw. AB2. Es ist beispielsweise ein
Druckminder-Regelventil (Regelventil) vorgesehen, mittels dessen
ein Ausgangsdruck in Form eines hydraulischen Drucks, der mittels
einer elektrischen Ölpumpe oder einer mechanischen Ölpumpe
erzeugt wird, die mittels des Motors 8 angetrieben wird,
so geregelt wird, dass der hydraulische Leitungsdruck PL erzielt
wird, der auf einen Wert geregelt ist, der von der Motorlast oder
dergleichen abhängt, die durch den Fahrpedalwinkel ΘACC
oder die Drosselklappenöffnung ΘTH wiedergegeben
ist.
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Die
linearen Magnetventile SL1 bis SL7, die im Prinzip gleich gestaltet
sind, werden mittels der elektronischen Steuervorrichtung 80 unabhängig
erregt oder entregt. Dadurch werden die hydraulischen Drücke
der hydraulischen Stellantriebe AC0, AC1, AC2, AC3, AB0, AB1 bzw.
AB2 zur Steuerung der Betätigungsdrücke PC0, PC1,
PC2, PC3, PB0, PB1 bzw. PB2 der Kupplungen C und der Bremsen B in gesteuerter
Weise und unabhängig geregelt. Durch Betätigen
vorbestimmter Eingriffsvorrichtungen in der beispielsweise in dem
Betätigungsdiagramm gemäß 2 gezeigten
Weise wird der Schaltmechanismus 10 in jede einzelne der
Gangpositionen gebracht. Während der Schaltsteuerung des
Schaltmechanismus 10 wird ferner das sogenannte Schalten von
Kupplung zu Kupplung ausgeführt, damit die Betätigungs-
und Löse- bzw. Öffnungsvorgänge beispielsweise
der Kupplungen C und der Bremsen B, die an dem Schaltvorgang betätigt
sind, gleichzeitig gesteuert werden.
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6 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Wählvorrichtung 50 in
Form einer Schaltvorrichtung zum Einschalten einer von mehreren
Wählpositionen PSH durch manuelle Betätigung zeigt.
Die Wählvorrichtung 50 umfasst einen Wählhebel 52,
der in einem Bereich seitlich neben beispielsweise einem Fahrersitz
angebracht ist, damit er betätigt werden kann, um eine
der mehreren Wählpositionen PSH auszuwählen.
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Der
Wählhebel 52 wird manuell in die folgenden Positionen
gebracht. Zu diesen Positionen gehören: eine Parkposition ”P(Parken)”,
bei der die Ausgangswelle 22 des automatischen Schaltabschnitts 20 gesperrt
ist und ein neutraler Zustand herrscht, d. h. eine neutrale Einstellung,
bei der keine der Eingriffsvorrichtungen wie die Kupplungen C1 bis
C3 in dem Schaltmechanismus 10 betätigt sind,
d. h. der Kraftübertragungsweg des automatischen Schaltabschnitts 20 unterbrochen
ist; eine Rückwärts-Fahrposition ”R(Rückwärts)”,
damit das Fahrzeug rückwärts fährt; eine
Neutralposition ”N(Neutral)”, bei der der Schaltmechanismus 10 in
einen neutralen Zustand gesetzt ist, wobei der Kraftübertragungsweg
unterbrochen ist; eine Vorwärts-Fahrposition ”D(Fahrt)” mit
automatischen Gangwechsel; oder eine Vorwärts-Fahrposition ”M(Manuell)” mit
Handschaltung.
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In
Verbindung mit der manuellen Betätigung des Wählhebels 52,
der in eine der Wählpositionen PSH gebracht wird, wird
die hydraulische Steuerschaltung 70 elektrisch so geschaltet,
dass sie die jeweiligen Gangpositionen für die Rückwärts-Fahrposition ”R”,
die Neutralposition ”N” und die Vorwärts-Fahrposition ”D” mit
automatischem Gangwechsel in der Weise einstellt, wie dies beispielsweise
in dem Betätigungsdiagramm gemäß 2 gezeigt
ist.
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Wenn
beispielsweise durch Betätigung des Wählhebels 52 die ”D”-Position
gewählt wird, wird eine automatische Schalt- und Umschaltsteuerung ausgeführt
entsprechend dem zuvor gespeicherten Schaltkennfeld und dem Umschaltkennfeld
(siehe 8) für den Schaltzustand
des Schaltmechanismus 10, wobei die stufenlose Schaltsteuerung
für den Kraftverteilungsmechanismus 16 ausgeführt wird
und der automatische Schaltabschnitt 20 die automatische
Schaltsteuerung ausführt. Die ”D”-Position
ist eine Wählposition zur Auswahl eines Fahrmodus mit automatischem
Schalten (automatischer Modus), der in einer Steuerroutine eingeleitet
wird, bei der der Schaltmechanismus 10 die automatische Schaltsteuerung
ausführt.
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Wenn
durch die Betätigung des Wählhebels 52 die ”M”-Position
des Wählhebels 52 gewählt ist, wird in
dem Schaltmechanismus 10 die automatische Schaltsteuerung
stufenweise innerhalb eines Bereichs mit einer zugeordneten oberen
Grenz-Gangposition ausgeführt oder wird die automatische Schaltsteuerung
so ausgeführt, dass eine zugeordnete Gangposition erzielt
wird. Die ”M”-Position ist eine Wählposition
zur Auswahl eines Handschaltmodus (manueller Modus) in einer Steuerroutine,
bei der der Schaltmechanismus 10 die manuelle Schaltsteuerung
ausführt.
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7 ist
ein funktionales Blockdiagramm, das einen wesentlichen Teil der
mittels der elektronischen Steuervorrichtung 80 ausgeführten
Steuerfunktionen zeigt. Eine in 7 gezeigte
Stufen-Schaltsteuereinrichtung arbeitet auf der Grundlage eines
Fahrzeugzustandes, der durch eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und
ein gefordertes Ausgangsdrehmoment TOUT des automatischen Schaltabschnitts 20 wiedergegeben
ist, unter Bezugnahme auf die Schaltdiagramme (Beziehung und das
Schaltkennfeld), die mit durchgezogenen Linien und strichpunktierten
Linien in 8 gezeigt und zuvor beispielsweise
in einer Speichereinrichtung 100 gespeichert worden sind.
Dies ermöglicht es, eine Abfrage durchzuführen,
ob der Schaltmechanismus 10 den Schaltvorgang ausführen
muss. Dann führt der automatische Schaltabschnitt 20 die
automatische Schaltsteuerung derart durch, dass eine Gangposition
entsprechend dem erzielten Ergebnis erreicht wird. Wenn dies stattfindet,
gibt die Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82 direkt oder
indirekt Befehle (Schaltbefehle oder Befehle für den hydraulischen Druck)
an die hydraulische Steuerschaltung 70 ab, damit die hydraulisch
betätigten Reibeingriffsvorrichtungen wie die Schaltkupplung
C0 und die Schaltbremse B0, die bei dem Schaltvorgang beteiligt
sind, betätigt und/oder gelöst bzw. geöffnet
werden. Die hydraulische Steuerschaltung 7 löst
bzw. öffnet die hydraulisch betätigten Reibeingriffsvorrichtungen, die
bei dem Schaltvorgang beteiligt sind, entsprechend diesen Befehlen
auf einer Löseseite. Ferner aktiviert die hydraulische
Steuerschaltung 70 die zu ihr gehörenden elektromagnetischen
Ventile, damit die hydraulische Stellantriebe der hydraulisch betätigten
Reibeingriffsvorrichtungen, die bei dem Schaltvorgang beteiligt
sind, so in Betrieb gesetzt werden, dass die hydraulisch betätigten,
an dem Schaltvorgang beteiligten Reibeingriffsvorrichtungen auf
einer Betätigungsseite betätigt werden, so dass
der automatische Schaltabschnitt 20 den Schaltvorgang ausführt.
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Eine
Hybridsteuereinrichtung 84 hat die Funktion einer Stufenlos-Schaltsteuereinrichtung, wenn
ein stufenloser Schaltmodus in einer Steuerroutine gewählt
ist, damit der Schaltmechanismus 10 die Schaltsteuerung
im Differenzialzustand des Differenzialabschnitts 11 ausführt.
Dies ermöglicht es, dass der Motor 8 in einem
Betriebsbereich mit hohem Wirkungsgrad während des stufenlosen
Schaltzustandes des Schaltmechanismus 10, d. h. des Differenzialzustandes
des Differenzialabschnitts 11, arbeitet. Ferner ermöglicht
die Hybridsteuereinrichtung 84, dass die Antriebskräfte
des Motors 8 und des zweiten Elektromotors M2 mit einem
optimalen Verteilungsverhältnis variieren, wobei eine Reaktionskraft
des ersten Elektromotors M1, die sich aus der Arbeitsweise zur Erzeugung
elektrischer Energie ergibt, in einem optimalen Ausmaß verändert
wird. Dies ermöglicht es dem Differenzialabschnitt 11,
als elektrisch gesteuertes stufenloses Getriebe zu arbeiten, dessen
Drehzahlverhältnis γ0 in kontinuierlich veränderbarer
Weise gesteuert wird, wodurch das Gesamtdrehzahlverhältnis γT
in kontinuierlich veränderbarer Weise gesteuert wird.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 84 berechnet eine (geforderte)
Soll-Fahrzeugleistung unter Bezugnahme auf beispielsweise den Fahrpedalwinkel ΘACC,
der den Leistungsanforderungswert eines Fahrers wiedergibt, und
der Fahrzeuggeschwindigkeit V, mit der das Fahrzeug zu einem gegebenen Zeitpunkt
fährt, wobei sie eine geforderte Soll-Fahrzeuggesamtleistung
berechnet auf der Grundlage der Soll-Fahrzeugleistung und eines
Zustandes eines Ladeanforderungswertes. Die Hybridsteuereinrichtung 84 berechnet
ferner eine Soll-Motorleistung unter Berücksichtigung von
Kraftübertragungsverlusten, den Lasten von Zusatzgeräten
und dem Unterstützungsdrehmoment des zweiten Elektromotors M2
und so weiter in der Weise, dass die Soll-Gesamtleistung erzielt
wird. Die Hybridsteuereinrichtung 84 steuert das Gesamtdrehzahlverhältnis γT
und die Leistung des Motors 8 unter gleichzeitiger Steuerung des
Ausmaßes der elektrischen Energieerzeugung mittels des
ersten Elektromotors M1 so, dass die Motordrehzahl NE und das Motordrehmoment
TE erreicht werden, um die Soll-Motorleistung zu erzielen.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 84 führt diese Steuerungen
aus unter Berücksichtigung der Gangposition des automatischen
Schaltabschnitts 20, während die kontinuierliche
Schaltsteuerung in der Weise durchgeführt wird, dass durch
die Steuerung verbessertes Fahrleistungsverhalten und verbesserter
Kraftstoffverbrauch erzielt werden. Bei dieser Hybridsteuerung ist
dafür gesorgt, dass der Differenzialabschnitt 11 als
das elektrisch gesteuerte stufenlose Getriebe arbeitet, damit die
Motordrehzahl NE, die so festgelegt ist, dass der Motor 8 in
dem Betriebsbereich mit erhöhtem Wirkungsgrad arbeitet,
der Drehzahl des Kraftübertragungselementes 18 angepasst ist,
die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Gangposition des
automatischen Schaltabschnitts 20 bestimmt ist. Dies bedeutet,
dass die Hybridsteuereinrichtung 84 einen Sollwert des
Gesamtdrehzahlverhältnisses γT des Schaltmechanismus 10 bestimmt.
Dies ermöglicht es, dass der Motor 8 in einem zweidimensionalen
Koordinatensystem, das durch die Motordrehzahl NE und das Motordrehmoment
TE bestimmt ist, entsprechend einer Kurve für optimale Kraftstoffausnutzung
(Kennfeld und Beziehung für Kraftstoffausnutzung) arbeitet,
die zuvor durch experimentelle Untersuchungen erhalten worden ist,
damit sich während der Fahrt des Fahrzeuges mit stufenlosem
Schalten ein Kompromiss zwischen Fahrbarkeit und Kraftstoffverbrauch
ergibt.
