DE112008001322T5 - Hybridantriebsvorrichtung - Google Patents

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DE112008001322T5
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rotary
planetary gear
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rotary element
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Withdrawn
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DE112008001322T
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English (en)
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Makoto Anjo-shi Iwanaka
Shigeki Anjo-shi Takami
Nobukazu Anjo-shi Ike
Hiroaki Anjo-shi Sanji
Miyoshi Anjo-shi Kawaguchi
Yukihiko Toyota-shi Ideshio
Shigeru Toyota-shi Okuwaki
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Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

Hybridantriebsvorrichtung, die aufweist: ein Eingangsbauteil, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein Ausgangsbauteil, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine, eine zweite drehende Elektromaschine und eine Differentialgetriebevorrichtung, die mindestens vier Drehelemente enthält, wobei die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist; und das Eingangsbauteil, das Ausgangsbauteil und die erste drehende Elektromaschine jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen der Differentialgetriebevorrichtung verbunden sind und das Ausgangsbauteil wahlweise mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung, mit denen weder das Eingangsbauteil noch die erste drehende Elektromaschine verbunden ist, verbunden sein kann.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebsvorrichtung, die ein Eingangsbauteil, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein Ausgangsbauteil, das mit Rädern verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine, eine zweite drehende Elektromaschine und eine Differentialgetriebevorrichtung mit mindestens vier Drehelementen enthält.
  • HINTERGRUND
  • In den letzten Jahren haben Hybridfahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor und eine drehende Elektromaschine (Motor oder Generator) als Antriebsquellen enthalten, unter dem Gesichtspunkt von Energieeinsparungs- und Umweltthemen Aufmerksamkeit erregt und verschiedene Konfigurationen einer Hybridantriebsvorrichtung, die dafür benutzt wird, wurden vorgeschlagen. Als ein Beispiel einer solchen Hybridantriebsvorrichtung ist eine Vorrichtung, die in Patentdokument 1 nachfolgend beschrieben wird, bekannt. Diese Vorrichtung ist eine Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung, die einen Verbrennungsmotor, ein Ausgangsbauteil, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine, eine zweite drehende Elektromaschine und einen Leistungsverzweigungs- und Zusammenführungsmechanismus enthält, der eine Planetengetriebevorrichtung enthält, die drei oder vier Drehelemente enthält. Die Vorrichtung weist eine Konfiguration auf, in der eine Drehmomentwandlerbetriebsart, in der eine Drehantriebskraft, die bezüglich einer Drehantriebskraft des Verbrennungsmotors verstärkt wird, zu dem Ausgangsbauteil übertragen wird, und eine Drehmomentverzweigungsbetriebsart, in der eine Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft des Verbrennungsmotors abgeschwächt ist, zu dem Ausgangsbauteil übertragen wird, mittels Umschalten des Eingriffs oder Lösens einer Mehrzahl von Kupplungen, die in dem Leistungsverzweigungs- und Zusammenführmechanismus vorgesehen sind, entsprechend einem Fahrzustand eines Fahrzeugs umschaltbar sind.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • In der oben beschriebenen Vorrichtung enthält mindestens die Drehmomentwandlerbetriebsart oder die Drehmomentverzweigungsbetriebsart eine Betriebsart, die einen Zustand verursacht, in dem weder die erste drehende Elektromaschine noch die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und eine der drehenden Elektromaschinen mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Folglich weist die oben beschriebene Vorrichtung die folgenden Probleme auf, wenn gefahren wird, ohne dass die Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor angefordert wird, wie z. B. während regenerativen Bremsens oder falls mit elektrischer Leistung gefahren wird, wobei in einer solchen Betriebsart nur die Antriebskraft der drehenden Elektromaschine benutzt wird.
  • Insbesondere stellt die Vorrichtung während so einem Fahren den Betrieb des Verbrennungsmotors ab und veranlasst die andere drehende Elektromaschine, die nicht mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, während des regenerativen Bremsens Elektrizität zu erzeugen und Leistungsbetrieb durchzuführen, wenn mit elektrischer Leistung gefahren wird. Dennoch veranlasst das alleinige Betreiben der anderen drehenden Elektromaschine bei solchen Betätigungen einen Zustand, bei dem die Drehantriebskraft auch zu dem Verbrennungsmotor übertragen wird, wodurch der Verbrennungsmotor gedreht wird. Demzufolge gehen regenerative Energie, die von dem Ausgangsbauteil während des regenerativen Bremsens übertragen wird, und Antriebsenergie, die von der drehenden Elektromaschine erzeugt wird, wenn mit elektrischer Leistung gefahren wird, aufgrund des Reibwiderstands im Inneren des Verbrennungsmotors verloren, wodurch ein Absinken der Energieeffizienz der Vorrichtung verursacht wird.
  • Zum Unterbinden des Energieverlusts aufgrund des Reibwiderstands im Inneren des Verbrennungsmotors, kann die andere drehende Elektromaschine, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, derart betrieben werden, dass sie die Antriebskraft derart erzeugt, dass der Verbrennungsmotor nicht gedreht wird. In dem Fall, in dem so ein Betrieb durchgeführt wird, wird dennoch, obwohl der Energieverlust aufgrund des Verbrennungsmotors unterbunden wer den kann, Energie zum Erzeugen der Antriebskraft in der anderen drehenden Elektromaschine, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, verbraucht. Dies verursacht letztendlich auch ein Abnehmen von Energieeffizienz der Vorrichtung.
  • Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hybridantriebsvorrichtung anzugeben, die eine Mehrzahl von schaltbaren bzw. umschaltbaren Betriebsarten aufweist, und die einen Energieverlust in Folge des Reibwiderstands im Inneren eines Verbrennungsmotors unterbinden kann, falls gefahren wird, ohne dass die Antriebskraft des Verbrennungsmotors angefordert wird, wie beispielsweise in jeder Betriebsart während regenerativen Bremsens und wenn mit elektrischer Leistung gefahren wird, und dadurch die Energieeffizienz verglichen mit dem Stand der Technik verbessern kann.
  • Um die oben beschriebene Aufgabe entsprechend der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist eine besondere Konfiguration einer Hybridantriebsvorrichtung, die ein Eingangsbauteil, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein Ausgangsbauteil, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine, eine zweite drehende Elektromaschine und eine Differentialgetriebevorrichtung, die mindestens vier Drehelemente enthält, enthält, derart, dass die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, und das Eingangsbauteil, das Ausgangsbauteil und die erste drehende Elektromaschine jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen der Differentialgetriebevorrichtung verbunden sind und das Ausgangsbauteil, wahlweise mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung, mit denen weder das Eingangsbauteil noch die erste drehende Elektromaschine verbunden ist, verbinden sein kann.
  • Man beachte, dass in der vorliegenden Erfindung eine „Verbindung” einen Aufbau enthält, bei dem die Drehübertragung direkt durchgeführt wird, und ebenfalls einen Aufbau enthält, bei dem die Drehübertragung indirekt über ein oder mehrere Bauteile durchgeführt wird. In der vorliegenden Erfindung wird die „drehende Elektromaschine” als ein Konzept benutzt, das sowohl einen Motor (Elektromotor), einen Generator (Elektrogenerator) als auch einen Motorgenerator, der falls notwendig, die Funktion von sowohl dem Motor als auch dem Generator übernimmt, enthält.
  • Mit dieser besonderen Konfiguration wird das Ausgangsbauteil wahlweise mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden, wodurch mindestens zwei Betriebsarten als umschaltbar enthalten sein können. In beiden der Betriebsarten ist die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden und kann folglich immer Drehantriebskraftübertragung durchführen, ohne die Differentialgetriebevorrichtung zwischen der zweiten drehenden Elektromaschine und dem Ausgangsbauteil mit einzubeziehen. Folglich kann beispielsweise die Drehantriebskraft des Ausgangsbauteils direkt zu der zweiten drehenden Elektromaschine übertragen werden, um Elektrizitätserzeugung während des regenerativen Bremsens zu verursachen, und die Drehantriebskraft, die von der zweiten drehende Elektromaschine erzeugt wird, kann direkt auf das Ausgangsbauteil zum Fahren des Fahrzeugs übertragen werden, falls mit elektrischer Leistung gefahren wird. Demzufolge wird es möglich, wenn gefahren wird, ohne dass die Antriebskraft des Verbrennungsmotors angefordert wird, das Eingangsbauteil von der Drehantriebskraft, die zwischen der zweiten drehenden Elektromaschine und dem Ausgangsbauteil übertragen wird, nicht zu drehen, wodurch ein Energieverlust aufgrund von Reibwiderstand im Inneren des Verbrennungsmotors unterbunden werden kann. Demzufolge kann die Energieeffizienz der Vorrichtung verbessert werden.
  • Es wird bevorzugt, dass ein Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, eine Drehmomentwandlerbetriebsart verursacht, in der eine Drehantriebskraft, die bezüglich einer Drehantriebskraft des Eingangsbauteils verstärkt ist, zu dem Ausgangsbauteil übertragen wird, und dass ein Zustand, in dem das Ausgangsbauteil mit dem Anderen der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, eine Drehmomentverzweigungsbetriebsart verursacht, in der eine Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft des Eingangsbauteils abgeschwächt ist, zu dem Ausgangsbauteil übertragen wird.
  • Mit dieser Konfiguration wird das Ausgangsbauteil wahlweise mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden, wodurch die Drehmomentwandlerbetriebsart, in der die Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft des Eingangsbauteils verstärkt ist, zu dem Ausgangsbauteil übertragen wird, und die Drehmomentverzweigungsbetriebsart, in der die Drehantriebskraft bezüglich der Drehantriebskraft des Eingangsbauteils abgeschwächt ist, zu dem Ausgangsbauteil übertragen wird, umschaltbar sind. Demzufolge kann auf eine geeignete Betriebsart zum effizienten Fahren des Fahrzeugs abhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs umgeschaltet werden.
  • Es wird auch bevorzugt, dass das Ausgangsbauteil derart aufgebaut ist, dass es mit beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden sein kann, und ein Zustand, in dem das Ausgangsbauteil mit beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, eine Direktverbindungsbetriebsart verursacht, in der das Eingangsbauteil, das Ausgangsbauteil und die erste drehende Elektromaschine mit identischen Geschwindigkeiten bzw. identischen Drehzahlen drehen.
  • Mit dieser Konfiguration kann zusätzlich zu den zwei Betriebsarten, die mittels des wahlweise Verbindens des Ausgangsbauteils mit einem der zwei Drehelemente der Differeritialgetriebevorrichtung realisiert werden, die Direktverbindungsbetriebsart, in der das Eingangsbauteil, das Ausgangsbauteil und die erste drehende Elektromaschine mit der gleichen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl drehen, weiter als umschaltbar enthalten sein, ohne dass eine neue mechanische Konfiguration hinzugefügt wird. Demzufolge kann eine Betriebsart, die abhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs umschaltbar ist, hinzugefügt werden, wodurch das Fahrzeug noch effizienter gefahren werden kann.
  • Es wird auch bevorzugt, dass die Direktverbindungsbetriebsart mittels Verbinden des Ausgangsbauteils mit beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung in einem Zustand, in dem die Drehzahlen der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung identisch sind, realisiert wird, falls zwischen dem Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, und dem Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit dem anderen der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, umgeschaltet wird.
  • Mit dieser Konfiguration kann Umschalten zwischen dem Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist (z. B. die Drehmomentwandlerbetriebsart) und dem Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit dem anderen der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist (z. B. der Drehmomentverzweigungsbetriebsart) ein synchrones Umschalten bzw. Synchronumschalten sein, bei dem es beinahe kein Stoß aufgrund des in Eingriff Bringens des Reibeingriffmittels und ähnliches zum Verbinden des Ausgangsbauteils mit den Drehelementen der Differentialgetriebevorrichtung gibt.
  • Es wird auch bevorzugt, dass in dem Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, ein anderes wahlweise an einem nicht drehenden Bauteil fixiert ist, und dass ein Fixierzustand eine Parallelbeschleunigungsbetriebsart bzw. Parallelschnellfahrbetriebsart auslöst, in der die Drehzahlen der ersten drehenden Elektromaschine und des Ausgangsbauteils proportional zu einer Drehzahl des Eingangsbauteils bestimmt werden, wodurch die Drehzahl des Eingangsbauteils beim Übertragen auf das Ausgangsbauteil gesteigert wird, bzw. die Drehzahl des Eingangsbauteils niedriger als die des Ausgangsbauteils ist.
  • Mit dieser Konfiguration kann in einem Fahrzustand, bei dem die Fahrlast des Fahrzeugs klein ist, wie z. B. während Fahrens mit Hochgeschwindigkeit, die Drehantriebskraft des Verbrennungsmotors auf das Ausgangsbauteil zum Fahren übertragen werden, indem auf die Parallelbeschleunigungsbetriebsart umgeschaltet wird, ohne den Betrieb der ersten und der zweiten drehenden Elektromaschine anzufordern. Demzufolge kann der Energieverlust in Folge des Betriebs der ersten und zweiten drehenden Elektromaschine in dem Fahrzustand, in dem die Fahrlast des Fahrzeugs klein ist, unterbunden gehalten werden. Weiter wird dabei die Drehzahl des Eingangsbauteils, d. h. des Verbrennungsmotors, beim Übertragen auf das Ausgangsbauteil gesteigert, wodurch die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedrig gehalten werden kann. Demzufolge kann die Energieeffizienz der Vorrichtung weiter verbessert werden.
  • Es ist auch bevorzugt, dass das Ausgangsbauteil derart aufgebaut ist, dass es sich von beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung trennen kann, und ein Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil von beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung getrennt ist, eine serielle Betriebsart auslöst, in der die Übertragung der Drehantriebskraft nicht zwischen dem Eingangsbauteil sowie der ersten drehenden Elektromaschine und dem Ausgangsbauteil sowie wie der zweiten drehenden Elektromaschine durchgeführt wird.