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Dies
heißt, dass der für eine geforderte zu erzeugende
Motorleistung entsprechend der Kurve für optimale Kraftstoffausnutzung
ausgeführte Betrieb des Motors 8 ein Motordrehmoment
TE und die Motordrehzahl NE ergibt, durch die beispielsweise eine Sollleistung
(Soll-Gesamtleistung und geforderte Antriebskraft) gewährleistet
ist. Zu diesem Zweck wird das Drehzahlverhältnis γ0
des Differenzialabschnitts 18 unter Berücksichtigung
der Gangposition des automatischen Schaltabschnitts 20 so
gesteuert, dass dieser Sollwert erzielt wird, während das
Gesamtdrehzahlverhältnis γT innerhalb eines schaltbaren Variationsbereichs
wie beispielsweise eines Bereichs von 13 bis 0,5 gesteuert wird.
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Während
einer solchen Steuerung ermöglicht die Hybridsteuereinrichtung 84,
dass mittels des ersten Elektromotors M1 erzeugte elektrische Energie über
den Stromrichter 54 der Batterie 56 und dem zweiten
Elektromotor M2 zugeführt wird, während ein größerer
Anteil der Antriebsleistung des Motors 8 mechanisch zu
dem Kraftstoffübertragungselement 18 übertragen
wird. Der restliche Teil der Antriebsleistung des Motors 8 wird
jedoch vom ersten Elektromotor M1 verbraucht, von dem er in elektrische
Energie umgewandelt wird, die über den Stromrichter 54 dem
zweiten Elektromotor M2 zugeführt wird. Dies ermöglicht
es, dass der zweite Elektromotor M2 angetrieben wird und mechanische
Energie zu dem Kraftübertragungselement 18 überträgt.
Diejenigen Vorrichtungen, die bei der Erzeugung elektrischer Energie
beteiligt sind und bewirken, dass der zweite Elektromotor M2 elektrische
Energie verbraucht, bilden somit einen elektrischen Weg, auf dem
ein Teil der Antriebsleistung des Motors 8 in elektrische
Energie umgewandelt wird, die dann wiederum in mechanische Energie
umgewandelt wird.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 84 erfüllt ferner die
Funktion einer Steuereinrichtung für die Motorleistung,
die in der Weise arbeitet, dass sie eine Leistungssteuerung des
Motors 8 ausführt, damit der Motor 8 die
geforderte Leistung liefert. Dies bedeutet, dass die Hybridsteuereinrichtung 84 bewirkt,
dass der Drosselstellantrieb 64 in gesteuerter Weise die elektronische
Drosselklappe 62 öffnet oder schließt, um
auf diese Weise die Drosselsteuerung auszuführen. Außer
dieser Steuerung gibt die Hybridsteuereinrichtung 84 unabhängig
oder kombiniert mit der Motorleistungs-Steuervorrichtung 58 Befehle
aus, die bewirken, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 die
Kraftstoffeinspritzmenge und den Einspritzzeitpunkt steuert, und
zugleich bewirken, dass die Zündvorrichtung 68 den
Zündzeitpunkt steuert, um auf diese Weise die Zündzeitpunktsteuerung
auszuführen. Die Motorleistungs-Steuervorrichtung 58 ermöglicht
es, dass der Drosselstellantrieb 64 in gesteuerter Weise
die elektronische Drosselklappe 62 öffnet oder
schließt, damit die Drosselsteuerung entsprechend den von
der Hybridsteuereinrichtung 84 gelieferten Befehlen ausgeführt wird.
Ferner bewirkt die Motorleistungs-Steuervorrichtung 58,
dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 die Kraftstoffeinspritzung
steuert und dadurch die Kraftstoffeinspritzsteuerung ausführt,
während sie bewirkt, dass die Zündvorrichtung 68 bzw.
das Zündsystem den Zündzeitpunkt steuert und die
Zündzeitpunktsteuerung ausführt, so dass dadurch
der Motor 8 die geforderte Motorleistung liefern kann.
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Ferner
ermöglicht die Hybridsteuereinrichtung 84, dass
der Differenzialabschnitt 11 unabhängig davon,
ob der Motor 8 stillsteht oder sich im Leerlaufzustand
befindet, eine elektrisch gesteuerte CVT-Funktion (Differenzialfunktion)
ausführt, damit das Fahrzeug in einem Modus mit Elektromotorantrieb
fahren kann. Eine in 8 gezeigte durchgezogene Linie
E gibt eine Grenzlinie zwischen einem Fahrbereich mit Motorantrieb
und einem Fahrbereich mit Elektromotorantrieb für den Motor 8 und
für den Elektromotor wieder, d. h. beispielsweise den zweiten
Elektromotor M2, der als Antriebsquelle zum Anfahren und/oder Fahren
(im Folgenden als ”Fahren” bezeichnet) des Fahrzeugs
geschaltet werden kann. Mit anderen Worten, diese durchgezogene
Linie gibt die Grenzlinie wieder, bei der es möglich ist,
zwischen einem sogenannten Motorantriebsmodus, bei dem der Motor 8 als
Antriebsquelle zum Anfahren und/oder Fahren (im Folgenden als ”Fahren” bezeichnet)
des Fahrzeugs dient, und einem sogenannten Elektromotorantriebsmodus
umzuschalten, in dem der zweite Elektromotor M2 als Antriebsquelle zum
Fahren des Fahrzeugs dient. Die durch die in 8 gezeigte
Grenzlinie (durchgezogene Linie E) gezeigte Beziehung gibt ein Beispiel
für ein Antriebsquellen-Umschaltdiagramm (Antriebsquellenkennfeld)
wieder, das als zweidimensionales Koordinatensystem dargestellt
ist, bei dem die Parameter die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das
geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT sind, das einen in Beziehung
zur Antriebskraft stehenden Wert wiedergibt. Dieses Antriebsquellen-Umschaltdiagramm
ist zuvor in der Speichereinrichtung 100 zusammen mit dem Schaltdiagramm
(Schaltkennfeld) gespeichert worden, das beispielsweise mit den
in 8 gezeigten durchgezogenen Linien und strichpunktierten
Linien dargestellt ist.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 84 führt ihre Funktion
auf der Grundlage des Fahrzeugzustandes aus, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und das geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT wiedergegeben
ist, indem sie beispielsweise das in 8 gezeigte
Antriebsquellen-Umschaltdiagramm verwendet, um zu bestimmen, ob
der Fahrbereich mit Elektromotorantrieb oder der Fahrbereich mit
Motorantrieb einzuschalten ist, so dass dadurch der Elektromotorantriebsmodus
oder der Motorantriebsmodus ausgeführt wird. Wie aus 8 erkennbar
ist, führt die Hybridsteuereinrichtung 84 den
Elektromotorantriebsmodus in einem Bereich aus, in dem das geforderte
Ausgangsdrehmoment TOUT verhältnismäßig
niedrig ist, d. h. bei verhältnismäßig
niedrigem Motordrehmoment TE, und in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit
V in einem Bereich mit verhältnismäßig niedrigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten liegt, d. h. in einem Bereich mit verhältnismäßig
niedriger Last, in dem der Motorwirkungsgrad allgemein verhältnismäßig
niedriger ist als in einem Bereich mit hohem Drehmoment. Üblicherweise
wird das Anfahren mit Elektromotor eingeleitet, bevor das Anfahren
mit Motorantrieb eingeleitet wird. Bei einem Fahrzeugzustand, in
dem das Fahrpedal weit niedergedrückt ist und das geforderte
Ausgangsdrehmoment TOUT, d. h. das geforderte Motordrehmoment TE,
den Fahrbereich mit Elektromotorantrieb in dem Antriebsquellen-Umschaltdiagramm
gemäß 8 beispielsweise während
eines Anfahrens des Fahrzeugs übersteigt, wird üblicherweise
das Anfahren mit Motorantrieb eingeleitet.
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Um
einen Widerstand des Motors 8 zu unterdrücken,
wenn dieser zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs stillsteht,
ermöglicht es die Hybridsteuereinrichtung 84,
dass während des Fahrmodus mit Elektromotorantrieb beispielsweise
der erste Elektromotor M1 in einen lastfreien Zustand gesetzt wird
und freiläuft. Dies ermöglicht es, dass der Differenzialabschnitt 11 die
elektrisch gesteuerte CVT-Funktion (Differenzialfunktion) derart
ausführt, dass die Motordrehzahl NE je nach Bedarf bei
Null oder nahezu bei Null gehalten wird.
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Selbst
im Fahrbereich mit Motorantrieb ermöglicht die Hybridsteuereinrichtung 84,
dass elektrische Energie, die mittels des ersten Elektromotors M1
in dem vorstehend erwähnten elektrischen Weg erzeugt wird,
und von der Batterie 56 abgegebene elektrische Energie
dem zweiten Elektromotor M2 zugeführt wird, damit dieser
angetrieben wird und ein Ausgangsdrehmoment liefert. Dies ermöglicht
es, auf die Antriebsräder 32 zusätzliches
Antriebsdrehmoment zu geben, um sogenannte ”Drehmomentunterstützung” auszuführen,
bei der die Antriebsleistung des Motors 8 unterstützt
bzw. ergänzt wird. Im Motorantriebsmodus gemäß der
Erfindung kann somit eine Kombination aus dem Motorantriebsmodus
und dem Elektromotorantriebsmodus vorliegen.
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Die
Hybridsteuereinrichtung 84 ermöglicht es, dass
der Differenzialabschnitt 11 die elektrisch gesteuerte
CVT-Funktion ausführt, damit beispielsweise die erste Motordrehzahl
NM1 gesteuert werden kann unabhängig davon, ob sich das
Fahrzeug im Stillstand oder einem Fahrzustand befindet. Dies ermöglicht
es, dass die Motordrehzahl NE annähernd konstant gehalten
wird oder dass die Motordrehzahl NE auf einen beliebigen Drehzahlwert
gesteuert wird. Anders ausgedrückt heißt dies,
dass die Hybridsteuereinrichtung 84 es ermöglicht,
dass die Motordrehzahl NE annähernd konstant ist oder dass
die Motordrehzahl NE auf einen beliebigen Drehzahlwert gesteuert
wird, während die erste Motordrehzahl NM1 auf einen beliebigen
Drehzahlwert gesteuert wird. Wie sich aus dem Geschwindigkeitsplan
gemäß 3 ergibt, kann die Hybridsteuereinrichtung 84 in der
Weise arbeiten, dass die Motordrehzahl NE während des Fahrens
des Fahrzeugs erhöht wird. In diesem Fall arbeitet die
Hybridsteuereinrichtung 84 in der Weise, dass die erste
Motordrehzahl NM1 erhöht wird, und dass sie bewirkt, dass
die zweite Motordrehzahl NM2, die mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V
(Drehzahlen der Abtriebswelle 32) gekoppelt ist, annähernd
konstant gehalten wird.
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Eine
Schaltsteuereinrichtung 86 schaltet auf der Grundlage des
Fahrzeugzustandes um zwischen den betätigten und unbetätigten
Zuständen der Schalteingriffsvorrichtungen (Schaltkupplung
C0 oder Schaltbremse B0). Dies ermöglicht es, den Schaltzustand
wahlweise umzuschalten zwischen dem stufenlosen Schaltzustand, d.
h. dem Differenzialzustand, und dem stufenweisen Schaltzustand,
d. h. dem gesperrten Zustand. Beispielsweise arbeitet die Schaltsteuereinrichtung 86 in
Abhängigkeit von dem Fahrzeugzustand, der durch das geforderte Ausgangsdrehmoment
TOUT und die Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergegeben ist, in der
Weise, dass sie bestimmt, ob der Schaltmechanismus 10 zu einem
stufenlosen Bereich gehört, um den Schaltmechanismus 10 in
den stufenlosen Schaltzustand zu versetzen, oder zu einem stufenweisen
Bereich, um den Schaltmechanismus 10 in den stufenweisen Schaltzustand
zu versetzen, wie dies zuvor in der Speichereinrichtung 100 gespeichert
worden ist und in 8 gezeigt ist. Dann werden
die Betätigung der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse
B0 und das Lösen bzw. Öffnen der Schaltkupplung
C0 veranlasst, um dadurch wahlweise den Schaltmechanismus 10 so
zu schalten, dass er sich entweder im stufenlosen Schaltzustand
oder im stufenweisen Schaltzustand befindet.
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Wenn
die Schaltsteuereinrichtung 86 bestimmt, dass sich der
Fahrzeugzustand in einem Steuerbereich mit stufenlosem Schalten
befindet, bedeutet dies, dass die Schaltsteuereinrichtung 86 an die
Hybridsteuereinrichtung 84 ein Signal abgibt, das die Hybridsteuerung
oder die stufenlose Schalsteuerung unmöglich macht oder
aufhebt. Zur gleichen Zeit erlaubt die Schaltsteuereinrichtung 86,
dass die Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82 einen vorbestimmten Schaltvorgang
zum stufenweisen Schalten ausführt, während sie
bewirkt, dass die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 betätigt
wird, wenn festgestellt wird, dass mittels der Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82 der
Schaltvorgang ausgeführt wird. Wenn dies stattfindet, ermöglicht
es die Stufen-Schaltsteuervorrichtung 82, dass der automatische
Schaltabschnitt 20 die automatische Schaltsteuerung entsprechend
dem zuvor in der Speichereinrichtung 100 gespeicherten
und beispielsweise in 8 wiedergegebenen Schaltdiagramm
ausführt, um die sieben Vorwärtsgänge
einzustellen. Die zuvor in der Speichereinrichtung 100 gespeicherte
Tabelle gemäß 2 zeigt
die Betätigungskombinationen der hydraulisch betätigten
Reibeingriffsvorrichtungen C0, C1, C2, C3, B0, B1 und B2, die bei
den zu diesem Zeitpunkt ausgeführten Schaltvorgängen
zu wählen sind. Dies heißt, dass die Gesamtheit
des Schaltmechanismus 10, d. h. der Differenzialabschnitt
und der automatische Schaltabschnitt 20, als ein sogenannter
automatischer Stufenschaltabschnitt arbeitet, in dem die Gangpositionen
entsprechend der Betätigungstabelle gemäß 2 eingestellt
werden.
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Darüber
hinaus gibt die Schaltsteuereinrichtung 86 an die hydraulische
Steuerschaltung 70 Befehle ab, aufgrund derer die Schaltkupplung
C0 und die Schaltbremse B0 gelöst bzw. geöffnet
werden. Dies erfolgt, weil dann, wenn bestimmt wird, dass der Fahrzeugzustand,
der durch das geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT und die Fahrzeuggeschwindigkeit
V wiedergegeben ist, in dem in 8 gezeigten
Bereich mit stufenlosem Schalten geblieben ist, der Differenzialabschnitt 11 in
den stufenlosen Schaltzustand gesetzt wird, damit das stufenlose Schalten
möglich ist und der Schaltmechanismus 10 als Ganzes
in den stufenlosen Schaltzustand versetzt werden kann. Gleichzeitig
gibt die Schaltsteuereinrichtung 86 ein Signal an die Hybridsteuereinrichtung 84 ab,
damit die Hybridsteuerung ausgeführt werden kann. Ferner
gibt die Schaltsteuereinrichtung 86 an die Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82 ein
Signal ab, damit das stufenlose Schalten in einer vorbestimmten
Gangposition festgelegt wird, oder ein Signal, das es ermöglicht,
dass in dem automatischen Schaltabschnitt 20 entsprechend
dem zuvor in der Speichereinrichtung 100 gespeicherten
und in 8 gezeigten Schaltdiagramm
die automatischen Schaltvorgänge ausgeführt werden.
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In
diesem Fall ermöglicht die Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82,
dass der automatische Schaltabschnitt 20 das automatische
Schalten gemäß der in 2 gezeigten
Betätigungstabelle für vier Vorwärtsgänge
ausführt, allerdings nicht die Betätigung der
Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0. Dies bedeutet, dass das
automatische Schalten in folgenden Gangpositionen erfolgt: einer
ersten Gangposition (Drehzahlverhältnis γA = 3,683),
die erreicht wird durch Betätigung der ersten Kupplung
C1 und der zweiten Bremse B2; einer zweiten Gangposition (Drehzahlverhältnis γA
= 1,909), die erreicht wird durch Betätigung der ersten
Kupplung C1 und der ersten Bremse B1; einer dritten Gangposition (Drehzahlverhältnis γA
= 1,00), die erreicht wird durch Betätigung der ersten
Kupplung C1 und der dritten Kupplung C3; und einer vierten Gangposition (Drehzahlverhältnis γA
= 0,661), die erreicht wird durch Betätigung der dritten
Kupplung C3 und der ersten Bremse B1. Mittels der Schaltsteuereinrichtung 86 wird
somit der Differenzialabschnitt 11 in den stufenlosen Schaltzustand
geschaltet, damit er als das stufenlose Getriebe arbeitet, und der
automatische Schaltabschnitt 20, der mit dem Differenzialabschnitt 11 in
Reihe verbunden ist, arbeitet als das Stufengetriebe.
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Aufgrund
dieser Funktionsweise kann eine Antriebskraft geeigneter Größe
erzielt werden, wobei gleichzeitig die in den automatischen Schaltabschnitt 20 eingegebene
Drehzahl, d. h. die Drehzahl N18 des Kraftübertragungselementes 18,
sich für jede der in dem automatischen Schaltabschnitt 20 eingestellten
Gangpositionen für den ersten bis vierten Gang stufenlos ändert.
Dies ermöglicht es, dass in jeder Gangposition das Drehzahlverhältnis
innerhalb eines Bereichs stufenlos veränderbar ist. Dementsprechend
kann das Drehzahlverhältnis zwischen benachbarten Gangpositionen
kontinuierlich stufenlos verändert werden, so dass der
Schaltmechanismus 10 als Ganzes in den stufenlosen Schaltzustand
gesetzt werden kann, um das Gesamtdrehzahlverhältnis γT
stufenlos zu erzielen.
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8 zeigt
das zuvor in der Speichereinrichtung 100 gespeicherte Schaltdiagramm
(Beziehung und Schaltkennfeld), auf dessen Grundlage der automatische
Schaltabschnitt 20 die Schaltvorgänge bestimmt,
und ist ein Beispiel für ein Schaltdiagramm, das in einem
zweidimensionalen Koordinatensystem wiedergegeben ist, zu dessen
Parametern die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Ausgangsdrehmoment
TOUT gehören, das einen in Beziehung zur Antriebskraft
stehenden Wert wiedergibt. Durchgezogene Linien in 8 geben
Hochschaltlinien wieder, und strichpunktierte Linien geben Abwärtsschaltlinien
wieder. Eine gestrichelte Linie in 8 bezeichnet
einen Grenzwert V1 der Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Grenzwert
TOUT1 des Ausgangsdrehmomentes, die benutzt werden, um zu bestimmen,
ob der stufenlose Steuerbereich oder der stufenweise Steuerbereich
einzuschalten sind. Dies heißt, dass die gestrichelte Linie
in 8 eine Hochleistungsgrenzlinie und eine Hochgeschwindigkeitsgrenzlinie
wiedergibt, die von der Grenzgeschwindigkeit V1 ausgeht und einen
vorbestimmten Grenzwert für Hochgeschwindigkeitsantrieb
wiedergibt, mittels dessen bestimmt wird, ob sich das Hybridfahrzeug
in einem Hochgeschwindigkeitsantriebsbereich befindet. Die Hochleistungsgrenzlinie
geht von dem Grenzmoment TOUT1 aus und gibt einen vorbestimmten
Grenzwert für Hochleistungsantrieb wieder, mittels dessen
der in Beziehung zur Antriebskraft stehende Wert bestimmt wird,
der für die geforderte Antriebskraft des Hybridfahrzeugs
wichtig ist, d. h. beispielsweise ein Hochleistungsantriebsbereich
und ein Antriebsbereich mit hohem Drehmoment, in denen der automatische
Schaltabschnitt 20 das Ausgangsdrehmoment TOUT bei hoher
Leistung liefert.
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Wie
eine strichdoppelpunktierte Linie in 8 zeigt,
ist bezüglich der gestrichelten Linie in 8 für
eine Hysterese gesorgt, damit eine Bestimmung zwischen dem stufenweisen
Steuerbereich und dem stufenlosen Steuerbereich erfolgen kann. Dies
heißt, dass 8 ein zuvor gespeichertes Umschaltdiagramm
(Umschaltkennfeld und Beziehung) für die Schaltsteuereinrichtung 86 wiedergibt,
anhand dessen bestimmt wird, ob auf den stufenweisen Steuerbereich
oder den stufenlosen Steuerbereich umzuschalten ist. Diese Bestimmung
erfolgt auf der Grundlage von Parametern, zu denen die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und das geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT sowie die Grenzgeschwindigkeiten
V1 und V2 und die Grenzmomente TOUT1 und TOUT2 gehören.
Ein solches Umschaltdiagramm kann als Umschaltkennfeld vorgesehen
sein und zuvor in der Speichereinrichtung 100 gespeichert
worden sein. Ferner kann das Umschaltdiagramm derart gestaltet sein,
dass es zumindest die Grenzgeschwindigkeit V1 oder das Grenzmoment
TOUT1 aufweist oder eine zuvor gespeicherte Umschaltlinie aufweist,
die mittels der Fahrzeuggeschwindigkeit V oder des geforderten Ausgangsdrehmoments
TOUT als Parameter definiert ist.
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Das
Schaltdiagramm, das Umschaltdiagramm und das Antriebsquellen-Umschaltdiagramm müssen
nicht in Form von Kennfeldern gespeichert werden, sondern können
gespeichert werden als Bestimmungsgleichung, in der eine tatsächliche
Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Grenzgeschwindigkeiten V1 und
V2 miteinander verglichen werden, oder als eine andere Bestimmungsgleichung,
in der das geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT und die Grenzmomente
TOUT1 und TOUT2 miteinander verglichen werden. In diesem Fall führt
die Schaltsteuereinrichtung 86 eine Abfrage durch, ob die
tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V die Grenzgeschwindigkeit
V1 übersteigt, wobei dann, wenn die tatsächliche
Fahrzeuggeschwindigkeit V die Grenzgeschwindigkeit V1 übersteigt,
die Schaltsteuereinrichtung 86 ermöglicht, dass
die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 betätigt
wird, so dass der Schaltmechanismus 10 in den stufenweisen
Schaltzustand versetzt wird. Ferner führt die Schaltsteuereinrichtung 86 eine
Abfrage durch, ob das geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT des automatischen Schaltabschnitts 20 das
Grenzmoment TOUT1 übersteigt, wobei dann, wenn das geforderte
Ausgangsdrehmoment TOUT des automatischen Schaltabschnitts 20 das
Grenzmoment TOUT1 übersteigt, die Schaltsteuereinrichtung 86 ermöglicht,
dass die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 betätigt
wird, so dass der Schaltmechanismus 10 in den stufenweisen
Schaltzustand gesetzt wird.
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Obwohl
in 8 auf der Ordinate das geforderte Ausgangsdrehmoment
TOUT aufgetragen ist, ist es ausreichend, wenn dieser Parameter
durch einen mit der geforderten Antriebskraft korrelierten Wert
gebildet ist. Der Ausdruck ”mit der geforderten Antriebskraft
korrelierter Wert” wird hier zur Bezeichnung eines Parameters
benutzt, der zu der geforderten Antriebskraft des Fahrzeugs in der
Beziehung ”Eins-zu-Eins” steht. Zu Beispielen
für diesen Parameter gehören nicht nur das geforderte
Antriebsdrehmoment für die Antriebsräder 32 oder
die Antriebskraft, sondern auch andere geforderte Werte. Zu den geforderten
Werten gehören das geforderte Ausgangsdrehmoment TOUT für
den automatischen Schaltabschnitt 20, das geforderte Motordrehmoment
TE und die geforderte Fahrzeugbeschleunigung G, d. h. beispielsweise
das Motordrehmoment TE, das auf der Grundlage des Fahrpedalwinkels ΘACC
oder der Drosselklappenöffnung (oder einer Ansaugluftmenge,
eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder einer Kraftstoffeinspritzmenge)
sowie der Motordrehzahl NE berechnet wird, usw. Ferner kann das Antriebsdrehmoment
berechnet werden unter Berücksichtung einer Differenzialübersetzung
oder der Radien der Antriebsräder 32 unter Bezugnahme
auf das Ausgangsdrehmoment TOUT oder dergleichen, oder es kann direkt
erfasst werden unter Verwendung eines Drehmomentsensors oder dergleichen.
Dies gilt in entsprechender Weise für die anderen vorstehend
genannten Drehmomente.
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Wenn
beispielsweise während des Fahrens des Fahrzeugs mit einer
hohen Geschwindigkeit der Schaltmechanismus 10 in den stufenlosen
Schaltzustand gesetzt wird, tritt eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
auf. Um dem zu begegnen, wird die Grenzgeschwindigkeit V1 so festgelegt,
dass der Schaltmechanismus 10 für das Fahren des
Fahrzeugs mit der hohen Geschwindigkeit in den stufenweisen Schaltzustand
gesetzt wird. Ferner wird das Grenzmoment TOUT1 bestimmt in Abhängigkeit
von der Eigenschaft des ersten Elektromotors M1, dass dieser so
ausgebildet ist, dass das Maximum der Abgabe von zu erzeugender
elektrischer Energie vermindert ist. Dies liegt daran, dass der
erste Elektromotor M1 miniaturisierte Abmessungen hat und so ausgebildet
ist, dass er während des Fahrens des Fahrzeugs mit hoher
Leistung kein Reaktionsmoment erzeugt, das der Leistung des Motors 8 in
einem Bereich bis zu einem hohen Leistungsbereich desselben entgegenwirkt.