  • Mit dieser Konfiguration können das Eingangsbauteil sowie die erste drehende Elektromaschine und das Ausgangsbauteil sowie die zweite drehende Elektromaschine unabhängig betrieben werden. Demzufolge ist es möglich, die Drehantriebskraft des Eingangsbauteils (Verbren nungsmotor) zu der ersten drehenden Elektromaschine zu übertragen, um Elektrizitätserzeugung zu verursachen, zu bewirken, dass die zweite drehende Elektromaschine Leistungsbetrieb mittels der erzeugten elektrischen Leistung durchführt, und die Drehantriebskraft davon auf das Ausgangsbauteil zum Fahren des Fahrzeugs zu übertragen. Demzufolge kann auch in einem Zustand, bei dem die elektrische Speichermenge einer Elektrospeichervorrichtung, wie z. B. einer Batterie oder eines Kondensators, klein ist, nur die Drehantriebskraft der zweiten drehenden Elektromaschine zum Fahren über eine lange Zeitspanne auf das Ausgangsbauteil übertragen werden.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine andere besondere Konfiguration einer Hybridantriebsvorrichtung, die ein Eingangsbauteil, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein Ausgangsbauteil, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine, eine zweite drehende Elektromaschine und eine Differentialgetriebevorrichtung enthält, derart, dass die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist, die Differentialgetriebevorrichtung mindestens vier Drehelemente, ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement und ein viertes Drehelement, in der Drehzahlreihenfolge enthält, und die erste drehende Elektromaschine mit dem ersten Drehelement verbunden ist, das Eingangsbauteil mit dem dritten Drehelement verbunden ist und das Ausgangsbauteil wahlweise mit entweder dem zweiten Drehelement oder dem vierten Drehelement verbunden sein kann.
  • Man beachte, dass in der vorliegenden Erfindung „Drehzahlreihenfolge” entweder die Reihenfolge von der Hochdrehzahlseite zu der Niedrigdrehzahlseite oder die Reihenfolge von der Niedrigdrehzahlseite zu der Hochdrehzahlseite bedeutet. Es kann eine von beiden abhängig von dem Drehzustand der Differentialgetriebevorrichtung sein, aber die Reihenfolge der Drehelemente verändert sich in beiden Fällen nicht.
  • Bei dieser besonderen Konfiguration wird das Ausgangsbauteil wahlweise entweder mit dem zweiten Drehelement oder dem vierten Drehelement der Differentialgetriebevorrichtung verbunden, wodurch die Betriebsart (Drehmomentwandlerbetriebsart), in der die Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft des Eingangsbauteils verstärkt ist, auf das Ausgangsbauteil übertragen wird, und die Betriebsart (Drehmomentverzweigungsbetriebsart) in der die Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft des Eingangsbauteils abgeschwächt ist, auf das Ausgangsbauteil übertragen wird, als umschaltbar enthalten sein können. Demzufolge kann die Betriebsart auf eine geeignete Betriebsart zum effizienten Fahren des Fahrzeugs abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs umgeschaltet werden. In beiden Betriebsarten ist die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden und kann folglich immer Drehantriebskraftübertragung durchführen, ohne dass die Differentialgetriebevorrichtung zwischen der zweiten drehenden Elektromaschine und dem Ausgangsbauteil mit einbezogen wird. Folglich kann beispielsweise die Drehantriebskraft des Ausgangsbauteils direkt auf die zweite drehende Elektromaschine zum Verursachen von Elektrizitätserzeugung während regenerativen Bremsens übertragen werden und die Drehantriebskraft, die von der zweiten drehende Elektromaschine erzeugt wird, kann direkt auf das Ausgangsbauteil zum Fahren des Fahrzeugs, wenn mit elektrischer Leistung gefahren wird, übertragen werden. Demzufolge wird es möglich, falls gefahren wird, ohne dass die Antriebskraft des Verbrennungsmotors angefordert wird, das Eingangsbauteil mittels der Drehantriebskraft, die zwischen der zweiten drehenden Elektromaschine und dem Ausgangsbauteil übertragen wird, nicht zu drehen, wodurch der Energieverlust aufgrund von Reibwiderstand im Inneren des Verbrennungsmotors unterbunden werden kann. Demzufolge kann die Energieeffizienz der Vorrichtung verbessert werden.
  • Es wird bevorzugt, dass das Ausgangsbauteil gleichzeitig sowohl mit dem zweiten Drehelement als auch dem vierten Drehelement verbunden werden kann.
  • Mit dieser Konfiguration wird das Ausgangsbauteil gleichzeitig sowohl mit dem zweiten Drehelement als auch dem vierten Drehelement verbunden, wodurch alle Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung mit der gleichen Drehzahl gedreht werden können. Demzufolge kann die Direktverbindungsbetriebsart, in der das Eingangsbauteil, das Ausgangsbauteil und die drehende Elektromaschine mit der gleichen Drehzahl drehen, realisiert werden.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Ausgangsbauteil wahlweise mit dem zweiten Drehelement mittels einer ersten Kupplung verbunden ist und wahlweise mit dem vierten Drehelement mittels einer zweiten Kupplung verbunden ist.
  • Es ist auch bevorzugt, dass das zweite Drehelement wahlweise mittels einer Bremse an einem nicht drehenden Bauteil fixiert ist.
  • Bei dieser Konfiguration ist das zweite Drehelement an dem nicht drehenden Bauteil mittels der Bremse fixiert und das Ausgangsbauteil ist mit dem vierten Drehelement verbunden, wodurch die Parallelbeschleunigungsbetriebsart realisiert werden kann, in der die Drehzahlen der ersten drehenden Elektromaschine und des Ausgangsbauteils proportional zu der Drehzahl des Eingangsbauteils bestimmt werden, was die Drehzahl des Eingangsbauteils beim Übertragen auf das Ausgangsbauteil erhöht.
  • Es wird auch bevorzugt, dass das Ausgangsbauteil gleichzeitig von sowohl dem zweiten Drehelement als auch dem vierten Drehelement getrennt werden kann.
  • Bei dieser Konfiguration wird das Ausgangsbauteil gleichzeitig sowohl von dem zweiten Drehelement als auch dem vierten Drehelement getrennt, wodurch die serielle Betriebsart realisiert werden kann, in der die Übertragung der Drehantriebskraft zwischen dem Eingangsbauteil sowie der ersten drehenden Elektromaschine und dem Ausgangsbauteil sowie der zweiten drehenden Elektromaschine nicht durchgeführt wird.
  • Als besondere Konfiguration der Differentialgetriebevorrichtung, die oben beschrieben wurde, ist beispielsweise die folgende Konfiguration bevorzugt. Das heißt, es ist bevorzugt, dass die Differentialgetriebevorrichtung mittels eines ersten Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart und eines zweiten Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart, die jeweils drei Drehelemente, ein Sonnenrad bzw. ein Sonnenzahnrad, einen Träger und ein Hohlrad bzw. Hohlzahnrad, enthalten, aufgebaut ist, und dass das erste Drehelement mittels des Sonnenrads des ersten Planetengetriebemechanismus und des Sonnenrads des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen Drehen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist, das zweite Drehelement mittels des Trägers des ersten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, das dritte Drehelement mittels des Hohlrads bzw. Ringrads des ersten Planetengetriebemechanismus und des Trägers des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen Drehen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist, und das vierte Drehelement mittels des Hohlrads des zweiten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist.
  • Bei dieser Konfiguration, in dem Fall, in dem eine Kupplung zum wahlweise Verbinden des Ausgangsbauteils entweder mit dem zweiten Drehelement oder dem vierten Drehelement der Differentialgetriebevorrichtung vorgesehen ist, kann die Kupplung einfach auf einer Außenum fangsseite der Differentialgetriebevorrichtung angeordnet sein. Demzufolge kann die gesamte Länge der Vorrichtung verkürzt werden.
  • Alternativ ist es bevorzugt, dass die Differentialgetriebevorrichtung mittels einer Planetengetriebevorrichtung in Ravigneaux-Bauart aufgebaut ist, die vier Drehelemente, ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad, enthält, und dass das erste Drehelement mittels des ersten Sonnenrads aufgebaut ist, das zweite Drehelement mittels des Trägers aufgebaut ist, das dritte Drehelement mittels des Hohlrads aufgebaut ist und das vierte Drehelement mittels des zweiten Sonnenrads aufgebaut ist.
  • Man beachte, dass in der vorliegenden Erfindung bezüglich des „Planetengetriebemechanismus”, der drei Drehelemente, das Sonnenrad, den Träger und das Hohlrad, enthält, eine Vorrichtung, die mittels des Planetengetriebemechanismus allein oder mittels Kombinierens einer Mehrzahl solcher Planetengetriebemechanismen erhalten wird, die „Planetengetriebevorrichtung” genannt wird.
  • Bei dieser Konfiguration kann die Anzahl der Teile der Differentialgetriebevorrichtung reduziert werden und die gesamte Länge der Differentialgetriebevorrichtung kann verkürzt werden.
  • Alternativ ist es bevorzugt, dass die Differentialgetriebevorrichtung mittels eines Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart und eines zweiten Planetengetriebemechanismus in Doppelplanetenbauart, die jeweils drei Drehelemente, ein Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad, aufweisen, aufgebaut ist, und dass das erste Drehelement mittels des Sonnenrads des ersten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, das zweite Drehelement mittels des Sonnenrads des zweiten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, das dritte Drehelement mittels des Trägers des ersten Planetengetriebemechanismus und des Hohlrads des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen Drehen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist, und das vierte Drehelement mittels des Hohlrads des ersten Planetengetriebemechanismus und des Trägers des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen Drehen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
  • Bei dieser Konfiguration ist das Drehelement, das integral mit dem Eingangsbauteil dreht, auf dem Außenumfang der Differentialgetriebevorrichtung angeordnet, wodurch Hilfsvorrichtun gen, wie eine Ölpumpe, die mittels Drehantriebskraft des Eingangsbauteils angetrieben wird, auf der Außenumfangsseite der Differentialgetriebevorrichtung angeordnet sein können. Demzufolge wird die Anordnung der Hilfsvorrichtungen einfach und der begrenzte Raum für eine Vorrichtungsanordnung kann effektiv genutzt werden.
  • Es wird auch bevorzugt, dass die zweite drehende Elektromaschine wahlweise von dem Ausgangsbauteil getrennt sein kann.
  • Bei dieser Anordnung, in dem Fall, in dem die Drehantriebskraft der zweiten drehenden Elektromaschine nicht notwendig ist, kann die zweite drehende Elektromaschine von dem Ausgangsbauteil getrennt werden. Demzufolge kann der Energieverlust, der von der zweiten drehenden Elektromaschine, die mittels der Drehantriebskraft des Ausgangsbauteils angetrieben wird, unterbunden werden. Dadurch kann die Energieeffizienz der Vorrichtung weiter verbessert werden.
  • Man beachte, dass in allen oben beschriebenen Konfigurationen die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil direkt oder über einen Getriebemechanismus verbunden sein kann.
  • In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Getriebemechanismus ein Reduktionsgetriebemechanismus oder ein Getriebestufenwechselmechanismus, der eine Mehrzahl von Schaltgetriebestufen aufweist, ist.
  • Bei dieser Konfiguration kann die Drehantriebskraft der zweiten drehenden Elektromaschine mit einem vorbestimmten Drehzahlreduktionsübersetzungsverhältnis reduziert werden, um auf das Ausgangsbauteil übertragen zu werden, oder mit einer Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen verstellt werden, um auf das Ausgangsbauteil übertragen zu werden. Demnach ist es möglich eine Größenreduzierung der zweiten drehenden Elektromaschine zu erreichen, während die Bedürfnisse auf der Fahrzeugseite bezüglich des Ausmaßes der Drehantriebskraft, die auf das Ausgangsbauteil übertragen werden soll, erfüllt werden.
  • Es ist auch bevorzugt, dass der Getriebestufenwechselmechanismus mindestens vier Drehelemente, ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement und ein vier tes Drehelement in Drehzahlreihenfolge, enthält, und dass die zweite drehende Elektromaschine mit dem ersten Drehelement des Getriebestufenwechselmechanismus verbunden ist, das Ausgangsbauteil mit dem zweiten Drehelement des Getriebestufenwechselmechanismus verbunden ist, und das dritte Drehelement und das vierte Drehelement des Getriebestufenwechselmechanismus jeweils wahlweise an einem nicht drehenden Bauteil mittels einer Bremse fixiert sind.
  • Bei dieser Konfiguration kann die Drehantriebskraft der zweiten drehenden Elektromaschine mit mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlreduktionsübersetzungsverhältnissen reduziert werden, um auf das Ausgangsbauteil übertragen zu werden. Mittels Lösens der Bremsen von sowohl dem dritten Drehelement als auch dem vierten Drehelement des Getriebestufenwechselmechanismus kann die zweite drehende Elektromaschine von dem Ausgangsbauteil getrennt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist eine Strukturdarstellung einer Hybridantriebsvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Darstellung, die die Systemkonfiguration der Hybridantriebsvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist eine Darstellung, die eine Betriebstabelle entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 4 ist ein Drehzahldiagramm in einer Drehmomentwandlerbetriebsart entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • 5 ist ein Drehzahldiagramm in einer Direktverbindungsbetriebsart entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • 6 ist ein Drehzahldiagramm in einer Drehmomentverzweigungsbetriebsart entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • 7 ist ein Drehzahldiagramm in einer Parallelbeschleunigungsbetriebsart entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • 8 ist ein Drehzahldiagramm in einer seriellen Betriebsart entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • 9 ist ein Drehzahldiagramm eines koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • 10 ist eine Strukturdarstellung einer Hybridantriebsvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist ein Diagramm, das eine Betriebstabelle eines Getriebestufenwechselmechanismus entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 12 ist ein Drehzahldiagramm des Getriebestufenwechselmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform.
  • 13 ist eine Strukturdarstellung einer Hybridantriebsvorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 14 ist eine Strukturdarstellung einer Hybridantriebsvorrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15 ist eine Strukturdarstellung einer Hybridantriebsvorrichtung entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 16 ist eine Strukturdarstellung einer Hybridantriebsvorrichtung entsprechend einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • BESTE ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • 1. Erste Ausführungsform
  • Zuerst wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Strukturdarstellung, die eine Konfiguration einer Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform zeigt. Man beachte, dass auf die Konfiguration der unteren Hälfte, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse ist, in 1 verzichtet wird. 2 ist eine schematische Darstellung, die eine Systemkonfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform zeigt. Man beachte, dass in 2 doppelt durchgezogene Linien Übertragungswege der Drehantriebskraft zeigen, doppelt unterbrochene Linien Übertragungswege von elektrischer Leistung zeigen und weiße Pfeile den Fluss des Hydrauliköls zeigen. Durchgezogene Linienpfeile zeigen Übertragungswege verschiedener Information.
  • Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, enthält die Hybridantriebsvorrichtung H eine Eingangswelle I, die mit einem Verbrennungsmotor E verbunden ist, eine Ausgangswelle O, die mit den Rädern W verbunden ist, einen ersten Motorgenerator MG1, einen zweiten Motorgenerator MG2 und eine Planetengetriebevorrichtung PG als eine Differentialgetriebevorrichtung, die mindestens vier Drehelemente enthält. In dieser Ausführungsform ist die Planetengetriebevorrichtung PG mittels Kombinieren zweier Planetengetriebemechanismen PG1 und PG2 in Einzelplanetenbauweise aufgebaut. Die Planetengetriebevorrichtung PG ist so aufgebaut, dass die Eingangswelle I, die Ausgangswelle O und der erste Motorgenerator MG1 jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen verbunden sind, und dass die Ausgangswelle O wahlweise mit einem von zwei Drehelementen, mit denen weder die Eingangswelle I noch der erste Motorgenerator MG1 verbunden sind, verbunden werden kann. Der zweite Motorgenerator MG2 ist mit der Ausgangswelle O über einen koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG verbunden. Diese Elemente sind in einem Antriebsvorrichtungsgehäuse Dc (im Weiteren einfach als „Gehäuse Dc” bezeichnet) untergebracht, das als ein nicht-drehendes Bauteil, das an einem Fahrzeugaufbau fixiert ist, dient. Man beachte, dass in dieser Ausführungsform der erste Motorgenerator MG1 einer „ersten drehenden Elektromaschine” der vorliegenden Erfindung entspricht und der zweite Motorgenerator MG2 einer „zweiten drehenden Elektromaschine” der vorliegenden Erfindung entspricht. Die Eingangswelle I entspricht einem „Eingangsbauteil” der vorliegenden Erfindung und die Ausgangswelle O entspricht einem „Ausgangsbauteil” der vorliegenden Erfindung.
  • 1-1. Aufbau von Komponenten der Hybridantriebsvorrichtung
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, ist die Eingangswelle I mit dem Verbrennungsmotor E verbunden. Der Verbrennungsmotor E ist eine Wärmekraftmaschine, die mittels der Verbrennung von Kraftstoff angetrieben wird, für die verschiedenen bekannten Verbrennungsmotoren, wie z. B. ein Ottomotor oder ein Dieselmotor benutzt werden können. In diesem Beispiel ist die Eingangswelle I integral mit einer Ausgangsdrehwelle, wie beispielsweise einer Kurbelwelle, des Verbrennungsmotors E verbunden. Man beachte, dass eine Konfiguration, in der die Eingangswelle I mit der Ausgangsdrehwelle des Verbrennungsmotors E über einen Dämpfer, eine Kupplung oder ähnliches dazwischen verbunden ist, auch bevorzugt wird. Wie in 2 gezeigt, ist die Ausgangswelle O mit den Rädern W so verbunden, dass sie die Drehantriebskraft über eine Differentialvorrichtung 17 und ähnliches dorthin übertragen kann. Bei diesem Beispiel sind die Eingangswelle I und die Ausgangswelle O koaxial angeordnet. Dies ist eine Anordnung, die beispielsweise bevorzugt für einen Frontverbrennungsmotor-Heckradantriebs(FR)-Bauartfahrzeug benutzt wird.
  • Wie in 1 gezeigt, enthält der erste Motorgenerator MG1 einen Stator St1, der an dem Gehäuse Dc fixiert ist, und einen Rotor Ro1, der drehbar innerhalb des Stators St1 in einer Radialrichtung davon gehalten wird. Der Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 ist zum integralen Drehen mit einem Sonnenrad bzw. Sonnenzahnrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und einem Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden, die die Planetengetriebevorrichtung PG darstellen. Der zweite Motorgenerator MG2 enthält einen Stator St2, der an dem Gehäuse Dc fixiert ist, und einen Rotor Ro2, der drehbar auf der innerhalb des Stators St2 in einer Radialrichtung davon gehalten wird. Der Rotor Ro2 des zweiten Motorgenerators MG2 ist zum integralen Drehen mit einem Sonnenrad s3 des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG, der mittels eines Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, verbunden. Wie in 2 gezeigt, sind der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 elektrisch mit einer Batterie 11, die als eine elektrische Speichervorrichtung dient, über einen Inverter 12 verbunden. Man beachte, dass die Batterie 11 ein Beispiel für die elektrische Speichervorrichtung ist, und dass es auch möglich ist, eine andere elektrische Speichervorrichtung, wie z. B. einen Kondensator zu benutzen, oder eine Mehrzahl von Bauarten von elektrischen Speichervorrichtungen zusammen zu benutzen. Der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 können eine Funktion als ein Motor (Elektromotor), der elektrische Leistungsversorgung zum Erzeugen von Leistung erhält, und eine Funktion als ein Generator (Elektrogenerator), der Leistungsversorgung zum Erzeugen elektrischer Leistung erhält, durchführen.
  • Wie später beschrieben wird, funktioniert der erste Motorgenerator MG1 als ein Reaktionskraftempfänger der Drehantriebskraft der Eingangswelle I (d. h., des Verbrennungsmotors E) in zwei Betriebsarten, einer Drehmomentwandlerbetriebsart und einer Drehmomentverzweigungsbetriebsart, die später beschrieben werden. In jeder dieser Betriebsarten, enthaltend die zwei Betriebsarten, funktioniert der erste Motorgenerator MG1, abhängig von der Beziehung der Drehrichtung und der Richtung der Drehantriebskraft, als der Generator oder der Motor. Der zweite Motorgenerator MG2 funktioniert in einem Zustand hauptsächlich als der Motor, in dem der erste Motorgenerator MG1 als der Generator funktioniert, und funktioniert in einem Zustand als der Generator, in dem der erste Motorgenerator MG1 als der Motor funktioniert. Man beachte, dass der zweite Motorgenerator MG2 während regenerativen Bremsens zum Verzögern bzw. Abbremsen des Fahrzeugs als der Generator funktioniert. In dem Fall, in dem sie als der Generator funktionieren, liefern der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 erzeugte elektrische Leistung zu der Batterie 11, um sie zu laden, oder liefern die elektrische Leistung zu dem anderen Motorgenerator MG1, MG2, der als der Motor funktioniert, wodurch der dazu veranlasst wird, Leistungsbetrieb durchzuführen. In dem Fall, in dem sie als Motor funktionieren, führen der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 Leistungsbetrieb mit der Batterie 11, die geladen ist, oder mittels des Erhaltens der elektrischen Leistung, die von dem anderen Motorgenerator MG1, MG2, der als der Generator funktioniert, erzeugt wurde, durch. Der Betrieb des ersten Motorgenerators MG1 und des zweiten Motorgenerators MG2 wird mittels des Inverters 12 gemäß einer Steueranweisung von einer Steuervorrichtung ECU durchgeführt.
  • In dieser Ausführungsform ist die Planetengetriebevorrichtung PG mittels Kombinieren des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 mit dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 aufgebaut. Die Planetengetriebevorrichtung PG entspricht einer Differentialgetriebevorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Planetengetriebevorrichtung PG enthält vier Drehelemente und ist derart aufgebaut, dass die Eingangswelle I, die Ausgangswelle O und der erste Motorgenerator MG1 jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen verbunden sind, und dass die Ausgangswelle O wahlweise mit einem der zwei Drehelemente, mit denen weder die Eingangswelle I noch der erste Motorgenerator MG1 verbunden ist, verbunden werden kann. Im Weiteren wird die Konfiguration von jedem der Planetengetriebemechanismen PG1 und PG2 detailliert erklärt.
  • Wie in 1 gezeigt, ist der erste Planetengetriebemechanismus PG1 ein Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauweise, der koaxial mit der Eingangswelle I und der Ausgangswelle O angeordnet ist. Das heißt, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 enthält als Drehelemente einen Träger ca1, der eine Mehrzahl von Planetenrädern bzw. Planetenzahnrädern hält, und das Sonnenrad s1 und ein Hohlrad bzw. Hohlzahnrad r1, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Sonnenrad s1 ist zum integralen Drehen mit dem Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und dem Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 verbunden. Der Träger ca1 ist wahlweise mit der Ausgangswelle O über eine erste Kupplung C1 verbunden und ist wahlweise mittels einer ersten Bremse B1 an dem Gehäuse Dc fixiert. Das Hohlrad r1 ist zum integralen Drehen mit einem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und der Eingangswelle I verbunden.
  • Der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 ist ein Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauweise, der koaxial mit der Eingangswelle I und der Ausgangswelle O angeordnet ist. Das heißt, der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 enthält als die Drehelemente den Träger ca2, der eine Mehrzahl von Planetenrädern hält, und das Sonnenrad s2 und ein Hohlrad r2, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Sonnenrad s2 ist zum integralen Drehen mit dem Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und dem Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 verbunden. Der Träger ca2 ist zum integralen Drehen mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und der Eingangswelle I verbunden. Das Hohlrad r2 ist wahlweise mit der Ausgangswelle O über eine zweite Kupplung C2 verbunden.
  • Die Planetengetriebevorrichtung PG ist derart aufgebaut, dass sie insgesamt vier Drehelemente mittels Verbinden von zwei von drei Drehelementen, die sowohl in dem ersten Planetengetriebemechanismus PG1 als auch dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 enthalten sind, zum integralen Drehen miteinander enthält und integral betreibt. Die vier Drehelemente sind ein erstes Drehelement e1, ein zweites Drehelement e2, ein drittes Drehelement e3 und ein viertes Drehelement e4 in Drehzahlreihenfolge. In dieser Ausführungsform entsprechen das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die integral miteinander drehen, dem ersten Drehelement e1 der Planetengetriebevorrichtung PG. Der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 entspricht dem zweiten Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG. Das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und der Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die integral miteinander drehen, entsprechen dem dritten Drehelement e3 der Planetengetriebevorrichtung PG. Das Hohlrad r2 der zweiten Planetengetriebevorrichtung PG2 entspricht dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG.
  • Demnach ist der Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 zum integralen Drehen mit dem ersten Drehelement e1 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden, und die Eingangswelle I ist zum integralen Drehen mit dem dritten Drehelement e3 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden. Die Ausgangswelle O ist aufgebaut, dass sie wahlweise mit dem zweiten Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels der ersten Kupplung C1 verbunden wird, und dass sie wahlweise mit dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels der zweiten Kupplung C2 verbunden wird, wodurch sie sich wahlweise mit dem zweiten Drehelement e2 oder dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG verbinden kann. Die Ausgangswelle O kann gleichzeitig sowohl mit dem zweiten Drehelement e2 als auch dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels in Eingriff Bringens von sowohl der ersten Kupplung C1 als auch der zweiten Kupplung C2 verbunden werden. Weiter kann die Ausgangswelle O gleichzeitig von sowohl von dem zweiten Drehelement e2 als auch dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels Lösens sowohl der ersten Kupplung C1 als auch der zweiten Kupplung C2 getrennt werden. Man beachte, dass das zweite Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG wahlweise an dem Gehäuse Dc mittels der ersten Bremse B1, wie oben beschrieben, fixiert wird.
  • Der koaxiale Reduktionsgetriebemechanismus RG ist mittels eines Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauweise, der koaxial mit der Eingangswelle I und der Ausgangswelle O angeordnet ist, aufgebaut. Das heißt, der koaxiale Reduktionsgetriebemechanismus RG enthält als die Drehelemente einen Träger ca3, der eine Mehrzahl von Planeten bzw. Planetenrädern hält, und das Sonnenrad s3 und ein Hohlrad r3, die jeweils mit den Planeten kämmen. Das Sonnenrad s3 ist zum integralen Drehen mit dem Rotor Rot des zweiten Motorgenerators MG2 verbunden. Der Träger ca3 ist an dem Gehäuse Dc fixiert. Das Hohlrad r3 ist zum integralen Drehen mit der Ausgangswelle O verbunden. Entsprechend ist der zweite Motorgenerator MG2 mit der Ausgangswelle O über den koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG verbunden. Drei Drehelemente des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG sind das erste Drehelement e1, das zweite Drehelement e2 und das dritte Drehelement e3 in Drehzahlreihenfolge. Das Sonnenrad s3 entspricht dem ersten Drehelement e1, der Träger ca3 entspricht dem zweiten Drehelement e2 und das Hohlrad r3 entspricht dem dritten Drehelement e3. Der koaxiale Reduktionsgetriebemechanismus RG wird auf ein Übersetzungsverhältnis eingestellt (d. h., ein Zähneanzahlverhältnis des Sonnenrads s3 und des Hohlrads r3, das gleich der Zähneanzahl des Sonnenrads s3 geteilt durch die Zähneanzahl des Hohlrads r3 ist), mittels des die Drehzahl des Sonnenrads s3 reduziert und auf das Hohlrad r3 übertragen wird, in einem Zustand, in dem der Träger ca3 so fixiert ist, dass er sich nicht dreht. Entsprechend reduziert der koaxiale Reduktionsgetriebemechanismus RG die Drehzahl bzw. Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 mit einem bestimmten Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis bzw. Drehzahlreduktionsverhältnis, um auf die Ausgangswelle O übertragen zu werden. In dieser Ausführungsform entspricht der koaxiale Reduktionsgetriebemechanismus RG einem Getriebemechanismus der vorliegenden Erfindung.