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Wie
die in 8 dargestellte Beziehung zeigt,
ist ein stufenweiser Steuerbereich so festgelegt, dass er zu einem
Feld gehört, das einen Bereich mit hohem Drehmoment, in
dem das Ausgangsdrehmoment TOUT das vorbestimmte Grenzmoment TOUT1 übersteigt,
oder einen Bereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit abdeckt, in
dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V die vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit
V1 übersteigt. Demzufolge wird ein Antriebsmodus mit stufenweisem
Schalten ausgeführt für hohes Antriebsdrehmoment,
wobei der Motor 8 ein verhältnismäßig
hohes Drehmoment liefert, oder für einen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit
V, in dem diese verhältnismäßig hoch
ist. Ein Antriebsmodus mit stufenlosem Schalten wird ausgeführt
für niedriges Antriebsdrehmoment, wobei der Motor 8 ein
verhältnismäßig niedriges Drehmoment
liefert, oder einen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit, in dem
diese verhältnismäßig niedrig ist, d.
h. wenn der Motor 8 in einem Bereich mit normaler Leistung
arbeitet.
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Aufgrund
dieser Maßnahmen wird der Schaltmechanismus 10 während
des Fahrens des Fahrzeugs bei niedriger und mittlerer Geschwindigkeit
und bei niedriger und mittlerer Leistung in den stufenlosen Schaltzustand
gesetzt, um ein Verhalten des Fahrzeugs mit günstiger Kraftstoffausnutzung
zu gewährleisten. Ferner wird bewirkt, dass der automatische
Schaltabschnitt 20 in den Gangpositionen für vier
Gänge arbeitet, wobei der Maximalwert der mittels des ersten
Elektromotors M1 zu erzeugenden elektrischen Energie, d. h. der über
den ersten Elektromotor M1 zu übertragenden elektrischen
Energie, minimiert werden kann, wodurch eine weitere Miniaturisierung
des ersten Elektromotors M1 bzw. eines Fahrzeug-Antriebsaggregates
erreicht werden kann, das einen solchen Bestandteil aufweist.
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Während
des Fahrens des Fahrzeugs mit einer so hohen Geschwindigkeit, dass
die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Grenzgeschwindigkeit V1 übersteigt,
oder mit einer so hohen Leistung, dass das Ausgangsdrehmoment TOUT
das Grenzmoment TOUT1 übersteigt, wird der Schaltmechanismus 10 in
den stufenweisen Schaltzustand gesetzt, damit er als Stufengetriebe
arbeitet. Dies ermöglicht es, die Leistung des Motors 8 hauptsächlich über
den mechanischen Kraftübertragungsweg zu den Antriebsräder 32 zu übertragen.
Dies minimiert den Verlust bei der Umwandlung zwischen der Antriebsleistung und
elektrischer Energie, der auftritt, wenn dafür gesorgt
ist, dass der Schaltmechanismus 10 als das elektrisch gesteuerte
stufenlose Getriebe arbeitet, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert
wird.
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Der
Schaltmechanismus 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist so ausgebildet, dass er während
des stufenweisen Schaltbetriebs das Schalten zwischen den sieben
Gangpositionen für Vorwärtsfahrt ausführt,
um ein enges Verhältnis und einen weiten Drehzahlverhältnisbereich
zu haben, wie dies in 2 gezeigt ist. Dies wird erreicht durch
Kombinieren der Arbeitsweise des automatischen Schaltabschnitts 20,
der so ausgebildet ist, dass er das Schalten zwischen den vier Gangpositionen
ausführen kann, und der Arbeitsweise des Differenzialabschnitts 11,
der so ausgebildet ist, dass er das Schalten zwischen den zwei Gangpositionen ausführt.
Wie vorstehend erläutert ist, werden demzufolge das Schalten
in dem Differenzialabschnitt 11 und das Schalten in dem
automatischen Schaltabschnitt 20 gleichzeitig ausgeführt
innerhalb derselben Schaltperiode, um von der Gangposition des zweiten Ganges
zu der Gangposition des dritten Ganges zu schalten und um von der
Gangposition des vierten Ganges zu der Gangposition des fünften
Ganges zu schalten. Wie in 8 gezeigt
ist, erfolgt ein Schaltvorgang zwischen der Gangposition des zweiten Ganges
und der Gangposition des dritten Ganges, der durch eine Änderung
des Fahrzeugzustandes zwischen einem Punkt ”A” und
einem Punkt B verursacht ist, und erfolgt ein weiterer Schaltvorgang
zwischen der Gangposition des vierten Ganges und der Gangposition
des fünften Ganges, der verursacht ist durch eine Änderung
des Fahrzeugzustandes zwischen einem Punkt C und einem Punkt D.
Während dieser Schaltvorgänge werden ungefähr
zur gleichen Zeit ein Abwärtsschalten in dem Differenzialabschnitt 11 oder
dem automatischen Schaltabschnitt 20 und ein Hochschalten
im anderen dieser Abschnitte ausgeführt. Das ungefähr
zur gleichen Zeit ausgeführte Schalten für das
Abwärtsschalten im Differenzialabschnitt 11 oder
dem automatischen Schaltabschnitt 20 und das Hochschalten
im anderen dieser Abschnitte wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
als ”gleichzeitiges Schalten” bezeichnet.
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Während
des vorstehend erläuterten gleichzeitigen Schaltens führt
die Ausführung des Abwärtsschaltens im Differenzialabschnitt 11 oder
dem automatischen Schaltabschnitt 20 zu einer Erhöhung
der Motordrehzahl NE und führt zugleich die Ausführung des
Hochschaltens im anderen dieser Abschnitte zu einer Verringerung
der Motordrehzahl NE. Die Motordrehzahl NE wird somit in entgegengesetzten
Richtungen verändert. In Abhängigkeit von den
Zeitpunkten, zu denen die Schaltvorgänge in dem Differenzialabschnitt 11 und
dem automatischen Schaltabschnitt 20 ausgeführt
werden, d. h. dem Schaltverlaufszustand, mit anderen Worten von
einer geringen Abweichung zwischen diesen Zeitpunkten, schwankt die
Motordrehzahl NE, was das Risiko mit sich bringt, dass einem Fahrzeuginsassen
ein unangenehmes Gefühl in Form eines Gangwechselstoßes,
d. h. eines Schaltstoßes, vermittelt wird.
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Wenn
der Schaltmechanismus 10 als Ganzes den Hochschaltvorgang
ausführen soll, wird dadurch eine Verringerung der Motordrehzahl
NE verursacht. Abhängig von den Zeitpunkten, zu denen der Abwärtsschaltvorgang
in dem Differenzialabschnitt 11 oder dem automatischen
Schaltabschnitt 20 und der Hochschaltvorgang in dem anderen
dieser Abschnitt erfolgen, kann es dazu kommen, dass der Schaltverlaufszustand
in dem Schaltmechanismus 10 als Ganzem zeitweilig in Richtung
des Abwärtsschaltens verschoben ist, was eine Erhöhung
der Motordrehzahl NE zur Folge hat. Dies führt dazu, dass
während des Schaltens mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
eine Schwankung der Motordrehzahl NE auftritt, die eine Erhöhung
des Gangwechselstoßes zur Folge hat. Obwohl vorstehend
für das vorliegende Ausführungsbeispiel der Beispielsfall
betrachtet wird, in dem von dem Schaltmechanismus 10 als
Ganzem der Hochschaltvorgang ausgeführt wird, gilt selbstverständlich,
dass bei dem Abwärtsschalten das gleiche vorstehend beschriebene
Problem auftritt, lediglich mit der Ausnahme, dass die Schaltrichtungen
entgegengesetzt sind und dass die Motordrehzahl NE sich in den entgegengesetzten
Richtungen ändert.
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Wegen
des vorstehenden Problems ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass während des gleichzeitigen Schaltens der
erste Elektromotor M1 die Drehzahl des zweiten Drehelementes RE2
(Sonnenrad S0) steuert, um den während des gleichzeitigen
Schaltens auftretenden Schaltverlaufszustand zu steuern. Die Steuerung
der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 ermöglicht es beispielsweise,
den Schaltverlaufszustand in dem Differenzialabschnitt 11 oder
dem automatischen Schaltabschnitt 20 in Relation zu dem
Schaltverlaufszustand in dem anderen dieser Abschnitte zu steuern.
Zu diesem Zeitpunkt kann der erste Elektromotor M1 so gesteuert
werden, dass das stufenweise Schalten des Differenzialabschnitts 11 beginnt
und beendet wird innerhalb einer Trägheitsphasenperiode,
während der der automatische Schaltabschnitt das stufenweise
Schalten ausführt.
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Genauer
gesagt umfasst die Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82 (siehe 7)
eine Ermittlungseinrichtung 88 für gleichzeitiges
Schalten, eine zweite Schaltsteuereinrichtung 90, eine
Ermittlungseinrichtung 92 für die Trägheitsphase
und eine erste Schaltsteuereinrichtung 94. Dabei ermittelt
die Ermittlungseinrichtung 88 für gleichzeitiges
Schalten unter Benutzung beispielsweise der in 8 gezeigten
Beziehung und auf der Grundlage des Fahrzeugzustandes, der durch
die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Ausgangsdrehmoment
TOUT wiedergegeben ist, ob das gleichzeitige Schalten vorgeschrieben
ist. Wenn die Ermittlungseinrichtung 88 für gleichzeitiges
Schalten das Vorliegen des gleichzeitigen Schaltens feststellt,
ermöglicht die zweite Schaltsteuereinrichtung 90,
dass der automatische Schaltabschnitt 20 vorab das Schalten
von Kupplung zu Kupplung ausführt, um das gleichzeitige
Schalten zu erreichen. Die Ermittlungseinrichtung 92 für
die Trägheitsphase arbeitet in der Weise, dass sie auf der
Grundlage einer Änderung der Motordrehzahl NE oder einer Änderung
der Drehzahl N18 des Kraftübertragungselementes 18 den
Beginn der Trägheitsphase während des Schaltens
von Kupplung zu Kupplung des automatischen Schaltabschnitts 20 ermittelt.
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Wenn
die Ermittlungseinrichtung 92 für die Trägheitsphase
das Vorliegen der Trägheitsphase feststellt, ermöglicht
die erste Schaltsteuereinrichtung 94, dass die Schaltsteuereinrichtung 86 direkt oder
indirekt der hydraulischen Steuerschaltung 70 befiehlt,
das Schalten von Kupplung zu Kupplung im Differenzialabschnitt 11 zu
beginnen und abzuschließen. Dies ermöglicht es,
das gleichzeitige Schalten innerhalb des Trägheitsphasenintervalls
auszuführen, d. h. eines Intervalls, in dem sich die Motordrehzahl
NE ändert. Die Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82 führt
eine sogenannte ”verdeckte Steuerung” aus, bei
der der Differenzialabschnitt 11 das Schalten von Kupplung
zu Kupplung während des Schaltens von Kupplung zu Kupplung
des automatischen Schaltabschnitts 20 beginnt und abschließt.
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Zu
diesem Zweck steuert die Stufen-Schaltsteuereinrichtung 82 die
Zeitpunkte, zu denen die zweite Schaltsteuereinrichtung 90 das
Schalten von Kupplung zu Kupplung ausführt und die erste
Schaltsteuereinrichtung 94 das Schalten von Kupplung zu Kupplung
ausführt und die Betätigungsdrücke der Reibeingriffsvorrichtungen
gesteuert werden.
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Eine
Steuereinrichtung 96 für die erste Motordrehzahl
ermöglicht, dass der erste Elektromotor M1 während
des Betriebes der ersten Schaltsteuereinrichtung 94 die
Drehzahl des Sonnenrades S0 parallel zu einer Erhöhung
des Betätigungsdrucks der Reibeingriffsvorrichtungen steuert.