  • Wie oben beschrieben, enthält die Hybridantriebsvorrichtung H die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2 und die erste Bremse B1 als Reibeingriffselemente. Als die Reibeingriffselemente können eine Mehrscheibenkupplung und eine Mehrscheibenbremse, die beide mittels Hydraulikdrucks betätigt werden, benutzt werden. In 2 sind die jeweiligen Reibeingriffselemente in der Planetengetriebevorrichtung PG enthalten, aber in der Zeichnung wurden sie weggelassen. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird der Hydraulikdruck, der zu den Reibeingriffselementen (d. h., der Planetengetriebevorrichtung PG) geliefert wird, mittels einer Hydraulikdrucksteuervorrichtung 13, die gemäß den Steueranweisungen von der Steuervorrichtung ECU funktioniert, gesteuert. Das Liefern des Hydrauliköls zu der Hydraulikdrucksteuervorrichtung 13 wird von einer mechanischen Ölpumpe 14 durchgeführt, während der Verbrennungsmotor E in Betrieb ist, und wird von einer Elektroölpumpe 15 durchgeführt, während der Verbrennungsmotor E abgeschaltet ist. Die mechanische Ölpumpe 14 wird von der Drehantriebskraft der Eingangswelle I angetrieben. Die Elektroölpumpe 15 wird mittels elektrischer Leistung (der Versorgungsweg von dieser ist in der Zeichnung weggelassen), die von der Batterie 11 über einen Elektroölpumpeninverter 16 geliefert wird, angetrieben.
  • Man beachte, dass, wie in 1 gezeigt, die Drehelemente der Planetengetriebevorrichtung PG, die mit der Ausgangswelle O mittels der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 verbunden sind, in dieser Ausführungsform der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 sind. Folglich können die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 einfach auf der äußeren Umfangsseite der Planetengetriebevorrichtung PG angeordnet werden, indem lediglich die Bauteile, die integral mit dem Träger ca1 drehen, bis zur äußeren Umfangsseite der Planetengetriebevorrichtung PG verlängert werden. Indem die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 auf der Außenumfangsseite der Planetengetriebevorrichtung PG auf diese Weise angeordnet werden, ist es möglich die gesamte Länge der Hybridantriebsvorrichtung H in der Axialrichtung zu verkürzen.
  • 1-2. Konfiguration des Steuersystems der Hybridantriebsvorrichtung
  • Wie in 2 gezeigt, benutzt die Steuervorrichtung ECU Information, die von Sensoren Se1 bis Se7, die in entsprechenden Bereichen des Fahrzeugs vorgesehen sind, erlangt wird, zum Durchführen der Betriebssteuerung der jeweiligen Reibeingriffselemente C1, C2 und B1 der Planetengetriebevorrichtung PG (siehe 1), der Elektroölpumpe 15, und ähnliches, über den Verbrennungsmotor E, den ersten Motorgenerator MG1, den zweiten Motorgenerator MG2 und die Hydraulikdrucksteuervorrichtung 13. Als die Sensoren werden in diesem Beispiel der erste Motorgeneratordrehsensor Se1, der zweite Motorgeneratordrehsensor Se2, der Verbrennungsmotordrehsensor Se3, der Batteriezustandsdetektionssensor Se4, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5, der Gashebelbetätigungsdetektionssensor Se6 und der Bremsbetätigungsdetektionssensor Se7 vorgesehen.
  • Der erste Motorgeneratordrehsensor Se1 ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl des Rotors Ro1 des ersten Motorgenerators MG1. Der zweite Motorgeneratordrehsensor Se2 ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motorgenerators MG2. Der Verbrennungsmotordrehsensor Se3 ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl der Ausgangsdrehwelle des Verbrennungsmotors E. Da die Eingangswelle I integral mit der Ausgangsdrehwelle des Verbrennungsmotors E dreht, stimmt die Drehzahl des Verbrennungsmotors E, die mittels des Verbrennungsmotordrehsensors Se3 detektiert wird, mit der Drehzahl der Eingangswelle I überein. Der Batteriezustandsdetektionssensor Se4 ist ein Sensor zum Detektieren des Zustands, wie z. B. der Lademenge der Batterie 11. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se5 ist ein Sensor zum Detektieren der Drehzahl der Ausgangswelle O zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Gashebelbetätigungsdetektionssensor Se6 ist ein Sensor zum Detektieren der Betätigungshöhe eines Gashebelpedals 18. Der Bremsbetätigungsdetektionssensor Se7 ist ein Sensor zum Detektieren der Betätigungshöhe eines Bremspedals 19, das mit einer Fahrzeugbremse (nicht gezeigt) ineinander greift.
  • Die Steuervorrichtung ECU enthält ein Verbrennungsmotorsteuermittel 31, ein Motorgeneratorsteuermittel 32, ein Batteriezustandsdetektionsmittel 33, ein Motorgeneratordrehdetektionsmittel 34, ein Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsmittel 35, ein Schaltsteuermittel 36, ein Elektroölpumpensteuermittel 37, ein Verbrennungsmotordrehdetektionsmittel 38, ein Betriebsartauswählmittel 39 und ein Detektionsmittel 40 für die angeforderte Antriebskraft. Jedes Mittel in der Steuervorrichtung ECU ist so konfiguriert, dass ein Funktionsbereich zum Durchführen verschiedener Verarbeitungen von Eingangsdaten mittels Hardware und/oder Software (Programm) implementiert ist, wobei eine arithmetische Verarbeitungsvorrichtung, wie z. B. eine CPU, als ein Kernbauteil dient.
  • Das Verbrennungsmotorsteuermittel 31 führt eine Betriebssteuerung, wie z. B. eine Inbetriebnahme, ein Abschalten, eine Drehzahlsteuerung und eine Ausgangsdrehmomentsteuerung des Verbrennungsmotors E durch. Das Motorgeneratorsteuermittel 32 führt Betriebssteuerung, wie z. B. eine Drehzahlsteuerung und eine Ausgangsdrehmomentsteuerung des ersten Motorgenerators MG1 und des zweiten Motorgenerators MG2 mittels des Inverters 12 durch. Das Batteriezustandsdetektionsmittel 33 detektiert den Zustand, wie z. B. die Lademenge der Batterie 11 basierend auf der Ausgabe des Batteriezustanddetektionssensors Se4. Das Motorgeneratordrehdetektionsmittel 34 detektiert die Drehzahlen bzw. Drehgeschwindigkeiten des ersten Motorgenerators MG1 und des zweiten Motorgenerators MG2 basierend auf den Ausgaben des ersten Motorgeneratordrehsensors Se1 und des zweiten Motorgeneratordrehsensors Set. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsmittel 35 detektiert die Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors Se5. Das Schaltsteuermittel 36 steuert den Betrieb der Hydraulikdrucksteuervorrichtung 13 zum Durchführen des in Eingriff Bringens oder Lösens (Ausrückens) der entsprechenden Reibeingriffselemente C1, C2 und B1 der Hybridantriebsvorrichtung H (siehe 1), wodurch eine Umschaltsteuerung der Betriebsarten der Hybridantriebsvorrichtung H durchgeführt wird. Das Elektroölpumpensteuermittel 37 führt eine Betriebssteuerung der Elektroölpumpe 15 mittels des Elektroölpumpeninverters 16 durch. Das Verbrennungsmotordrehdetektionsmittel 38 detektiert die Drehzahlen der Ausgangsdrehwelle des Verbrennungsmotors E und der Eingangswelle 1 basierend auf der Ausgabe des Verbrennungsmotordrehsensors Se3.
  • Das Betriebsartauswählmittel 39 wählt eine geeignete Betriebsart entsprechend einem vorbestimmten Steuerkennfeld, das von einer Fahrbedingung, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und der angeforderten Antriebskraft, abhängig ist, aus. Das heißt, das Betriebsartauswählmittel 39 erlangt die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsmittel 35 und erlangt die Information der angeforderten Antriebskraft von dem Detektionsmittel 40 für die angeforderte Antriebskraft. Das Betriebsartauswählmittel 39 wählt die spezifizierte Betriebsart entsprechend dem vorbestimmten Steuerkennfeld und in Abhängigkeit von der erlangten Fahrzeuggeschwindigkeit und der angeforderten Antriebskraft aus. Als die auszuwählende Betriebsart gibt es fünf Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart, eine Direktverbindungsbetriebsart, die Drehmomentverzweigungsbetriebsart, eine Parallelbeschleunigungsbetriebsart und eine serielle Betriebsart, wie später beschrieben. Man beachte, dass als die Antriebsbedingung, auf die zur Betriebsartauswahl Bezug zu nehmen ist, vorzugsweise verschiedenen Bedingungen, wie z. B. eine Batterielademenge, eine Kühlwassertemperatur und eine Öltemperatur zusätzlich zu der Fahrzeuggeschwindigkeit und der angeforderten Antriebskraft benutzt werden. Das Detektionsmittel 40 für die angeforderte Antriebskraft berechnet und erlangt die von dem Fahrer angeforderte Antriebskraft basierend auf dem Ausgang des Gashebelbetätigungsdetektionssensors Se6 und des Bremsbetätigungsdetektionssensors Se7.
  • 1-3. Betriebsart der Hybridantriebsvorrichtung
  • Als nächstes werden die Betriebsarten, die mittels der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform realisierbar sind, beschrieben. 3 ist eine Betriebstabelle, die die Betriebszustände der Mehrzahl von Reibeingriffselementen C1, C2 und B1 in den jeweiligen Betriebsarten zeigt. In der Darstellung zeigt ein Kreis, dass das Reibeingriffselement in dem Eingriffszustand ist, und keine Markierung zeigt, dass das Reibeingriffselement in dem gelösten (ausgerückten) Zustand ist. 4 bis 8 zeigen Drehzahldiagramme der Planetengetriebevorrichtung PG. 4 zeigt das Drehzahldiagramm in der Drehmomentwandlerbetriebsart, 5 zeigt das Drehzahldiagramm der Direktverbindungsbetriebsart, 6 zeigt das Drehzahldiagramm in der Drehmomentverzweigungsbetriebsart, 7 zeigt das Drehzahldiagramm in der Parallelbeschleunigungsbetriebsart und 8 zeigt das Drehzahldiagramm in der seriellen Betriebsart, jeweils. 9 zeigt ein Drehzahldiagramm des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG. In den Drehzahldiagrammen entspricht die Ordinate der Drehzahl der jeweiligen Drehelemente. Das heißt, „0”, die in Übereinstimmung mit der Ordinate dargestellt wird, zeigt, dass die Drehzahl Null ist, wonach die Oberseite positiv und die Unterseite negativ ist. Die Mehrzahl von Vertikallinien, die parallel angeordnet sind, entsprechen jeweils den entsprechenden Drehelementen des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die die Planetengetriebevorrichtung PG bilden, und des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus EG. Das heißt, „s1”, „ca1” und „r1”, die auf der Oberseite der jeweiligen vertikalen Linien angegeben sind, entsprechen jeweils dem Sonnenrad s1, dem Träger ca1 und dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1, „s2”, „ca2” und „r2” entsprechen jeweils dem Sonnenrad s2, dem Träger ca2 und dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, und „s3”, „ca3” und „r3” entsprechen jeweils dem Sonnenrad s3, dem Träger ca3 und dem Hohlrad r3 des Planetengetriebemechanismus, der den koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG bildet.
  • Die Intervalle bzw. Abstände der Vertikallinien, die den jeweiligen Drehelementen entsprechen, entsprechen den jeweiligen Getriebeübersetzungsverhältnissen (d. h., Zähneanzahlverhältnisse des Sonnenrads und des Hohlrads, die gleich der Zähneanzahl des Sonnenrads geteilt durch die Zähneanzahl des Hohlrads sind) des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die die Planetengetriebevorrichtung PG bilden, und des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG. Man beachte, dass das Getriebeübersetzungsverhältnis des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 als λ1 in dem unteren Bereich von 4 spezifiziert ist, das Getriebeübersetzungsverhältnis des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 als λ2 in dem unteren Bereich von 6 spezifiziert ist, und das Getriebeübersetzungsverhältnis des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG als λ3 in dem unteren Bereich von 9 spezifiziert ist. In den Drehzahldiagrammen zeigt ein Dreieck die Drehzahl der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E), ein Stern zeigt die Drehzahl der Ausgangswelle O, ein Kreis zeigt die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1, ein Quadrat zeigt die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 und ein X zeigt einen fixierten Zustand an dem Gehäuse Dc als ein nicht-drehendes Bauteil, jeweils.
  • Wie in 3 bis 8 gezeigt, ist die Hybridantriebsvorrichtung H derart aufgebaut, dass sie fünf Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart, die Direktverbindungsbetriebsart, die Drehmomentverzweigungsbetriebsart, die Parallelbeschleunigungsbetriebsart und die serielle Betriebsart enthält, die umschaltbar sind. Die Betriebsart wird von dem Betriebsartauswählmittel 39 ausgewählt und das Umschalten auf die ausgewählte Betriebsart wird mittels der jeweiligen Reibeingriffselemente C1, C2 und B1, die gemäß der Steueranweisungen von der Steuervorrichtung ECU in Eingriff gebracht oder gelöst werden, durchgeführt. Man beachte, dass dabei die Steuervorrichtung ECU auch die Steuerung der Drehzahlen und der Ausgangsdrehmomente des ersten Motorgenerators MG1 und des zweiten Motorgenerators MG2 mittels des Motorgeneratorsteuermittels 32, die Steuerung der Drehzahl und des Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors E mittels des Verbrennungsmotorsteuermittels 31 und ähnliches durchführt. Im Weiteren wird der Betriebszustand der Hybridantriebsvorrichtung H in den jeweiligen Betriebsarten detailliert beschrieben. Man beachte, dass, da im Grunde der Betriebszustand des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG allen Betriebsarten gemein ist, wie in 9 gezeigt, die Betriebszustände in den jeweiligen Betriebsarten der Planetengetriebevorrichtung PG in der Reihenfolge zuerst beschrieben werden, und der Betriebszustand des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG als letztes beschrieben wird.
  • 1-4. Drehmomentwandlerbetriebsart
  • Zuerst wird der Betriebszustand der Planetengetriebevorrichtung PG in einer Drehmomentwandlerbetriebsart basierend auf 4 beschrieben. Die Drehmomentwandlerbetriebsart ist eine Betriebsart, in der Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft der Eingangswelle I verstärkt ist, auf die Ausgangswelle O in einem Zustand übertragen wird, in dem die Ausgangswelle O mit einem der zwei Drehelemente verbunden ist, mit denen weder die Eingangswelle I noch der erste Motorgenerator MG1 in der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden ist. In dieser Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, ist in der Drehmomentwandlerbetriebsart die erste Kupplung C1 im Eingriffszustand, und die zweite Kupplung C2 und die erste Bremse B1 sind in dem gelösten Zustand. Demzufolge wird die Drehmomentwandlerbetriebsart mittels Verbindens der Ausgangswelle O mit dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1, der die Planetengetriebevorrichtung PG bildet, realisiert.
  • 4 ist das Drehzahldiagramm der Planetengetriebevorrichtung PG in der Drehmomentwandlerbetriebsart. In der Zeichnung zeigt eine durchgezogene Linie einen Zustand, bei dem die Drehzahl der Ausgangswelle O niedrig ist (d. h., die Fahrzeuggeschwindigkeit ist niedrig) und eine gepunktete Linie zeigt einen Zustand, bei dem die Drehzahl der Ausgangswelle O höher ist (d. h., die Fahrzeuggeschwindigkeit ist höher), als in dem Zustand der durchgezogenen Linie. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird der Planetengetriebemechanismus PG1, der die Planetengetriebevorrichtung PG bildet, in der Drehmomentwandlerbetriebsart in einen Funktionszustand gebracht. Das heißt, in dem ersten Planetengetriebemechanismus PG1 dreht der Träger ca1, in Drehzahlreihenfolge in der Mitte, integral mit der Ausgangswelle O, das Hohlrad r1 dreht, in der Drehzahlreihenfolge auf einer Seite, integral mit der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) und das Sonnenrad, in der Drehzahlreihenfolge auf der anderen Seite, dreht integral mit dem ersten Motorgenerator MG1. Dabei gibt der Verbrennungsmotor E eine Drehantriebskraft TE in der positiven Richtung abhängig von der angeforderten Antriebskraft aus, während er derart gesteuert wird, dass er einen Zustand, in dem die Effizienz hoch ist und die Abgasmenge klein ist, beibehält (um allgemein eine optimale Kraftstoffverbrauchscharakteristik zu treffen), wodurch die Drehantriebskraft TE auf das Hohlrad r1 über die Eingangs welle I übertragen wird. Der erste Motorgenerator MG1 erzeugt eine Drehantriebskraft T1 in der positiven Richtung in einem gesamten Bereich der Drehmomentwandlerbetriebsart und funktioniert als ein Empfänger von Reaktionskraft der Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I.
  • Entsprechend stellt die Planetengetriebevorrichtung PG die Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I und die Drehantriebskraft T1 des ersten Motorgenerators MG1 her und überträgt die Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I verstärkt ist, auf die Ausgangswelle O. Insbesondere, wie in dem unteren Bereich von 4 gezeigt, in dem Fall, in dem das Getriebeübersetzungsverhältnis des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 λ1 (λ1 < 1) ist, ist die Beziehung des Drehmoments des Hohlrads r1 (Eingangswelle I), des Drehmoments des Trägers ca1 (Ausgangswelle O) und des Drehmoments des Sonnenrads s1 (erster Motorgenerator MG1) als 1:(1 + λ1):λ1 gezeigt. Demzufolge wird, in dem Fall, in dem das Getriebeübersetzungsverhältnis λ1 = 0,5 ist, z. B. ein 0,5-faches Drehmoment des Drehmoments des Hohlrads r1 (Eingangswelle I) auf das Sonnenrad s1 (erster Motorgenerator MG1) verzweigt, wodurch ein ungefähr 1,5-faches Drehmoment des drehenden Drehmoments des Hohlrads r1 (Eingangswelle I) auf den Träger ca1 (Ausgangwelle O) übertragen wird. Man beachte, dass das Getriebeübersetzungsverhältnis λ1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 angemessen unter Berücksichtigung der Charakteristiken des Verbrennungsmotors E und des ersten Motorgenerators MG1, des Fahrzeuggewichts und ähnlichem eingestellt werden kann.
  • Wie oben beschrieben, ist die Drehmomentwandlerbetriebsart als eine Betriebsart für niedrige Drehzahl bzw. Geschwindigkeit geeignet, die in einem Zustand, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ niedrig ist, benutzt wird, da die Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) verstärkt und auf die Ausgangswelle O übertragen werden kann. In dieser Ausführungsform wird die Drehmomentwandlerbetriebsart von einem Zustand an benutzt, bei dem die Drehzahl der Ausgangswelle O Null ist (wenn das Fahrzeug gestartet wird), bis zu einem Zustand, bei dem die Drehzahl der Ausgangswelle O mit der Drehzahl der Eingangswelle I übereinstimmt. Das heißt, in der Drehmomentwandlerbetriebsart, in dem Fall, in dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors E konstant ist, wird die Drehzahl der Ausgangswelle O graduell gesteigert, indem die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 von dem Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O Null ist, gesteigert wird. In dieser Zeit er zeugt der erste Motorgenerator MG die Drehantriebskraft T1 in der positiven Richtung. Demzufolge erzeugt in einem Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O niedrig ist und die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 negativ ist (die Drehrichtung negativ ist), wie mittels der durchgezogene Linie in 4 gezeigt, der erste Motorgenerator MG1 Elektrizität. In einem Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangwelle O gesteigert ist und die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 positiv ist (die Drehrichtung positiv ist), wie mittels der gepunktete Linien in 4 gezeigt, führt der erste Motorgenerator MG1 Leistungsbetrieb durch.
  • Falls die Drehzahl der Ausgangswelle O derart gesteigert wird, dass sie mit der Drehzahl der Eingangswelle I übereinstimmt, bringt die Steuervorrichtung ECU die zweite Kupplung C2 in Eingriff, während die erste Kupplung C1 im Eingriffszustand gehalten wird. Entsprechend wird die Betriebsart von der Drehmomentwandlerbetriebsart auf die Direktverbindungsbetriebsart, die später beschrieben wird, umgeschaltet. Die Betriebsartumschaltung ist eine Synchronumschaltung, in der die Eingriffsbauteile, die dabei auf beiden Seiten der zweiten Kupplung C2 in Eingriff gebracht werden sollen, in einem Zustand in einen Eingriff gebracht werden, in dem die Drehzahlen gleich sind. Das heißt, die Betriebsartumschaltung wird realisiert, indem die Ausgangswelle O ebenfalls mit dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 zusätzlich zu dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden wird, in einem Zustand, in dem die Drehzahlen der Ausgangswelle O und des Trägers ca2 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und die Drehzahl des Hohlrads r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 gleich sind.
  • 1-5. Direktverbindungsbetriebsart
  • Als nächstes wird der Betriebszustand der Planetengetriebevorrichtung PG in der Direktverbindungsbetriebsart basierend auf 5 beschrieben. Die Direktverbindungsbetriebsart ist eine Betriebsart, in der die Eingangswelle I, die Ausgangwelle O und der erste Motorgenerator MG1 in einem Zustand mit der gleichen Drehzahl drehen, in dem die Ausgangswelle O mit beiden der zwei Drehelemente, mit denen weder die Eingangswelle, noch der erste Motorgenerator MG1 verbunden ist, in der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden ist. In dieser Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, sind in der Direktverbindungsbetriebsart die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in dem Eingriffszustand und die erste Bremse B1 ist in dem gelösten Zustand. Demzufolge wird die Direktverbindungsbetriebsart mittels der Ausgangwelle O realisiert, die sich sowohl mit den Träger ca1 des ersten Getriebemechanismus PG1 als auch dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die die Planetengetriebevorrichtung PG bilden, verbunden ist.
  • 5 ist das Drehzahldiagramm der Planetengetriebevorrichtung PG in der Direktverbindungsbetriebsart. Wie in der Zeichnung gezeigt, sind in der Direktverbindungsbetriebsart der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 zum integralen Drehen über die Ausgangswelle O, die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 verbunden. Entsprechend dreht die gesamte Planetengetriebevorrichtung PG, d. h. alle Drehelemente, die die Planetengetriebevorrichtung PG bilden, integral. Demnach sind die Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E), die Ausgangswelle O und der erste Motorgenerator MG1 direkt verbunden, um in einen Zustand gebracht zu werden, in dem sie integral mit der gleichen Drehzahl drehen. Dabei wird der Verbrennungsmotor E so gesteuert, dass er die geeignete Drehzahl und die Drehantriebskraft TE abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der angeforderten Antriebskraft ausgibt. Der erste Motorgenerator MG1 wird im Wesentlichen in einem Zustand gesteuert, in dem die Drehantriebskraft nicht ausgegeben wird, während er mit einer bestimmten Drehzahl, die abhängig von der Drehzahl der Eingangswelle I bestimmt wird, dreht. In diesem Fall, wie später beschrieben, wird der zweite Motorgenerator MG2 auch in einem Zustand gesteuert, in dem die Drehantriebskraft nicht ausgegeben wird. Das heißt, in der Direktverbindungsbetriebsart funktionieren der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 im Wesentlichen weder als der Motor noch als der Generator und sie führen keinen Leistungsbetrieb oder Elektrizitätserzeugung durch. Man beachte, dass in dem Fall, in dem die Drehantriebskraft des Verbrennungsmotors E bezüglich der angeforderten Antriebskraft unzureichend ist, der erste Motorgenerator MG1 und/oder der zweite Motorgenerator MG2 als der Motor zum Durchführen des Leistungsbetriebs dienen können/kann. In dem Fall, in dem die Lademenge der Batterie 11 unzureichend ist, können/kann der erste Motorgenerator MG1 und/oder der zweite Motorgenerator MG2 als der Generator zum Erzeugen von Elektrizität dienen. Alternativ ist es auch möglich den ersten Motorgenerator MG1 oder den zweiten Motorgenerator MG2 zu veranlassen, als Generator zur Elektrizitätserzeugung zu dienen, und die elektrische Leistung, die mittels der Elektrizitätserzeugung erhalten wird, zum Durchführen von Leistungsbetrieb des anderen, der als ein Motor dient, zu benutzen.
  • In dieser Ausführungsform wird die Direktverbindungsbetriebsart als eine Zwischenbetriebsart benutzt, wenn zwischen der Drehmomentwandlerbetriebsart und der Drehmomentverzweigungsbetriebsart umgeschaltet wird. Das heißt, die Direktverbindungsbetriebsart wird realisiert, indem sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 in den Eingriffszustand zwischen der Drehmomentwandlerbetriebsart, die mittels eines Zustands, in dem die erste Kupplung C1 im Eingriff ist und die zweite Kupplung C2 gelöst ist, und der Drehmomentverzweigungsbetriebsart, die mittels eines Zustands realisiert wird, in dem die erste Kupplung C1 gelöst ist und die zweite Kupplung C2 im Eingriff ist, gebracht werden. Indem die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in den Eingriffszustand gebracht sind, in einem Zustand, in dem die Drehzahlen der Eingriffsbauteile auf beiden Seiten der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2, die dabei in Eingriff gebracht werden sollen, gleich sind, d. h. in einem Zustand, in dem die Drehzahlen des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des Hohlrads r2 des zweiten Getriebemechanismus PG2, die die Planetengetriebevorrichtung PG bilden, gleich sind, sind die Eingriffsbauteile auf beiden Seite der Kupplungen C1 und C2, als die Synchronumschaltung, in dem Zustand, in dem die Drehzahlen gleich sind, in Eingriff gebracht. Indem die erste Kupplung C1 der Direktverbindungsbetriebsart gelöst wird, wird die Betriebsart auf die Drehmomentverzweigungsbetriebsart umgeschaltet. Indem die zweite Kupplung C2 in der Direktverbindungsbetriebsart gelöst wird, wird die 1etriebsart auf die Drehmomentwandlerbetriebsart umgeschaltet. Indem die Direktverbindungsbetriebsart auf diese Weise benutzt wird, kann die Betriebsartumschaltung zwischen der Drehmomentwandlerbetriebsart und der Drehmomentverzweigungsbetriebsart die Synchronumschaltung sein, in der es keinen Stoß aufgrund des Eingriffs der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 gibt.