Dies ermöglicht es, dass der Differenzialabschnitt 11 das
Schalten von Kupplung zu Kupplung so ausführt, dass der Schaltverlaufszustand
während des gleichzeitigen Schaltens so gesteuert wird,
dass dadurch das Auftreten des Gangwechselstoßes unterdrückt
wird, der sich aus dem gleichzeitigen Schalten ergibt. Die Steuereinrichtung 96 für
die erste Motordrehzahl steuert den ersten Elektromotor M1 auf diejenige Drehzahl
des Sonnenrades S0, die dieses in einem Zustand im Anschluss an
das in dem Differenzialabschnitt 11 eingeleitete Schalten
von Kupplung zu Kupplung hat, so dass die verdeckte Steuerung in
geeigneter Weise ausgeführt werden kann.
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Während
dieses Vorgangs steuert die Steuereinrichtung 96 für
die erste Motordrehzahl den ersten Elektromotor M1 in Abhängigkeit
von (und synchron zu) Änderungen der Eingangsdrehzahl (der Drehzahl
N18 des Kraftübertragungselementes 18) des automatischen
Schaltabschnitts 20 während des gleichzeitigen
Schaltens. Beispielsweise ermöglicht die Steuereinrichtung 96 für
die erste Motordrehzahl, dass die Hybridsteuereinrichtung 84 die
erste Motordrehzahl NM1 so steuert, dass bewirkt wird, dass sich
die Motordrehzahl NE während des gleichzeitigen Schaltens
in der gleichen Richtung ändert.
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Dies
heißt, dass während der Trägheitsphase
eine solche Steuerung ausgeführt wird, dass sich die Motordrehzahl
NE in der gleichen Richtung ändert wie der, in der sich
die Motordrehzahl NE im Zusammenhang mit dem Schalten von Kupplung
zu Kupplung des automatischen Schaltabschnitts 20 ändert.
Kurz gesagt, naturgemäß liegt während
des gleichzeitigen Schaltens eine entgegengesetzte Beziehung vor
zwischen einer Richtung, in der sich die Motordrehzahl NE im Zusammenhang
mit dem Schalten von Kupplung zu Kupplung des automatischen Schaltabschnitts 20 ändert,
und einer Richtung, in der sich die Motordrehzahl NE im Zusammenhang
mit dem Schalten von Kupplung zu Kupplung des automatischen Schaltabschnitts 20 ändert. Die
erste Motordrehzahl NM1, d. h. die Drehzahl des Sonnenrades S0,
wird somit derart gesteuert, dass sich die Motordrehzahl NE nicht
in einer ursprünglichen Änderungsrichtung ändert,
die durch das Schalten von Kupplung zu Kupplung des Differenzialabschnitts 11 verursacht
ist.
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Genauer
gesagt steuert die Steuereinrichtung 96 für die
erste Motordrehzahl den Schaltverlaufszustand während des
gleichzeitigen Schaltens, indem eine Rückkopplungsregelung
der ersten Motordrehzahl NM1 in der Weise erfolgt, dass die Motordrehzahl
NE sich mit einer Soll-Änderungsgeschwindigkeit zu einer
Drehzahl (= (Gesamtdrehzahlverhältnis γT des Schaltmechanismus 10 nach
dem gleichzeitigen Schalten) × (Ausgangswellendrehzahl NOUT))
im Anschluss an das gleichzeitige Schalten ändert. So wie
der Ausdruck ”Soll-Änderungsgeschwindigkeit” hier
verwendet wird, bezieht er sich auf einen zuvor durch experimentelle
Untersuchungen erhaltenen Sollwert (gegebene Änderungsgeschwindigkeit),
der für jedes gleichzeitige Schalten so bestimmt ist, dass
bewirkt wird, dass sich während der Trägheitsphase
die Motordrehzahl NE in einer bestimmten Richtung (d. h. in einer Änderungsrichtung
im Zusammenhang mit dem Schalten von Kupplung zu Kupplung des automatischen
Schaltabschnitts 20) ändert in Abhängigkeit
von der Änderung der Eingangsumdrehungen, d. h. den Eingangsdrehzahlen
des automatischen Schaltabschnitts 20, um dadurch das Auftreten
des Gangwechselstoßes zu unterdrücken.
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Eine
Motorleistungsverringerungseinrichtung 98 bewirkt, dass
die Hybridsteuereinrichtung 84 die Motorleistungs-Steuervorrichtung 58 in
einen solchen Betriebszustand versetzt, dass die Leistung des Motors 8 vorübergehend
verringert wird, und zwar vorzugsweise während der gleichen
Periode wie der der Trägheitsphase, wenn die Ermittlungseinrichtung 92 für
die Trägheitsphase das Vorliegen der Trägheitsphase
feststellt. Dies ermöglicht eine weitere Verringerung des
durch das gleichzeitige Schalten bewirkten Gangwechselstoßes.
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, dass einen Hauptteil von Steuervorgängen
erläutert, die von der elektronischen Steuervorrichtung 80 auszuführen sind,
d. h. von Schaltsteuervorgängen zur Steuerung des gleichzeitigen
Schaltens für den stufenweisen Schaltzustand, die in einem
gegebenen Takt wiederholt ausgeführt werden. 10 ist ein Zeitdiagramm, das die in 9 gezeigten
Steuervorgänge erläutert und sich auf einen Beispielsfall
bezieht, bei dem in dem Schaltmechanismus 10 ein 2-3-Hochschalten auftritt.
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In 9 erfolgt
zunächst in einem Schritt (im Folgenden wird der Ausdruck ”Schritt” weggelassen) S1,
der der Ermittlungseinrichtung 88 für gleichzeitiges
Schalten entspricht, eine Abfrage, ob das gleichzeitige Schalten
auftritt. Dies heißt, dass eine Abfrage erfolgt, ob während
des Fahrens des Fahrzeugs in dem stufenweisen Schaltzustand beim
Niederdrücken des Fahrpedals zur Erhöhung der
Fahrzeuggeschwindigkeit V, um den Fahrzeugzustand so zu ändern,
wie dies durch einen Übergang zwischen den Punkten A und
B in 8 gezeigt ist, ermittelt wird, dass ein Schalten
von der Gangposition des zweiten Ganges zu der Gangposition des
dritten Ganges erfolgt. Mit anderen Worten, es erfolgt eine Abfrage,
ob von der Gangposition des zweiten Ganges zu der Gangposition des
dritten Ganges geschaltet wird.
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Wenn
die Antwort bei S1 Nein ist, wird bei S9 die andere Steuerung, d.
h. die zu der sich auf das gleichzeitige Schalten beziehenden Steuerung
zusätzliche Steuerung, ausgeführt, bzw. wird die
momentane Routine beendet.
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Wenn
die Antwort bei S1 Ja ist, führt bei S2, der der zweiten
Schaltsteuereinrichtung 90 entspricht, der automatische
Schaltabschnitt 20 das Schalten von Kupplung zu Kupplung
durch, bevor auf den Differenzialabschnitt 11 eingewirkt
wird, um das Schalten von Kupplung zu Kupplung auszuführen und
das gleichzeitige Schalten zu erreichen. Das vorliegende Ablaufdiagramm
wird beschrieben unter Bezugnahme auf einen Beispielsfall, der sich
auf das 2-3-Hochschalten bezieht. Dementsprechend wird zuerst ein
Befehl ausgegeben, aufgrund dessen der Betätigungsdruck
der Bremse B2 verringert wird, die demzufolge gelöst wird.
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Bei
dem darauffolgenden S3, der der zweiten Schaltsteuereinrichtung 90 entspricht,
wird ein Befehl zum Erhöhen des Betätigungsdrucks
der Bremse B1 ausgegeben, deren Betätigung dadurch beginnt.
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Während
der Vorgang bei S3 ausgeführt wird, sinkt die Eingangsdrehzahl
des automatischen Schaltabschnitts 20, was zur Folge hat,
dass die Motordrehzahl NE zu sinken beginnt und dadurch die Trägheitsphase
beginnt. Im Anschluss an S3 erfolgt bei S4, der der Ermittlungseinrichtung 92 für
die Trägheitsphase entspricht, eine Abfrage, die auf einem Beginn
des Sinkens der Motordrehzahl NE aufgrund der betätigten
Bremse B1 basiert, dahingehend, ob die Trägheitsphase begonnen
hat.
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Wenn
die Antwort bei S4 Nein ist, wird der Vorgang bei S4 wiederholt
ausgeführt. Wenn dagegen die Antwort bei S4 Ja ist, wird
bei S5, der der Motorleistungsverringerungseinrichtung 98 entspricht,
der Drosselstellantrieb 64 in dem Sinne betätigt,
dass er die elektronische Drosselklappe 62 schließt,
wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 in dem Sinne
betätigt, dass die Kraftstoffeinspritzmenge verringert
wird, und wird die Zündvorrichtung in dem Sinne betätigt,
dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, usw. Dies
ermöglicht es, dass der Motor 8 einen Ausgang
(beispielsweise ein Motordrehmoment) mit zeitweilig verringertem
Ausmaß liefert. Die zeitweilige Verringerung des Ausgangs
des Motors 8 bei S5 muss nicht zwangsläufig ausgeführt
werden.
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Bei
dem nachfolgenden S6, der der ersten Schaltsteuereinrichtung 94 entspricht,
wird der Differenzialabschnitt 11 veranlasst, das Schalten
von Kupplung zu Kupplung auszuführen, um das gleichzeitige
Schalten zu erreichen. Zu diesem Zweck wird ein Befehl ausgegeben,
aufgrund dessen der Betätigungsdruck der Bremse B0 gesenkt
wird, die demzufolge gelöst wird.
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Bei
dem darauffolgenden S7, der der ersten Schaltsteuereinrichtung 94 entspricht,
wird ein Befehl ausgegeben, aufgrund dessen der Betätigungsdruck der
Kupplung C0 erhöht wird, die zu schließen beginnt.
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Bei
S8, der der Steuereinrichtung 96 für die erste
Motordrehzahl entspricht und parallel zu dem Vorgang S7 ausgeführt
wird, wird der erste Elektromotor M1 so betrieben, dass er die Drehzahl
des Sonnenrades S0 in der Weise steuert, dass dadurch der Schaltverlaufszustand
während des gleichzeitigen Schaltens gesteuert wird, um
auf diese Weise das Auftreten des Gangwechselstoßes zu
unterdrücken, der durch das gleichzeitige Schalten verursacht
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der erste Elektromotor M1 in Abhängigkeit
von einer durch das Schalten von Kupplung zu Kupplung des automatischen
Schaltabschnitts 20 verursachten Änderung der
Umdrehungen des Kraftübertragungselementes 18 derart
gesteuert, dass sich die Motordrehzahl NE während der Trägheitsphase
in der gleichen Richtung ändert und dabei eine gegebene Änderungsgeschwindigkeitsrate
erreicht wird. Dies bedeutet, dass der erste Elektromotor M1 auf
die Drehzahl des Sonnenrades S0 im Anschluss an das Schalten von Kupplung
zu Kupplung des Differenzialabschnitts 11 gesteuert wird,
damit die verdeckte Steuerung in geeigneter Weise ausgeführt
werden kann.
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Beispielsweise
für das 2-3-Hochschalten erhöht der erste Elektromotor
M1 die Drehzahl des Sonnenrades S0 synchron zu dem Abfall der Drehzahl
des Kraftübertragungselementes 18. Bei dem 2-3-Hochschalten
führt der automatische Schaltabschnitt den Hochschaltvorgang
naturgemäß so aus, dass diesem ein Abfall der
Motordrehzahl NE folgt. Wenn eine Erhöhung der ersten Motordrehzahl
NM1 (Drehzahl des Sonnenrades S0) veranlasst wird, damit der Differenzialabschnitt 11 das
Abwärtsschalten einleiten kann, führt dies zu
einer Änderung der Motordrehzahl NE zu höheren
Werten. Wenn jedoch die Motordrehzahl NE während des gleichzeitigen
Schaltens für das 2-3-Hochschalten schwankt, führt
eine solche Schwankung zur Verursachung eines Gangwechselstoßes.
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In
Anbetracht dessen wird dafür gesorgt, dass die Drehzahl
des Sonnenrades S0 erhöht wird auf den Drehzahlwert im
Anschluss an das Schalten von Kupplung zu Kupplung des Differenzialabschnitts 11,
so dass die Motordrehzahl NE nicht ansteigt. Somit ist dafür
gesorgt, dass die Motordrehzahl NE sich gleichmäßig
in Richtung nach unten ändert.
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Bei
S8 führt der erste Elektromotor M1 in der vorstehend erwähnten
Synchronisiersteuerung eine Zeitsteuerung (zur Steuerung des Schaltverlaufszustandes)
aus, damit während des gleichzeitigen Schaltens die verdeckte
Steuerung in geeigneter Weise ausgeführt wird. Zur Beendigung
des gleichzeitigen Schaltens wird die bei S5 begonnene Ausgangsverringerung
(beispielsweise Verringerung des Motordrehmomentes) beendet. Ohne
Ausführung der verdeckten Steuerung kann, wenn der Differenzialabschnitt 11 und
der automatische Schaltabschnitt 20 den Schaltvorgang in
zueinander entgegengesetzten Richtungen ungefähr zu der
gleichen Zeit ausführen, der erste Elektromotor M1 ausreichen, um
die Synchronisiersteuerung so auszuführen, dass der Differenzialabschnitt 11 und
der automatische Schaltabschnitt 20 den Schaltvorgang gleichzeitig beenden
können.
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In 10 zeigt der Zeitpunkt t1 an, dass das 2-3-Hochschalten
während des gleichzeitigen Schaltens festgestellt wird.
Demzufolge wird zu einem Zeitpunkt t2 an den automatischen Schaltabschnitt 20 ein Befehl
zum Schalten von Kupplung zu Kupplung ausgegeben, bevor an den Differenzialabschnitt 11 ein Befehl
zum Schalten von Kupplung zu Kupplung ausgegeben wird, um das 2-3-Hochschalten
zu erreichen. Dies bedeutet, dass zunächst zum Zeitpunkt
t2 ein Befehl ausgegeben wird, aufgrund dessen der Betätigungsdruck
der Bremse B2 gesenkt wird und der Betätigungsdruck der
Bremse B1 erhöht wird. Dies hat zur Folge, dass zu einem
Zeitpunkt t3 die Eingangsdrehzahl des automatischen Schaltabschnitts 20 sinkt,
was bewirkt, dass die Motordrehzahl NE zu sinken beginnt. Somit
hat die Trägheitsphase begonnen.
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Mit
Beginn der Trägheitsphase sinkt das Motordrehmoment zeitweilig
während der Trägheitsphase von beispielsweise
dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t7. Zum Zeitpunkt t4 wird
ein Befehl ausgegeben, aufgrund dessen der Betätigungsdruck
der Schaltbremse B0 verringert wird, und wird ferner ein Befehl
ausgegeben, aufgrund dessen der Betätigungsdruck der Schaltkupplung
C0 erhöht wird. Um in geeigneter Weise die verdeckte Steuerung
durchzuführen, bei der der Differenzialabschnitt 11 während
der Trägheitsphase das Schalten von Kupplung zu Kupplung
beginnt und beendet, erhöht der erste Elektromotor M1 die
Drehzahl des Sonnenrades S0 parallel zu Erhöhung des Betätigungsdrucks
der Schaltbremse B0. Dieser Vorgang wird synchron zu einem Abfall
der Eingangsdrehzahl des automatischen Schaltabschnitts 20 ausgeführt.
Wie dies in einem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t5 und
t6 gezeigt ist, wird dafür gesorgt, dass die erste Motordrehzahl
NM1 ansteigt auf die Drehzahl des Sonnenrades S0 in einem Zustand
im Anschluss an das Schließen der Schaltkuppulung C0, so
dass eine Erhöhung der Motordrehzahl NE nicht auftritt.
Die Rückkopplungsregelung wird ausgeführt, um
die erste Motordrehzahl NM1 so zu steuern, dass sich die Motordrehzahl
NE mit einer Soll-Änderungsgeschwindigkeit zu der Drehzahl
im Anschluss an das gleichzeitige Schalten ändert. Dies
ermöglicht es, dass sich die Motordrehzahl NE mit einer
gleichmäßigen Verringerungsrate ändert,
wodurch der Gangwechselstoß unterdrückt wird.
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Wie
sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, steuert bei der elektronischen
Steuervorrichtung 80 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel der erste Elektromotor M1 die Drehzahl
des zweiten Drehelementes RE2 (Sonnenrad S0), wenn das gleichzeitige
Schalten ausgeführt wird, bei dem das Abwärtsschalten,
das mittels des Differenzialabschnitts 11 (erster Schaltabschnitt)
oder des automatischen Schaltabschnitts (zweiter Schaltabschnitt) ausgeführt
wird, und das Aufwärtsschatten, das mittels des anderen
dieser Abschnitte ausgeführt wird, gleichzeitig ausgeführt
werden. Dies ermöglicht es, den Schaltverlaufszustand für
das gleichzeitige Schalten richtig zu steuern, was es ermöglichen kann,
dass der Schaltmechanismus 10 in einer festgelegten Richtung
schaltet. Während des Schaltens des Schaltmechanismus 10 bewirkt
dies, dass sich die Motordrehzahl NE in der gleichbleibenden Richtung ändert,
so dass der Gangwechselstoß unterdrückt werden
kann. Wenn das gleichzeitige Schalten ausgeführt wird,
wird der erste Elektromotor M1 zur Steuerung der Drehzahl des zweiten
Drehelementes RE2 (Sonnenrad S0) betrieben, um während des
gleichzeitigen Schaltens einen der Zustände der Schaltverläufe
bezüglich des anderen der Zustände der Schaltverläufe
zu steuern. Dadurch kann einer der Schaltzustände abgestimmt
auf den anderen der Schaltzustände herbeigeführt
werden, was es ermöglicht, den Gangwechselstoß zu
unterdrücken.
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Bei
der elektronischen Steuervorrichtung 80 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel ermöglicht die
Drehzahlsteuerung des ersten Elektromotors M1 ferner, dass einer
der Zustände der Schaltverläufe relativ zu dem anderen
der Zustände der Schaltverläufe des Differenzialabschnitts 11 und des
automatischen Schaltabschnitts 20 für das gleichzeitige
Schalten gesteuert werden, wodurch es möglicht ist, dass
der Gangwechselstoß in geeigneter Weise unterdrückt
wird.
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Bei
der elektronischen Steuervorrichtung 80 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner der erste
Elektromotor M1 so gesteuert, dass das stufenweise Schalten des
Differenzialabschnitts 11 während der Trägheitsphase
des Schaltens des automatischen Schaltabschnitts 20 beginnt
und beendet wird. Demzufolge kann die durch das Schalten des Differenzialabschnitts 11 verursachte Änderung der
Drehungen, d. h. der Umdrehungen, verdeckt werden innerhalb einer
durch das Schalten des automatischen Schaltabschnitts 20 verursachten Änderung
der Umdrehungen, wodurch es möglich ist, den Gangwechselstoß in
geeigneter Weise zu unterdrücken.
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Bei
der elektronischen Steuervorrichtung 80 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner die Drehzahl
des ersten Elektromotors M1 in Abhängigkeit von der Änderung
der Anzahl der Eingangsdrehungen des automatischen Schaltabschnitts 20 gesteuert,
was es dem Schaltabschnitt 11 ermöglicht, das
Schalten während des gleichzeitigen Schaltens in einer
Weise auszuführen, die angepasst ist an den Verlauf des
in dem automatischen Schaltabschnitt 20 ausgeführten
Schaltens. Mit Beginn des Schalten des automatischen Schaltabschnitts 20 beginnt
nämlich eine Änderung der Eingangsdrehzahl des
automatischen Schaltabschnitts 20. Durch Steuern der Drehzahl
des zweiten Drehelements RE2 (Sonnenrad S0) in Abhängigkeit
von der Änderung dieser Eingangsdrehzahl kann somit der
Schaltabschnitt 11 das Schalten in einer Weise ausführen,
die dem Verlauf des in dem automatischen Schaltabschnitt 20 ausgeführten
Schaltens während des gleichzeitigen Schaltens angepasst
ist.
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Bei
der elektronischen Steuervorrichtung 80 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner der erste
Elektromotor M1 so gesteuert, dass während des gleichzeitigen
Schaltens die Motordrehzahl NE in der gleichen Richtung verändert
wird. Während des gleichzeitigen Schaltens tritt somit
keine Schwankung der Motordrehzahl auf, und ein Fahrzeuginsasse
(Fahrer) nimmt das gleichzeitige Schalten in dem Schaltmechanismus 10 insgesamt
als einen einzigen Schaltvorgang wahr, wodurch verhindert wird,
dass dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt wird.
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Bei
der elektronischen Steuervorrichtung 80 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner während
der Trägheitsphase des Schaltens des automatischen Schaltabschnitts 20 das
Ausgangsdrehmoment des Motors 8 vorübergehend
verringert, was zu einem Abfall des während des gleichzeitigen
Schaltens übertragenen Drehmomentes führt, woraus
eine weitere Verringerung des Gangwechselstoßes resultiert.
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Bei
der elektronischen Steuervorrichtung 80 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel führt ferner
der automatische Schaltabschnitt 20 das Schalten von Kupplung
zu Kupplung aus, das durchgeführt wird, indem ein Betätigungselement
auf einer Löse- bzw. Öffnungsseite gelöst
bzw. geöffnet wird und ein Betätigungselement
auf einer Betätigungsseite betätigt wird. Dies
unterdrückt auf geeignete Weise das Auftreten eines Gangwechselstoßes, wenn
das Schalten von Kupplung zu Kupplung, das es erfordert, dass das
Betätigen und das Lösen bzw. Öffnen zu
genau aufeinander abgestimmten Zeitpunkten eingeleitet werden, und
für den Gangwechselstoß verantwortlich sein kann,
gleichzeitig mit dem Schalten des Differenzialabschnitts 11 ausgeführt wird,
wodurch der Gangwechselstoß in geeigneter Weise unterdrückt
wird.
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Bei
dem Schaltmechanismus 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind der Differenzialabschnitt 11 und
der automatische Schaltabschnitt 20 in dem Kraftübertragungsweg
bzw. Triebstrang zwischen dem Motor 8 und den Antriebsrädern 32 angeordnet.
Der Differenzialabschnitt 11, der den Kraftverteilungsmechanismus 16 aufweist, der
als Differenzialmechanismus zum Verteilen des Ausgangs des Motors 8 auf
den ersten Elektromotor M1 und den automatischen Schaltabschnitt 20 arbeitet,
steuert den ersten Elektromotor M1 derart, dass erreicht wird, dass
die Motordrehzahl NE sich während des gleichzeitigen Schaltens
in der gleichen Richtung ändert. Dies führt während
des gleichzeitigen Schaltens zu einer einfachen Steuerung der Motordrehzahl
NE ohne eine Schwankung derselben. Ein Vorteil liegt somit darin,
dass unter Benutzung der Differenzialwirkung des Differenzialmechanismus mittels
des ersten Elektromotors M1 die Motordrehzahl NE auf einfache Weise
in der gleichen Richtung gesteuert werden kann.
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Als
Nächstes wird im Folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung
werden Bestandteile, die mit denen des vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiels übereinstimmen, mit gleichen
oder entsprechenden Bezugszeichen versehen, um Wiederholungen zu
vermeiden.
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[Zweites Ausführungsbeispiel}
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11 ist eine schematische Darstellung, die den
Aufbau eines Schaltmechanismus 10 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
zeigt. 12 ist eine Betätigungstabelle,
die die Beziehung zwischen Gangpositionen des Schaltmechanismus 110 und
Betätigungskombinationen von hydraulisch betätigten
Reibeingriffsvorrichtungen zeigt. 13 ist
ein Geschwindigkeitsplan, der Schaltvorgänge des Schaltmechanismus 110 erläutert.
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Wie
bei dem Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
umfasst der Schaltmechanismus 110 den Differenzialabschnitt 11,
der aus dem ersten Elektromotor M1, dem Kraftverteilungsmechanismus 16 und
dem zweiten Elektromotor M2 besteht und auf einer ersten Achse RC1
angeordnet ist, sowie einen automatischen Schaltabschnitt 114 mit
Gangpositionen für vier Vorwärtsgänge,
der auf einer zweiten Achse RC2 angeordnet ist, die parallel zu
der ersten Achse RC1 verläuft. Grund hierfür ist
eine Verkürzung der axialen Abmessung, um den Schaltmechanismus 110 in
einem Transaxle-Gehäuse (im Folgenden als ”Gehäuse” bezeichnet)
unterbringen zu können, wie es vorzugsweise bei einem Fahrzeug
vom FF(Frontmotor und Frontantrieb)-Typ eingebaut wird.
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Der
Kraftverteilungsmechanismus 16 umfasst das Planetengetriebe 24 mit
einem einzigen Planetenradsatz, das ein gegebenes Übersetzungsverhältnis ρ0
von beispielsweise ungefähr ”0,300” hat,
und die Schaltkupplung C0 sowie die Schaltbremse B0.