  • 1-6. Drehmomentverzweigungsbetriebsart
  • Als nächstes wird der Betriebszustand der Planetengetriebevorrichtung PG in der Drehmomentverzweigungsbetriebsart basierend auf 6 beschrieben. Die Drehmomentverzweigungsbetriebsart ist eine Betriebsart, in der die Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft der Eingangswelle I vermindert ist, auf die Ausgangswelle O in einem Zustand übertragen wird, in dem die Ausgangswelle O mit dem anderen der zwei Drehelemente verbunden ist, mit denen weder die Eingangswelle I noch der erste Motorgenerator MG1 in der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden ist. In dieser Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, ist in der Drehmomentverzweigungsbetriebsart die zweite Kupplung C2 in dem Ein griffszustand und die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 sind in dem gelösten Zustand. Demzufolge wird die Drehmomentverzweigungsbetriebsart realisiert, indem die Ausgangswelle O mit dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die die Planetengetriebevorrichtung PG bilden, verbunden wird.
  • 6 ist das Drehzahldiagramm der Planetengetriebevorrichtung PG in der Drehmomentverzweigungsbetriebsart. In der Zeichnung zeigt eine durchgezogene Linie einen Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O relativ niedrig ist (z. B. ist die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ niedrig), und eine gepunktete Linie zeigt einen Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O höher ist (d. h., die Fahrzeuggeschwindigkeit ist höher), als in dem Zustand der durchgezogenen Linie. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, wird der zweite Planetengetriebemechanismus PG2, der die Planetengetriebevorrichtung PG bildet, in der Drehmomentverzweigungsbetriebsart in einen Funktionszustand gebracht. Das heißt, in dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 dreht der Träger ca2, in Drehzahlreihenfolge in der Mitte, integral mit der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E), das Hohlrad r2, in Drehzahlreihenfolge auf einer Seite, dreht integral mit der Ausgangswelle O und das Sonnenrad s2, in Drehzahlreihenfolge auf der anderen Seite, dreht integral mit dem ersten Motorgenerator MG1. Dabei gibt der Verbrennungsmotor E die Drehantriebskraft TE in der positiven Richtung abhängig von der angeforderten Antriebskraft ab, während er derart gesteuert wird, dass er den Zustand, in dem die Effizienz hoch ist und der Ausstoß von Abgas niedrig ist, beibehält (um allgemein die optimale Kraftstoffverbrauchscharakteristik zu treffen), wodurch die Drehantriebskraft TE auf den Träger ca2 über die Eingangswelle I übertragen wird. Der erste Motorgenerator MG1 erzeugt die Drehantriebskraft T1 in der negativen Richtung über einen gesamten Bereich der Drehmomentverzweigungsbetriebsart und funktioniert als der Empfänger von Reaktionskraft der Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I.
  • Entsprechend verteilt die Planetengetriebevorrichtung PG die Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I auf die Ausgangswelle O und den ersten Motorgenerator MG1 und überträgt die Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I abgeschwächt ist, auf die Ausgangswelle O. Insbesondere, wie in dem unteren Bereich von 6 gezeigt, in dem Fall, in dem das Übersetzungsverhältnis des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 λ2 (λ2 < 1) ist, ist die Beziehung des Drehmoments des Hohlrads r2 (Ausgangswelle O), des Drehmoments des Trägers ca2 (Eingangswelle I) und des Drehmoments des Sonnenrads s2 (erster Motorgenerator MG1) als i:(1 + λ2):λ2 gezeigt. Demzufolge wird beispielsweise in dem Fall, in dem das Übersetzungsverhältnis λ2 = 0,5 ist, ein Drehmoment von 1/3 des Drehmoments des Trägers ca2 (Eingangswelle I) auf das Sonnenrad s2 (erster Motorgenerator MG1) verteilt, wodurch ein Drehmoment von 2/3 des drehenden Drehmoments des Trägers ca2 (Eingangswelle I) auf das Hohlrad r2 (Ausgangswelle O) übertragen wird. Man beachte, dass das Übersetzungsverhältnis λ2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 angemessen unter Beachtung der Charakteristiken des Verbrennungsmotors E und des ersten Motorgenerators MG1, des Fahrzeuggewichts und ähnlichem eingestellt werden kann.
  • Wie oben beschrieben, ist die Drehmomentverzweigungsbetriebsart als eine Betriebsart für Hochgeschwindigkeit geeignet, die in einem Zustand benutzt wird, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch ist, da die Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) vermindert und auf die Ausgangswelle O übertragen werden kann. In dieser Ausführungsform wird die Drehmomentverzweigungsbetriebsart von dem Zustand an benutzt, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O und die Drehzahl der Eingangswelle I übereinstimmen, bis die Drehzahl der Ausgangswelle O ansteigt und die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 so abnimmt, dass die Drehzahl des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 Null wird. Das heißt, in der Drehmomentverzweigungsbetriebsart, in dem Fall, in dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors konstant ist, wird die Drehzahl der Ausgangswelle O graduell gesteigert, indem die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 von dem Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O und die Drehzahl der Eingangswelle I übereinstimmen, vermindert wird. In dieser Zeit erzeugt der erste Motorgenerator MG1 die Drehantriebskraft T1 in negativer Richtung. Demzufolge, in einem Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O relativ niedrig ist und die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 positiv ist (die Drehrichtung positiv ist), wie mittels der durchgezogene Linie in 6 gezeigt, erzeugt der erste Motorgenerator MG1 Elektrizität. In einem Zustand, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O gesteigert ist und die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 negativ ist (die Drehrichtung negativ ist), wie mittels der gepunktete Linie in 6 gezeigt, führt der erste Motorgenerator MG1 Leistungsbetrieb durch.
  • Wenn die Drehzahl der Ausgangswelle O gesteigert ist und die Drehzahl des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 Null wird, bringt die Steuervorrichtung ECU die erste Bremse B1 in Eingriff, während sie die zweite Kupplung C2 im Eingriffszustand hält.
  • Entsprechend wird von der Drehmomentverzweigungsbetriebsart auf die Parallelbeschleunigungsbetriebsart, die später beschrieben wird, umgeschaltet. Die Betriebsartumschaltung ist eine Synchronumschaltung, in der in Eingriff Bringen in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Drehzahlen der Eingriffsbauteile auf beiden Seiten der ersten Bremse B1, die dabei in Eingriff gebracht werden sollen, gleich sind, z. B. in einem Zustand, in dem die Drehzahl des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 Null ist.
  • Auf der anderen Seite, falls das Fahrzeug in der Drehmomentverzweigungsbetriebsart verzögert wird, wird die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 graduell gesteigert, indem die Drehzahl der Ausgangswelle O graduell gesenkt wird. Falls die Drehzahl der Eingangswelle I, der Ausgangswelle O und des ersten Motorgenerators MG1 übereinstimmen, bringt die Steuervorrichtung ECU die erste Kupplung C1 in Eingriff, während die zweite Kupplung im Eingriffszustand gehalten wird. Entsprechend wird die Betriebsart von der Drehmomentverzweigungsbetriebsart auf die Direktverbindungsbetriebsart umgeschaltet. Die Betriebsartumschaltung ist eine Synchronumschaltung, in der die Eingriffsbauteile, die dabei auf beiden Seiten der ersten Kupplung C1 in Eingriff gebracht werden sollen, in einem Zustand in Eingriff gebracht werden, in dem die Drehzahlen gleich sind. Das heißt, die Betriebsartumschaltung wird realisiert, indem die Ausgangswelle O ebenfalls mit dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 zusätzlich zu dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden wird, in einem Zustand, in dem die Drehzahlen der Ausgangswelle O und des Hohlrads r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und die Drehzahl des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 gleich sind.
  • 1-7. Parallelbeschleunigungsbetriebsart
  • Als nächstes wird der Betriebszustand der Planetengetriebevorrichtung PG in der Parallelbeschleunigungsbetriebsart basierend auf 7 beschrieben. Die Parallelbeschleunigungsbetriebsart ist eine Betriebsart, in der die Drehzahlen des ersten Motorgenerators MG1 und der Ausgangswelle O proportional zu der Drehzahl der Eingangswelle I bestimmt werden, wodurch die Drehzahl der Eingangswelle I beim Übertragen auf die Ausgangswelle O gesteigert wird. Die Parallelbeschleunigungsbetriebsart wird in einem Zustand realisiert, in dem die Ausgangswelle O mit einem der zwei Drehelemente verbunden ist, mit denen weder die Eingangswelle I noch der ersten Motorgenerator MG1 in der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden ist, und das andere an dem Gehäuse Dc fixiert wird. In dieser Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, sind in der Parallelbeschleunigungsbetriebsart die zweite Kupplung C2 und die erste Bremse B1 in dem Eingriffszustand und die erste Kupplung C1 ist in dem gelösten Zustand. Demzufolge wird die Parallelbeschleunigungsbetriebsart mittels Verbindens der Ausgangswelle O mit dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, der die Planetengetriebevorrichtung PG bildet, und Fixieren des Trägers ca1 des Planetengetriebemechanismus PG1 an dem Gehäuse Dc realisiert.
  • 7 ist das Drehzahldiagramm der Planetengetriebevorrichtung PG in der Parallelbeschleunigungsbetriebsart. Wie in der Zeichnung gezeigt, verursacht die Parallelbeschleunigungsbetriebsart einen Zustand, bei dem die Drehzahlen der Ausgangswelle O und des ersten Motorgenerators MG1 proportional zu der Drehzahl der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) mittels des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1, der an dem Gehäuse Dc über die erste Bremse B1 fixiert ist, bestimmt wird. Das Hohlrad r1 und der Träger ca2 (drittes Drehelement e3) sind als die Drehelemente vorgesehen, die mit der Eingangswelle I in der Drehzahlreihenfolge zwischen dem Träger ca1 (zweites Drehelement e2) als das Drehelement, das an dem Gehäuse Dc fixiert ist, und dem Hohlrad r2 (viertes Drehelement e4), als das Drehelement, das mit der Ausgangswelle O verbunden ist, verbunden sind, wodurch die Drehzahl der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) beim Übertragen auf die Ausgangswelle O gesteigert wird.
  • Dabei wird der Verbrennungsmotor E derart gesteuert, dass er die geeigneten Drehzahl und die Drehantriebskraft TE abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der geforderten Antriebskraft ausgibt. Man beachte, dass, wie oben beschrieben, in der Parallelbeschleunigungsbetriebsart die Drehzahl der Eingangswelle I beim Übertragen auf die Ausgangswelle O gesteigert wird, wodurch die Drehzahl des Verbrennungsmotors E niedrig gehalten werden kann. Der erste Motorgenerator MG1 wird grundsätzlich in dem Zustand gesteuert, in dem die Drehantriebskraft nicht ausgegeben wird, während er mit der Drehzahl dreht, die abhängig von der Drehzahl der Eingangswelle I bestimmt ist. In diesem Fall, wie später beschrieben, wird auch der zweite Motorgenerator MG2 in dem Zustand gesteuert, in dem die Drehantriebskraft nicht ausgegeben wird. Das heißt, in der Parallelbeschleunigungsbetriebsart funktionieren der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 grundsätzlich weder als der Motor noch als der Generator und führen auf die gleiche Weise wie in der Direktverbindungsbetriebsart keinen Leistungsbetrieb oder Elektrizitätserzeugung durch. Man beachte, dass in dem Fall, in dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors E unzureichend hinsichtlich der angeforderten Antriebskraft ist, einer oder beide aus dem ersten Motorgenerator MG1 und dem zweiten Motorgenerator MG2 als der Motor zum Durchführen von Leistungsbetrieb dienen kann können. In dem Fall, in dem die Lademenge der Batterie 11 unzureichend ist, kann/können einer oder beide aus dem ersten Motorgenerator MG1 und dem zweiten Motorgenerator MG2 als der Generator zum Erzeugen von Elektrizität dienen. Alternativ ist es auch möglich, einen aus dem ersten Motorgenerator MG1 und dem zweiten Motorgenerator MG2 dazu zu bringen, als der Generator zum Erzeugen von Elektrizität zu dienen, und die elektrische Leistung, die mittels der Elektrizitätserzeugung erhalten wird, zum Durchführen von Leistungsbetrieb des anderen, der als der Motor dient, zu benutzen.
  • Wie oben beschrieben, ist die Parallelbeschleunigungsbetriebsart eine Betriebsart, die einen Zustand verursacht, in dem die Drehzahl der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) beim Übertragen auf die Ausgangswelle O gesteigert werden kann, und die Drehzahl der Ausgangswelle O proportional zu der Drehzahl der Eingangswelle I bestimmt wird, ohne dass die Drehantriebskraft des ersten Motorgenerators MG1 angefordert wird. Demzufolge ist die Parallelbeschleunigungsbetriebsart als eine Betriebsart zum Hochgeschwindigkeitsfahren geeignet, die in einem Zustand benutzt wird, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist und die angeforderte Antriebskraft niedrig ist. Das heißt, bei der Parallelbeschleunigungsbetriebsart kann die Drehantriebskraft der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) auf die Ausgangswelle O zum Fahren übertragen werden, ohne dass der erste Motorgenerator MG1 und der zweite Motorgenerator MG2 betrieben werden. Demzufolge kann, in einer Situation, in der die angeforderte Antriebskraft niedrig ist, der Energieverlust aufgrund des Betriebs des ersten Motorgenerators MG1 und des zweiten Motorgenerators MG2 unterbunden werden. Da die Drehzahl der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) beim Übertragen auf die Ausgangswelle O gesteigert wird, kann die Drehzahl der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) niedrig gehalten werden, obwohl die Drehantriebskraft der Eingangswelle I, die auf die Ausgangswelle O übertragen wird, niedrig ist. Demzufolge kann der Verbrennungsmotor mit hoher Effizienz betrieben werden.