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Der
automatische Schaltabschnitt 114 umfasst das erste Planetengetriebe 26 mit
einen einzigen Planetenradsatz, das ein gegebenes Übersetzungsverhältnis ρ1
von beispielsweise ungefähr ”0,522” hat,
und das zweite Planetengetriebe 28 mit einem einzigen Planetenradsatz,
das ein gegebenes Übersetzungsverhältnis ρ2
von beispielsweise ungefähr ”0,309” hat.
Das erste Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebes 26 und
das zweite Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebes 28 sind
zu einer Einheit miteinander verbunden und sind wahlweise verbunden
mit dem Kraftübertragungselement 18 über die
erste Kupplung C1 und ein Paar aus einem treibenden Vorgelegerad 116 und
einem getriebenen Vorgelegerad 118 (im Folgenden bezeichnet
als ”Vorgelegeradpaar CG”) und sind ferner wahlweise über die
zweite Bremse B2 mit dem Gehäuse 112 verbunden.
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Der
erste Träger CA1 des ersten Planetengetriebes 26 ist über
die zweite Kupplung C2 und das Vorgelegeradpaar CG wahlweise verbunden
mit dem Kraftübertragungselement 18 und ist ferner
wahlweise über die dritte Bremse B3 mit dem Gehäuse 112 verbunden.
Das erste Ringrad R1 des ersten Plantetengetriebes 26 und
der zweite Träger CA2 des zweiten Planetengetriebes 28 sind
zu einer Einheit miteinander verbunden und stehen in Verbindung
mit einem Ausgangsrad 120, das als Ausgangsdrehelement
des automatischen Schaltabschnitts 114 dient. Das zweite
Ringrad R2 des zweiten Planetengetriebes 28 ist wahlweise über
die erste Bremse B1 mit dem Gehäuse 112 verbunden.
Das Ausgangsrad 120 kämmt mit einem Differenzialrad 122 des
Differenzialgetriebes (letztes Untersetzungsgetriebe) 30,
damit die Antriebskraft über ein Paar von Achswellen oder dergleichen
schließlich zu den Antriebsrädern 32 übertragen
wird. Das treibende Vorgelegerad 116 und das getriebene
Vorgelegerad 118 sind auf der ersten Achse CR1 bzw. der
zweiten Achse RC2 angeordnet und dienen als Verbindungsvorrichtung, mittels
der das Kraftübertragungselement 18 mit der ersten
Kupplung C1 sowie die zweiten Kupplung C2 in Wirkverbindung steht.
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Bei
dem derart ausgebildeten Schaltmechanismus 110 werden die
erste Schaltkupplung C0, die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung
C2, die Schaltbremse B0, die erste Bremse B1, die zweite Bremse
B2 und die dritte Bremse B3 wahlweise in der Weise betätigt
bzw. angelegt oder geschlossen, wie dies beispielsweise in der Betätigungstabelle
gemäß 2 gezeigt ist. Dies ermöglicht
es, wahlweise eine beliebige von einer Gangposition des ersten Ganges
(erste Gangposition) bis zu einer Gangposition des siebenten Ganges
(siebente Gangposition), die Rückwärts-Gangposition
(Gangposition für Rückwärtsantrieb) oder
die Neutralposition einzustellen. Der Schaltmechanismus 110 kann
somit ein Gesamtdrehzahlverhältnis γT (ein Verhältnis
der Drehzahl NIN der Eingangswelle 14 zu der Drehzahl NOUT des
Ausgangsrades 120) haben, das für jede der Gangpositionen
mit im Wesentlichen gleichem Verhältnis veränderbar
ist.
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Genauer
gesagt führt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Betätigung der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse
B0, die in den Kraftverteilungsmechanismus 16 integriert
sind, zu folgender Gestaltung des Differenzialabschnitts 11.
Der Differenzialabschnitt 11 kann nämlich nicht
nur in einen stufenlosen Schaltzustand gesetzt werden kann, damit
er als das stufenlose Getriebe arbeitet, sondern kann auch in einem
festen Schaltzustand gesetzt werden kann, damit er als ein mehrstufiges
Getriebe mit einem festen Drehzahlverhältnis arbeitet. Bei
dem Schaltmechanismus 110 ergeben somit der automatische
Schaltabschnitt 114 und der durch Betätigung der
Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den festen Schaltzustand
gesetzte Differenzialabschnitt 11 den stufenweisen Schaltzustand,
in dem der Schaltmechanismus 110 als das Stufengetriebe
arbeitet. Der automatische Schaltabschnitt 114 und der dadurch
in den stufenlosen Schaltzustand versetzte Differenzialabschnitt 11,
dass weder die Schaltkupplung C0, noch die Schaltbremse B0 betätigt
ist, ergeben den stufenlosen Schaltzustand, in dem der Schaltmechanismus 110 als
das stufenlose Getriebe arbeitet.
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Während
der Schaltmechanismus 110 die Funktion des stufenweisen
Getriebes ausführt, ermöglicht die Betätigung
der Schaltkupplung C0 der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1, dass die erste Gangposition mit einem Drehzahlverhältnis γT1
eingestellt wird, das bei einem Maximalwert von beispielsweise ungefähr ”4,241” liegt,
wie dies in 12 gezeigt ist. Durch Betätigen
der Schaltbremse B0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse
B1 kann die zweite Gangposition mit einem Drehzahlverhältnis γT2
von beispielsweise ungefähr ”2,986” eingestellt
werden, das niedriger als das der Gangposition des ersten Ganges
ist. Durch Betätigen der Schaltkupplung C0, der zweiten
Kupplung C2 und der ersten Bremse B1 kann die dritte Gangposition
mit einem Drehzahlverhältnis γT3 von beispielsweise
ungefähr ”2,111” eingestellt werden,
das niedriger als das der Gangposition des zweiten Ganges ist. Durch
Betätigen der Schaltbremse B0, der zweiten Bremse B2 und
der ersten Bremse B1 kann die vierte Gangposition mit einem Drehzahlverhältnis γT4
von beispielsweise ungefähr ”1,482” eingestellt werden,
das niedriger als das der Gangposition des dritten Ganges ist. Durch
Betätigen der Schaltkupplung C0. der ersten Kupplung C1
und der zweiten Kupplung C2 kann die fünfte Gangposition
mit einem Drehzahlverhältnis γT5 von beispielsweise
ungefähr ”1,000” eingestellt werden,
das niedriger als das der Gangposition des vierten Ganges ist. Durch
Betätigen der Schaltkupplung C0, der zweiten Kupplung C2
und der zweiten Bremse B2 kann die sechste Gangposition mit einem
Drehzahlverhältnis γT6 von beispielsweise ungefähr ”0,657” eingestellt
werden, das niedriger ist als das der Gangposition des fünften Ganges.
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Durch
Betätigen der Schaltbremse B0, der zweiten Kupplung C2
und der zweiten Bremse B2 kann die siebente Gangposition mit einem
Drehzahlverhältnis γT7 von beispielsweise ungefähr ”0,463” eingestellt
werden, das niedriger als das der Gangposition des sechsten Ganges
ist. Ferner kann durch Betätigen der ersten Kupplung C1
und der dritten Bremse B3 während des Antriebsmodus mittels
des Motors 8 und durch Betätigen der ersten Kupplung C1
und der ersten Bremse B1 während eines anderen Antriebsmodus
mittels des zweiten Elektromotors M2 die Rückwärts-Gangposition
mit einem Drehzahlverhältnis γR von beispielsweise
ungefähr ”1,917” eingestellt werden,
das bei einem Wert zwischen denen der Gangposition des dritten Ganges
und der Gangposition des vierten Ganges liegt. Wenn schließlich
der neutrale N-Zustand gewünscht ist, wird beispielsweise
nur die erste Kupplung C1 betätigt.
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Während
der Schaltmechanismus 110 die Funktion des stufenlosen
Getriebes ausführt, sind die Schaltkupplung C0 und die
Schaltbremse B0, die in der Betätigungstabelle gemäß 12 gezeigt sind, nicht betätigt, wodurch
bewirkt ist, dass der Differenzialabschnitt 11 als das
stufenlose Getriebe arbeitet. Dabei kann der automatische Schaltabschnitt 114, der
mit dem Differenzialabschnitt 11 in Reihe angeordnet ist,
als Stufengetriebe mit vier Gangpositionen arbeiten. Dies hat als
Ergebnis zur Folge, dass die in den automatischen Schaltabschnitt 114 eingegebene Drehzahl,
d. h. die Drehzahl des Kraftübertragungselementes 18,
sich stufenlos bei jeder der Gangpositionen des ersten bis vierten
Ganges des automatischen Schaltabschnitts 114 ändern
kann, so dass jede Gangposition einen Drehzahlverhältnisbereich mit stufenloser
Drehzahländerung erhalten kann. Dies ermöglicht
es, dass das Drehzahlverhältnis zwischen benachbarten Gangpositionen
stufenlos kontinuierlich veränderbar ist, so dass der Schaltmechanismus 110 als
Ganzes in der Weise arbeiten kann, dass er ein stufenlos veränderbares
Gesamtdrehzahlverhältnis γT hat.
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13 zeigt einen Geschwindigkeitsplan, in dem mit
Hilfe von Geraden die Beziehungen zwischen den Drehzahlen der Drehelemente
darstellbar sind, deren Verbindungszustände verschieden
sind für die jeweiligen Gangpositionen in dem Schaltmechanismus 110,
der aus dem Differenzialabschnitt 11, der als der stufenlose
Schaltabschnitt oder der erste Schaltabschnitt arbeitet, und dem
automatischen Schaltabschnitt 114 besteht, der als der
Stufen-Schaltabschnitt oder der zweite Schaltabschnitt arbeitet.
Die Drehelemente des Kraftverteilungsmechanismus 16 während
einer Phase, während der die Schaltkupplung C0 und die
Schaltbremse B0 unbetätigt sind, und während einer
anderen Phase, während der die Schaltkupplung C0 oder die
Schaltbremse B0 betätigt ist, drehen mit den gleichen Drehzahlen
wie denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel
beschrieben sind.
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In
dem Geschwindigkeitsplan gemäß 13 sind vier vertikale Linien Y4, Y5, Y6 und Y7
des automatischen Schaltabschnitts 114 in der Reihenfolge von
links nach rechts folgenden Elementen zugeordnet: dem ersten Sonnenrad
S1 und dem zweiten Sonnenrad S2, die dem vierten Drehelement RE4 (viertes
Element) entsprechen und miteinander verbunden sind; dem ersten
Träger CA1, der dem fünften Drehelement RE5 (fünftes
Element) entspricht; dem zweiten Träger CA2 und dem ersten
Ringrad R1, die dem sechsten Drehelement RE6 (sechstes Element)
entsprechen und miteinander verbunden sind; und dem zweiten Ringrad
R2, das dem siebenten Drehelement RE7 (siebentes Element) entspricht.
Bei dem automatischen Schaltabschnitt 114 ist ferner das
vierte Drehelement RE4 über die erste Kupplung C1 wahlweise
verbunden mit dem Kraftübertragungselement 18 und über
die zweite Bremse B2 wahlweise verbunden mit dem Gehäuse 112.
Ferner ist das fünfte Drehelement RE5 über die
zweite Kupplung C2 wahlweise mit dem Kraftübertragungselement 18 verbunden
und über die dritte Bremse B3 wahlweise mit dem Gehäuse 112 verbunden.
Das sechste Drehelement RE6 ist mit dem Ausgangsrad 120 des
automatischen Schaltabschnitts 114 verbunden, und das siebente
Drehelement RE7 ist über die erste Bremse B1 wahlweise
mit dem Gehäuse 112 verbunden.
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Bei
betätigter Schaltkupplung C0 werden die erste Kupplung
C1 und die erste Bremse B1 in dem automatischen Schaltabschnitt 114 betätigt,
wie dies in 12 gezeigt ist. Wenn dies stattfindet,
wird die Drehzahl des Ausgangsrades 120 in einem ersten Gang
wiedergegeben als Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6,
die die Drehzahl des mit dem Ausgangsrad 120 verbundenen
sechsten Drehelementes RE6 ergibt, und einer geneigten Geraden L1, die
durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, die die
Drehzahl des siebenten Drehelementes RE7 wiedergibt, und einer horizontalen
Linie X1 sowie einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie
Y4, die die Drehzahl des vierten Drehelementes RE4 wiedergibt, und
einer horizontalen Linie X2 verläuft. Die Drehzahl des
Ausgangsrades 120 in einem zweiten Gang ist wiedergegeben
als Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des
mit dem Ausgangsrades 120 verbundenen sechsten Drehelementes
RE6 wiedergibt, und einer geneigten Geraden L2, die dadurch bestimmt
ist, dass die Schaltbremse B0, die erste Kupplung C1 und die erste
Bremse B1 betätigt sind. Die Drehzahl des Ausgangsrades 120 in
einem vierten Gang ist wiedergegeben als Schnittpunkt zwischen der
vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des mit dem Ausgangsrad 120 verbundenen
sechsten Drehelementes RE6 wiedergibt, und einer geneigten Geraden
L5, die dadurch bestimmt ist, dass die Schaltbremse 30, die
zweite Kupplung C2 und die erste Bremse B1 betätigt sind.