  • In dieser Ausführungsform wird die Parallelbeschleunigungsbetriebsart in einem Bereich benutzt, in dem die Drehzahl der Ausgangswelle O höher als in dem Zustand der Drehmomentverzweigungsbetriebsart ist, bei der die Drehzahl der Ausgangswelle O ansteigt und die Dreh zahl des ersten Motorgenerators MG abnimmt, so dass die Drehzahl des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 Null wird. Mittels Lösens der ersten Bremse B1 während des Beibehaltens der zweiten Kupplung C2 im Eingriffszustand, während in der Parallelbeschleunigungsbetriebsart gefahren wird, kann die Betriebsart auf die Drehmomentverzweigungsbetriebsart umgeschaltet werden.
  • 1-8. Serielle Betriebsart
  • Als nächstes wird der Betriebszustand der Planetengetriebevorrichtung PG in der seriellen Betriebsart basierend auf 8 beschrieben. Die serielle Betriebsart ist eine Betriebsart, in der die Ausgangswelle O getrennt von beiden der zwei Drehelemente ist, mit denen weder die Eingangswelle I noch der erste Motorgenerator MG in der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden ist, wodurch die Übertragung der Drehantriebskraft zwischen der Eingangswelle I sowie dem ersten Motorgenerator MG1 und der Ausgangswelle O sowie dem zweiten Motorgenerator MG2 nicht durchgeführt wird. In dieser Ausführungsform ist, wie in 3 gezeigt, in der seriellen Betriebsart die erste Bremse B1 im Eingriffszustand und die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 sind im gelösten Zustand. Entsprechend wird sie in einen Zustand gebracht, bei dem die Übertragung der Drehantriebskraft nicht zwischen der Planetengetriebevorrichtung PG, mit der die Eingangswelle I oder der erste Motorgenerator MG1 verbunden ist, und der Ausgangswelle O durchgeführt wird, und weiter in einen Zustand, bei dem die Drehantriebskraft zwischen der Eingangswelle I und dem ersten Motorgenerator MG1 übertragen werden kann, wodurch die serielle Betriebsart realisiert wird.
  • 8 ist das Drehzahldiagramm der Planetengetriebevorrichtung PG der seriellen Betriebsart. Wie in der Zeichnung gezeigt, verursacht die serielle Betriebsart einen Zustand, in dem die Drehzahl des ersten Motorgenerators MG1 proportional zu der Drehzahl der Eingangswelle I (Verbrennungsmotor E) mittels des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1, der an dem Gehäuse Dc über die erste Bremse B1 fixiert ist, bestimmt wird. In dieser Ausführungsform dreht die Eingangswelle I in der positiven Richtung, wodurch der erste Motorgenerator MG1 in die negative Richtung dreht (die Drehzahl ist negativ). Indem die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in den gelösten Zustand gebracht sind, wird sie in einen Zustand gebracht, bei dem die Ausgangswelle O nicht zu irgendeinem der Drehelemente der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden ist. Demzufolge wird die Übertragung der Drehantriebskraft zwischen der Planetengetriebevorrichtung PG, mit der die Eingangswelle I oder der erste Motorgenerator MG1 verbunden ist, und der Ausgangswelle O sowie dem zweiten Motorgenerator MG2 nicht durchgeführt. Wie später beschrieben, ist der zweite Motorgenerator MG2 immer mit der Ausgangswelle O über den koaxialen Reduktionsmechanismus RG verbunden. Demzufolge kann die Drehantriebskraftübertragung zwischen dem zweiten Motorgenerator MG2 und der Ausgangswelle O durchgeführt werden.
  • Dabei gibt der Verbrennungsmotor E die Drehantriebskraft TE in positiver Richtung in Abhängigkeit von der angeforderten Antriebskraft, die zur Elektrizitätserzeugung von dem ersten Motorgenerator MG1 angefordert wird, aus, während er gesteuert wird, dass er den Zustand, bei dem die Effizienz hoch ist und die Menge von Abgas niedrig ist, beibehält (um allgemein die optimale Verbrauchscharakteristik zu treffen). Der erste Motorgenerator MG1 erzeugt die Drehantriebskraft T1 in der positiven Richtung, während er in der negativen Richtung von der Drehantriebskraft TE der Eingangswelle I zum Durchführen von Elektrizitätserzeugung gedreht wird. Währenddessen, wie in 1 bis 9 gezeigt, wird eine Antriebskraft T2 des zweiten Motorgenerators MG2 auf die Ausgangswelle O über den koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG übertragen, wodurch die Ausgangswelle O mit einer Drehzahl proportional zu der Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 dreht. Demzufolge, indem die elektrische Leistung, die mittels des ersten Motorgenerators MG2 erzeugt wird, zu dem zweiten Motorgenerator MG2 zum Erzeugen von Leistungsbetrieb geliefert wird, kann die Drehantriebskraft T2 des zweiten Motorgenerators MG2 auf die Ausgangswelle O zum Fahren des Fahrzeugs übertragen werden.
  • Dabei kann, wie in dem Drehzahldiagramm von 9 gezeigt, das Fahrzeug vorwärts fahren, indem Leistungsbetrieb so durchgeführt wird, dass der zweite Motorgenerator MG2 die Drehantriebskraft in negativer Richtung erzeugt, während er in negativer Richtung dreht. Auf der anderen Seite, kann das Fahrzeug rückwärts fahren, indem Leistungsbetrieb so durchgeführt wird, dass der zweite Motorgenerator MG2 die Drehantriebskraft in positiver Richtung erzeugt, während er in positiver Richtung dreht. In der seriellen Betriebsart kann die Drehantriebskraft, die mittels des Leistungsbetriebs des zweiten Motorgenerators MG2 erzeugt wird, auf die Ausgangswelle O zum Fahren übertragen werden, während die Drehantriebskraft des Verbrennungsmotors E zu dem ersten Motorgenerator MG1 zum Durchführen von Elektrizitätserzeugung übertragen wird. Demzufolge, ungeachtet des Ladezustands der Batterie 11, ist es möglich, den Leistungsbetrieb des zweiten Motorgenerators MG2 über eine lange Zeitspanne mit einer großen Drehantriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs mittels der Drehantriebskraft durchzuführen. Die serielle Betriebsart ist insbesondere als eine Betriebsart zum rückwärts Fahren geeignet, die benutzt wird, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. In einem Zustand, bei dem es eine überschüssige Lademenge der Batterie 11 gibt, ist es möglich, den Verbrennungsmotor E in der seriellen Betriebsart abzuschalten und Leistungsbetrieb nur des zweiten Motorgenerators MG2 zum Fahren des Fahrzeugs durchzuführen (zum vorwärts Fahren und rückwärts Fahren). In diesem Fall, indem die elektrische Leistung, die in der Batterie 11 gespeichert ist, zu dem zweiten Motorgenerator MG2 in einem Zustand geliefert wird, in dem die Drehzahlen der Eingangswelle I und des Motorgenerators MG1 Null sind, wird die Drehantriebskraft T2, die mittels des Leistungsbetriebs des zweiten Motorgenerators MG2 erhalten wird, auf die Ausgangswelle O zum Fahren des Fahrzeugs übertragen. Dieser Zustand ist eine sogenannte Elektrofahrzeug(EV)-Betriebsart.
  • 1-9. Betriebszustand des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus in jeder Betriebsart
  • Als nächstes wird der Betriebszustand des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG in jeder Betriebsart basierend auf dem Drehzahldiagramm des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG, das in 9 gezeigt ist, beschrieben. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist in dem koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG, der mittels des Planetengetriebemechanismus der Einzelplanetenbauart aufgebaut ist, der Träger ca3, in Drehzahlreihenfolge in der Mitte, an dem Gehäuse Dc fixiert, das Hohlrad r3, in Drehzahlreihenfolge auf einer Seite, dreht integral mit der Ausgangswelle O und das Sonnenrad s3, in Drehzahlreihenfolge auf der anderen Seite, dreht integral mit dem zweiten Motorgenerator MG2. Demzufolge ist der zweite Motorgenerator MG2 immer über den koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG in einem Verbindungszustand mit der Ausgangswelle O. Die Drehrichtungen der Ausgangswelle O und des zweiten Motorgenerators MG2 sind entgegengesetzt zueinander. Ein Übersetzungsverhältnis λ3 des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG ist derart eingestellt, dass ein absoluter Wert der Drehzahl des Sonnenrads s3 (zweiter Motorgenerator MG2), die auf das Hohlrad r3 (Ausgangswelle O) übertragen wird, gesenkt werden soll. Insbesondere, wie in dem unteren Bereich von 9 gezeigt, wird das Übersetzungsverhältnis λ3 des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG derart eingestellt, dass es 1 oder weniger ist. Entsprechend reduziert der koaxiale Reduktionsgetriebemechanismus RG die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 und verstärkt die Drehantriebskraft, die auf die Ausgangswelle O übertragen werden soll. Das heißt, der koaxiale Reduktionsgetriebemechanismus RG erhöht die Drehzahl der Aus gangswelle O und verringert die Drehantriebskraft, die auf den zweiten Motorgenerator MG2 übertragen werden soll.
  • Der zweite Motorgenerator MG2 funktioniert grundsätzlich in der jeweiligen Betriebsart in dem Zustand als der Motor, in dem der erste Motorgenerator MG1 als der Generator funktioniert, und funktioniert in dem Zustand als der Generator, in dem der erste Motorgenerator MG1 als der Motor funktioniert. Das heißt, der zweite Motorgenerator MG2 erhält in dem Zustand, in dem der erste Motorgenerator MG1 als der Generator funktioniert, die elektrische Leistungsversorgung, die von dem ersten Motorgenerator MG1 erzeugt wird, um Leistungsbetrieb durchzuführen. Der zweite Motorgenerator MG2 erzeugt elektrische Leistung, um zu verursachen, dass der erste Motorgenerator MG1 Leistungsbetrieb durchführt, die zu dem ersten Motorgenerator MG1 in einem Zustand, in dem der erste Motorgenerator MG1 als der Motor funktioniert, geliefert werden soll. Man beachte, dass in beiden Betriebsarten der zweite Motorgenerator MG2 als der Generator während regenerativen Bremsens zum Verzögern des Fahrzeugs funktioniert, um Elektrizitätserzeugung mittels der Drehantriebskraft, die von der Ausgangswelle O übertragen wird, durchzuführen. Wie oben beschrieben, in dem Fall, in dem der erste Motorgenerator MG1 weder als der Motor noch der Generator in der Direktverbindungsbetriebsart und der Parallelbeschleunigungsbetriebsart funktioniert, kann der zweite Motorgenerator MG2 auf die gleiche Weise auch weder als der Motor noch der Generator funktionieren. Man beachte, dass in der Direktverbindungsbetriebsart und der Parallelbeschleunigungsbetriebsart einer oder beide aus dem ersten Motorgenerator MG1 und dem zweiten Motorgenerator MG2 als der Motor zum Durchführen von Leistungsbetrieb dienen oder als der Generator zum Erzeugen von Elektrizität dienen kann/können. Es ist auch möglich zu bewirken, dass entweder der erste Motorgenerator MG1 oder der zweite Motorgenerator MG2 als der Generator zum Erzeugen von Elektrizität dient und die elektrische Leistung, die mittels der Elektrizitätserzeugung erhalten wird, zum Durchführen von Leistungsbetrieb des anderen, der als der Motor funktioniert, zu benutzen.
  • In der Hybridantriebsvorrichtung H ist der zweite Motorgenerator MG2 in allen Betriebsarten immer mit der Ausgangswelle O über den koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG verbunden. Folglich kann der zweite Motorgenerator MG2 die Übertragung der Drehantriebskraft direkt auf die Ausgangswelle O über nur den koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG durchführen. Demzufolge kann, beispielsweise während des regenerativen Bremsens, die Dreh antriebskraft der Ausgangswelle O direkt auf den zweiten Motorgenerator MG2 zum Erzeugen von Elektrizität übertragen werden. Während der Elektrofahrzeug(EV)-Betriebsart, in der das Fahrzeug nur mittels der Drehantriebskraft T2 des zweiten Motorgenerators MG2 gefahren wird, kann die Drehantriebskraft, die von dem zweiten Motorgenerator MG2 erzeugt wird, zum Fahren des Fahrzeugs direkt auf die Ausgangswelle O übertragen werden. Demzufolge ist es möglicht, wenn gefahren wird, ohne dass die Drehantriebskraft TE des Verbrennungsmotors E angefordert wird, die Eingangswelle I nicht mittels der Drehantriebskraft, die zwischen dem zweiten Motorgenerator MG2 und der Ausgangswelle O übertragen wird, zu drehen, wodurch der Energieverlust aufgrund des Reibwiderstands im Inneren des Verbrennungsmotors E unterbunden werden kann. Dabei ist es, weil es nicht notwendig ist, die Reibeingriffselemente, wie beispielsweise die Kupplung oder die Bremse für eine Übertragung der Drehantriebskraft zwischen dem zweiten Motorgenerator MG2 und der Ausgangswelle O in Eingriff zu bringen, auch nicht notwendig, die Pumpe zum Erzeugen des Hydraulikdrucks für die Betätigung der Reibeingriffselemente zu betreiben. Demzufolge kann die Energieeffizienz der Hybridantriebsvorrichtung H verbessert werden.
  • Während des regenerativen Bremsens zum Verzögern des Fahrzeugs ist die Drehantriebskraft TE des Verbrennungsmotors E nicht erforderlich, weswegen der Verbrennungsmotor E abgeschaltet wird. Demzufolge ist es, zum Unterbinden des Energieverlusts aufgrund des Reibwiderstands im Inneren des Verbrennungsmotors E, der von dem Verbrennungsmotor E, der mittels der Drehantriebskraft, die von der Ausgangswelle O übertragen wird, gedreht wird, verursacht wird, bevorzugt, sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 auf dieselbe Weise wie in der seriellen Betriebsart zu lösen. Allerdings wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors E für diesen Fall Null, wodurch Zeit benötigt wird, den Verbrennungsmotor E bei der nächsten Beschleunigung anzulassen. Demzufolge, um dem Verbrennungsmotor E zu ermöglichen, umgehend nach dem regenerativen Bremsen zu starten, ist es bevorzugt, das regenerative Bremsen durchzuführen, wobei entweder die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2 in dem Eingriffszustand gehalten wird, d. h., in der Drehmomentwandlerbetriebsart oder der Drehmomentverzweigungsbetriebsart.