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Die
Drehzahl des Ausgangsrades 120 in einem fünften
Gang ist wiedergegeben als Schnittpunkt zwischen der vertikalen
Linie Y6, die die Drehzahl des mit dem Ausgangsrad 120 verbundenen sechsten
Drehelementes RE6 wiedergibt, und einer Geraden L5, die dadurch
bestimmt ist, dass die Schaltkupplung C0. die erste Kupplung C1
und die zweite Kupplung C2 betätigt sind. Die Drehzahl
des Ausgangsrades 120 in einem sechsten Gang ist wiedergegeben
als Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl
des mit dem Ausgangsrad 120 verbundenen sechsten Drehelementes
RE6 wiedergibt, und einer geneigten Geraden L6, die dadurch bestimmt
ist, dass die Schaltbremse B0, die zweite Kupplung C2 und die zweite
Bremse B2 betätigt sind.
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Auch
bei dem Schaltmechanismus 110 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel werden, wie es vorstehend erläutert
ist, zum Schalten zwischen der Gangposition des zweiten Ganges und
der Gangposition des dritten Ganges und zum Schalten zwischen der
Gangposition des vierten Ganges und der Gangposition des fünften
Ganges das Abwärtsschalten in dem Differenzialabschnitt 11 oder
dem automatischen Schaltabschnitt 114 und das Hochschalten
in dem anderen dieser Abschnitte in der als ”gleichzeitiges
Schalten” definierten Weise gleichzeitig ausgeführt.
Wenn der Schaltvorgang zum Abwärtsschalten in dem Differenzialabschnitt 11 oder
dem automatischen Schaltabschnitt 114 eingeleitet wird,
führt dies zu einer Erhöhung der Motordrehzahl,
während gleichzeitig das Einleiten des Schaltvorgangs zum Hochschalten
im anderen dieser Abschnitte zu einer Verringerung der Motordrehzahl
führt. Dies bedeutet, dass selbst durch einen geringen
Zeitunterschied mit gewisser Wahrscheinlichkeit eine Schwankung
der Motordrehzahl auftritt, die dazu führt, dass ein Fahrzeuginsasse
einen Gangwechselstoß als unangenehmes Gefühl
wahrnimmt.
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Auch
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst der Schaltmechanismus 110 den
Differenzialabschnitt 11 und den automatischen Schaltabschnitt 114,
wobei das Abwärtsschalten in dem Differenzialabschnitt 11 oder
dem automatischen Schaltabschnitt 114 und das Hochschalten
in dem anderen dieser Abschnitte annähernd gleichzeitig
ausgeführt werden. Indem während dieser Periode
des gleichzeitigen Schaltens dafür gesorgt wird, dass der
erste Elektromotor M1 die Drehzahl des zweiten Drehelementes RE2
(Sonnenrad S0) steuert, kann während der Periode des gleichzeitigen
Schaltens der Schaltverlaufszustand in geeigneter Weise gesteuert
werden, was zu den gleichen vorteilhaften Wirkungen wie denen des
vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiels
führt.
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Anders
als der in 1 gezeigte Schaltmechanismus 10 ist
das vorliegende Ausführungsbeispiel derart ausgelegt, dass
der Kraftverteilungsmechanismus 16 und der automatische
Schaltabschnitt 114 nicht auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.
Dies ermöglicht es, dass der Schaltmechanismus 110 eine
weiter verringerte axiale Abmessung hat. Dadurch kann der Schaltmechanismus 110 in geeigneter
Weise bei einem FF-Fahrzeug oder einem RR-Fahrzeug in Queranordnung
angewendet werden, bei der die axiale Richtung des Schaltmechanismus üblicherweise
durch die Fahrzeugbreite beschränkt ist, das d. h. kann
der Schaltmechanismus so eingebaut werden, dass die erste Achse RC1 und
die zweite Achse RC2 parallel zur Breitenrichtung des Fahrzeugs
ausgerichtet sind. Ferner sind der Differenzialabschnitt 11 und
der automatische Schaltabschnitt 114 zwischen dem Motor 8 (Differenzialrad 122)
und dem Vorgelegeradpaar CG angeordnet, was zu einer weiteren Verringerung
der axialen Abmessung des Schaltmechanismus 110 führt. Darüber
hinaus ist der zweite Elektromotor M2 auf der ersten Achse RC1 angeordnet,
was zu einer Verringerung der axialen Abmessung der zweiten Achse RC2
führt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf die in
den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben worden
ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Weisen ausgeführt
werden.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel ist vorstehend unter Bezugnahme
auf einen in den 9 und 10 gezeigten
Beispielfall beschrieben worden, bei dem das gleichzeitige Schalten
auftritt beispielsweise bei dem 2-3-Hochschalten während
des Hochschaltvorgangs in dem automatischen Schaltabschnitt 20 und
des Abwärtsschaltvorgangs in dem Differenzialabschnitt 11.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist auf anderes gleichzeitiges
Schalten anwendbar, beispielsweise bei einem 4-5-Hochschalten, oder
auf anderes gleichzeitiges Schalten bei einem 3-2-Abwärtsschalten
und einem 5-4-Abwärtsschalten, während dessen
im automatischen Schaltabschnitt 20 der Abwärtsschaltvorgang
eingeleitet wird und in dem Differenzialabschnitt 11 der Hochschaltvorgang
eingeleitet wird.
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Dies
heißt, dass die vorliegende Erfindung anwendbar ist bei
verschiedenen Schaltvorgängen, die als das gleichzeitige
Schalten ausgeführt werden. Selbst wenn die Schaltmechanismen 10 und 110 nicht
dem dargestellten Aufbau haben, kann die vorliegende Erfindung bei
einem Fahrzeug-Antriebsaggregat angewendet werden, sofern dieses
Aggregat den ersten Schaltabschnitt und den zweiten Schaltabschnitt
mit einer Ausbildung aufweist, bei der das gleichzeitige Schalten
ausgeführt wird.
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Beispielsweise
braucht der Differenzialabschnitt 11 nicht einem solchen
Aufbau zu haben, dass zwischen dem stufenweisen Schaltzustand und dem
stufenlosen Schaltzustand umgeschaltet werden kann, und es kann
ausreichen, dass das Getriebe einen solchen Aufbau hat, dass es
zumindest als Stufengetriebe arbeitet. Ferner können beispielsweise
der Differenzialabschnitt 11 und der automatische Schaltabschnitt 20 und 114 ein
Stufengetriebe mit zwei Vorwärtsgängen sein. Obwohl
der automatische Schaltabschnitt 20 über das Kraftübertragungselement 18 in
Reihe mit dem Differenzialabschnitt 11 verbunden ist, kann
der automatische Schaltabschnitt 20 ferner eine Auslegung
mit einem Aufbau haben, zu dem beispielsweise eine Vorgelegewelle gehört,
die parallel zu der Eingangswelle 14 angeordnet ist und
auf der der automatische Schaltabschnitt 20 konzentrisch
angeordnet ist. In diesem Fall sind der Differenzialabschnitt 11 und
der automatische Schaltabschnitt 20 zum Zweck der Kraftübertragung miteinander über
einen Satz von Kraftübertragungselementen verbunden, der
beispielsweise aus einem Vorgelegeradpaar oder einer Kombination
aus Kettenrädern und einer Kette besteht.
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Bei
dem Kraftverteilungsmechanismus 16 der dargestellten Ausführungsbeispiele
ist der Träger CA0 mit dem Motor 8 verbunden und
ist das Sonnenrad S0 mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden, während
das Ringrad R0 mit dem Kraftübertragungselement 18 verbunden
ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Verbindungsbeziehungen beschränkt,
und es kommt nicht darauf an, ob der Motor 8, der erste
Elektromotor M1 und das Kraftübertragungselement 18 mit
irgendeinem der drei Elemente CA0, S0 und R0 des Planetengetriebes 24 verbunden
sind.
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Obwohl
bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der Motor 8 direkt
mit der Eingangswelle 14 verbunden ist, kann der Motor 8 mit
der Eingangswelle 14 über beispielsweise Zahnräder,
eine Antriebskette oder einen Antriebsriemen usw. in Wirkverbindung
stehen, und es besteht keine Notwendigkeit dafür, dass
diese Bestandteile konzentrisch angeordnet sind. Ferner können
bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel
das treibende Vorgelegerad 116 und das getriebene Vorgelegerad 118 ersetzt
sein durch ein Paar von Kettenrädern, über die eine
Antriebskette gespannt ist.
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Ferner
können bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
die hydraulisch betätigten Reibeingriffsvorrichtungen wie
die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 ersetzt sein durch
Eingriffsvorrichtungen vom Magnetpulvertyp, elektromagnetischen
Typ und mechanischen Typ wie Pulver(Magnetpulver)-Kupplungen, elektromagnetische
Kupplungen und Klaueneingriffskupplungen oder dergleichen.
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Obwohl
bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der zweite
Elektromotor M2 mit dem Kraftübertragungselement 18 verbunden
ist, kann der zweite Elektromotor M2 mit der Ausgangswelle 22 oder
einem Drehelement des automatischen Schaltabschnitts 20 oder 114 verbunden
sein.
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Der
Kraftverteilungsmechanismus 16, der als der Differenzialmechanismus
der dargestellten Ausführungsbeispiele dient, kann ersetzt
sein beispielsweise durch ein Differenzialgetriebe, das ein mittels
des Motors angetriebenes Ritzel sowie ein Paar von Kegelrädern
aufweist, die mit dem Ritzel kämmen und in Wirkverbindung
mit dem ersten Elektromotor M1 und dem zweiten Elektromotor M2 stehen.
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Obwohl
der Kraftverteilungsmechanismus 16 der dargestellten Ausführungsbeispiele
so ausgebildet ist, dass er ein einziges Planetengetriebe aufweist,
kann der Kraftverteilungsmechanismus zwei oder mehr Planetengetriebe
aufweisen, die in einen Nicht-Differenzialzustand (Schaltzustand
mit festen Übersetzungsverhältnissen) gesetzt
werden können, damit er als Getriebe mit drei Stufen arbeitet.
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Die
dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
sollen lediglich zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung
dienen, und die vorliegende Erfindung kann mit für den
Fachmann auf der Hand liegenden zahlreichen Abwandlungen oder Verbesserungen
ausgeführt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für
ein Fahrzeug-Antriebsaggregat, die derart ausgebildet ist, dass
ein Gangwechselstoß unterdrückt werden kann, der
während gleichzeitigen Schaltens auftritt, das von einem
ersten Schaltabschnitt und einem zweiten Schaltabschnitt ausgeführt wird.
Wenn das gleichzeitige Schalten ausgeführt wird annähernd
zu der gleichen Zeit, während der in einem Differenzialabschnitt 11 (erster
Schaltabschnitt) oder einem automatischen Schaltabschnitt (zweiter
Schaltabschnitt) ein Abwärtsschaltvorgang und in dem anderen
dieser Abschnitte ein Hochschaltvorgang ausgeführt werden,
wird dafür gesorgt, dass ein erster Elektromotor M1 eine
Drehzahl eines zweiten Drehelementes RE2 (Sonnenrad S0) steuert.
Auf diese Weise wird ein Schaltverlaufszustand bei dem gleichzeitigen
Schalten gesteuert. Dies bewirkt, dass Schaltrichtungen, d. h. Änderungen
der Motordrehzahl NE während des Schaltens eines Schaltmechanismus 10,
gleichsinnig eingestellt werden, wodurch der Gangwechselstoß unterdrückt
werden kann.
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- 8
- Motor
- 10,
110
- Schaltmechanismus
(Fahrzeug-Antriebsaggregat)
- 11
- Differenzialabschnitt
(erster Schaltabschnitt)
- 16
- Kraftverteilungsmechanismus
(Differenzialmechanismus)
- 20,
114
- automatischer
Schaltabschnitt (zweiter Schaltabschnitt)
- 32
- Antriebsrad
- 80
- elektronische
Steuervorrichtung
- M1
- erster
Elektromotor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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