  • 2. Zweite Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 10 ist eine Strukturdarstellung, die die Konfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H entspre chend dieser Ausführungsform zeigt. Man beachte, dass auf die Konfiguration der unteren Hälfte, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse ist, in 10 auf die gleiche Weise, wie in 1 verzichtet wird. Die Hybridantriebsvorrichtung H enthält einen Getriebestufenwechselmechanismus TM, der eine Mehrzahl von Schaltgetriebestufen (zwei Schaltgetriebestufen in diesem Beispiel) anstatt des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, aufweist. Das heißt, in der Hybridantriebsvorrichtung H ist der zweite Motorgenerator MG2 mit der Ausgangswelle O über den Getriebestufenwechselmechanismus TM verbunden. Der Getriebestufenwechselmechanismus TM enthält eine Mehrzahl von Reibeingriffselementen B2 und B3, wie später beschrieben. Demzufolge unterscheidet sich die Systemkonfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H in dieser Ausführungsform leicht von der der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, und der Getriebestufenwechselmechanismus TM ist statt dem koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG von 2 vorgesehen. Das Hydrauliköl wird von der Hydraulikdrucksteuervorrichtung 13 ebenfalls zu dem Getriebestufenwechselmechanismus TM, zusätzlich zu der Planetengetriebevorrichtung PG geliefert. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Im Weiteren werden hauptsächlich die Unterschiede der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform von der der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, beschrieben.
  • 2-1. Konfiguration des Getriebestufenwechselmechanismus
  • Der Getriebestufenwechselmechanismus TM ist eine Differentialgetriebevorrichtung, die koaxial mit der Eingangswelle I und der Ausgangswelle O angeordnet ist und vier Drehelemente enthält, und ist hierin mittels einer Vierelementplanetengetriebevorrichtung aufgebaut. Das heißt, der Getriebestufenwechselmechanismus TM enthält als die Drehelemente zwei Sonnenräder, das erste Sonnenrad s3 und ein zweites Sonnenrad s4, das Hohlrad r3 und den Träger ca3. Der Träger ca3 ist derart aufgebaut, dass er sowohl ein kurzes Planetenrad, das mit sowohl dem ersten Sonnenrad s3 als auch dem Hohlrad r3 kämmt, als auch ein gestuftes langes Planetenrad, bei dem ein Bereich mit großem Durchmesser mit dem zweiten Sonnenrad s4 kämmt und ein Bereich mit kleinem Durchmesser mit dem kurzen Planetenrad kämmt, drehbar hält. Das erste Sonnenrad s3 ist zum integralen Drehen mit dem Rotor Ro2 des zweiten Motorgenerators MG2 verbunden. Der Träger ca3 ist zum integralen Drehen mit der Ausgangswelle O verbunden. Das Hohlrad r3 ist wahlweise an dem Gehäuse Dc mittels einer zweiten Bremse B2 fixiert. Das zweite Sonnenrad s4 ist wahlweise an dem Gehäuse Dc mittels einer dritten Brem se 133 fixiert. Entsprechend ist der zweite Motorgenerator MG2 mit der Ausgangswelle O über den Getriebestufenwechselmechanismus TM verbunden. Die vier Drehelemente des Getriebestufenwechselmechanismus TM sind das erste Drehelement e1, das zweite Drehelement e2, das dritte Drehelement e3 und das vierte Drehelement e4 in der Drehzahlreihenfolge. Das erste Sonnenrad s3 entspricht dem ersten Drehelement e1, der Träger ca3 entspricht dem zweiten Drehelement e2, das Hohlrad r3 entspricht dem dritten Drehelement e3 und das zweite Sonnenrad s4 entspricht dem vierten Drehelement e4. In dieser Ausführungsform entspricht der Getriebestufenwechselmechanismus TM dem Getriebemechanismus der vorliegenden Erfindung.
  • 2-2. Betriebszustand des Getriebestufenwechselmechanismus in jeder Betriebsart
  • Die Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform enthält fünf Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart, die Direktverbindungsbetriebsart, die Drehmomentsverzweigungsbetriebsart, die Parallelbeschleunigungsbetriebsart und die serielle Betriebsart, die umschaltbar sind, indem der Eingriff und das Lösen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der ersten Bremse B1 auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, umgeschaltet werden. Der Getriebestufenwechselmechanismus TM ist so aufgebaut, dass die zwei Schaltgetriebestufen, eine niedrige Schaltgetriebestufe (Lo) und eine hohe Schaltgetriebestufe (Hi), in den jeweiligen Betriebsarten umschaltbar sind. Entsprechend ist die Hybridantriebsvorrichtung H derart aufgebaut, dass sie die Drehantriebskraft des zweiten Motorgenerators MG2, die mit zwei unterschiedlichen Getriebeübersetzungsverhältnissen verstellt wird, auf die Ausgangswelle O übertragen kann. Die Schaltgetriebestufen werden von dem Betriebsartauswählmittel 39 ausgewählt und das Umschalten auf die ausgewählte Schaltgetriebestufe wird mittels der jeweiligen Reibeingriffselemente B2 und B3, die mittels Steueranweisung von der Steuervorrichtung ECU in Eingriff gebracht oder gelöst werden, durchgeführt. Man beachte, dass dabei die Steuervorrichtung ECU mittels des Motorgeneratorsteuermittels 32 auch die Steuerung und ähnliches der Drehzahl und des Ausgangsdrehmoments des zweiten Motorgenerators MG2 durchführt.
  • 11 ist eine Betriebstabelle, die den Betriebszustand der jeweiligen Reibeingriffselemente B2 und B3 in den jeweiligen Schaltgetriebestufen des Getriebestufenwechselmechanismus TM zeigt. In der Darstellung zeigt ein Kreis, dass das Reibeingriffselement in dem Eingriffszustand ist, und keine Markierung zeigt, dass das Reibeingriffselement in dem gelösten (ausgerückten) Zustand ist. 12 ist ein Drehzahldiagramm des Getriebestufenwechselmechanismus TM.
  • Die „s3”, „ca3”, „r3” und „s4”, die auf der Oberseite der jeweiligen Vertikallinien des Drehzahldiagramms angegeben sind, entsprechen jeweils dem ersten Sonnenrad s3, dem Träger ca3, dem Hohlrad r3 und dem zweiten Sonnenrad s4 des Getriebestufenwechselmechanismus TM. Die Intervalle der Vertikallinien, die den jeweiligen Drehelementen entsprechen, entsprechen den Getriebeübersetzungsverhältnissen des Getriebestufenwechselmechanismus TM. In dem Drehzahldiagramm zeigt eine Sternmarkierung die Drehzahl der Ausgangwelle O, eine Quadratmarkierung zeigt die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 und eine X-Markierung zeigt den fixierten Zustand der zweiten Bremse B2 oder der dritten Bremse B3 an dem Gehäuse Dc als das nicht-rotierende Bauteil, jeweils. In 12 zeigen eine Linie Lo und eine Linie Hi jeweils die Betriebszustände des Getriebestufenwechselmechanismus TM in der niedrigen Schaltgetriebestufe (Lo) und der hohen Schaltgetriebestufe (Hi).
  • Wie in 11 gezeigt, ist in dem Getriebestufenwechselmechanismus TM die zweite Bremse B2 in der niedrigen Schaltgetriebestufe (Lo) in dem Eingriffszustand. Entsprechend, wie mittels der Linie Lo in 12 gezeigt, ist das Hohlrad r3 des Getriebestufenwechselmechanismus TM an dem Gehäuse Dc fixiert, wodurch die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 beim Übertragen auf die Ausgangswelle O verringert wird. Unterdessen, wie in 11 gezeigt, ist in dem Getriebestufenwechselmechanismus TM die dritte Bremse B3 in der hohen Schaltgetriebestufe (Hi) in dem Eingriffszustand. Entsprechend, wie mittels der Linie Hi in 12 gezeigt, ist das zweite Sonnenrad s4 an dem Gehäuse Dc fixiert, wodurch die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 beim Übertragen auf die Ausgangswelle O verringert wird. Da er so aufgebaut ist, dass in der niedrigen Schaltgetriebestufe (Lo) das dritte Drehelement e3 des Getriebestufenwechselmechanismus TM an dem Gehäuse Dc fixiert ist, und in der hohen Schaltgetriebestufe (Hi) fixiert ist das vierte Drehelement e4 des Getriebestufenwechselmechanismus TM an dem Gehäuse Dc, ist das Übersetzungsverhältnis (Drehzahlreduktionsübersetzungsverhältnis) in der niedrigen Schaltgetriebestufe (Lo) größer als das Übersetzungsverhältnis in der hohen Schaltgetriebestufe (Hi). Entsprechend reduziert der Getriebestufenwechselmechanismus TM die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 in Abhängigkeit von den jeweiligen Übersetzungsverhältnissen der niedrigen Schaltgetriebestufe (Lo) und der hohen Schaltgetriebestufe (Hi), und verstärkt die Drehantriebskraft in Abhängigkeit von den jeweiligen Übersetzungsverhältnissen, dass sie auf die Ausgangswelle O übertragen wird. Das heißt, der Getriebestufenwechselmechanismus TM erhöht die Drehzahl der Ausgangswelle O in Abhängigkeit von den jeweiligen Übersetzungsverhältnissen der niedrigen Schaltgetriebestufe (Lo) und der hohen Schaltgetriebestufe (Hi) und verringert die Drehantriebskraft in Abhängigkeit von den jeweiligen Übersetzungsverhältnissen, dass sie auf den zweiten Motorgenerator MG2 übertragen wird. Auf diese Weise ist die Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform derart aufgebaut, dass sie die Drehantriebskraft des zweiten Motorgenerators MG2, die mit der Mehrzahl von Übersetzungsverhältnissen verstellt wird, auf die Ausgangswelle O übertragen kann, indem sie den Getriebestufenwechselmechanismus TM enthält. Demzufolge kann, in einem weiten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich (Drehzahl der Ausgangswelle O), die Drehantriebskraft des zweiten Motorgenerators MG2 angemessen auf die Ausgangswelle O zum Fahren des Fahrzeugs übertragen werden.
  • In der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform kann der zweite Motorgenerator MG2 wahlweise von der Ausgangswelle O getrennt werden, indem sowohl die zweite Bremse B2 als auch die dritte Bremse B3 des Getriebestufenwechselmechanismus TM in den gelösten Zustand gebracht werden. Das heißt, in dem Zustand, in dem sowohl die zweite Bremse B2 als auch die dritte Bremse B3 gelöst sind, wird die Übertragung von Drehantriebskraft zwischen der Ausgangswelle O und dem zweiten Generator MG2 nicht durchgeführt. Demzufolge kann beispielsweise in dem Fall, in dem der zweite Motorgenerator MG2 weder Leistungsbetrieb noch Elektrizitätserzeugung in der Direktverbindungsbetriebart oder der Parallelbeschleunigungsbetriebsart durchführt, der zweite Motorgenerator MG2 von der Ausgangswelle O getrennt werden. Entsprechend kann der Energieverlust, der von dem zweiten Motorgenerator MG2, der mittels der Drehantriebskraft der Ausgangswelle O gedreht wird, verursacht wird, unterbunden werden.
  • In dieser Ausführungsform funktioniert der zweite Motorgenerator MG2 auf die gleiche Weise wie in der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform. In der Hybridantriebsvorrichtung H ist der zweite Motorgenerator MG2 über den Getriebestufenwechselmechanismus TM in allen der Betriebsarten mit der Ausgangswelle O verbunden, solange nicht sowohl die zweite Bremse B2 als auch die dritte Bremse B3 gelöst werden. Folglich kann der zweite Motorgenerator MG2 die Übertragung der Drehantriebskraft direkt auf die Ausgangswelle O über nur den Getriebestufenwechselmechanismus TM durchführen. Demzufolge ist es, auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, falls gefahren wird, ohne dass die Drehantriebskraft TE des Verbrennungsmotors E angefordert wird, wie z. B. während regenerativen Bremsens oder der Elektrofahrzeug(EV)-Betriebsart, beispielsweise möglich die Eingangswelle I nicht mittels der Drehantriebskraft, die zwischen dem zweiten Motorgenerator MG2 und der Ausgangswelle O übertragen wird, zu drehen, wodurch der Energieverlust aufgrund des Reibwiderstands im Inneren des Verbrennungsmotors E unterbunden werden kann. Demzufolge kann die Energieeffizienz der Hybridantriebsvorrichtung H verbessert werden.
  • 3. Dritte Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 13 ist eine Strukturdarstellung, die die Konfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform zeigt. Man beachte, dass auf die Konfiguration der unteren Hälfte, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse ist, in 13 auf die gleiche Weise, wie in 1 verzichtet wurde. Die Hybridantriebsvorrichtung H enthält nicht den koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG oder den Getriebestufenwechselmechanismus TM zwischen dem zweiten Motorgenerator MG2 und der Ausgangswelle O wie in der ersten und zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, und ist so aufgebaut, dass der zweite Motorgenerator MG2 und die Ausgangswelle O direkt verbunden sind. Demzufolge stimmt in der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 immer mit der Drehzahl der Ausgangswelle O überein. Andere Konfigurationen sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde.
  • 4. Vierte Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 14 ist eine Strukturdarstellung, die die Konfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform zeigt. Man beachte, dass auf die Konfiguration der unteren Hälfte, die symmetrisch bezüglich der Eingangswelle I ist, in 14 verzichtet wurde. Die Hybridantriebsvorrichtung H enthält einen Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG anstatt des koaxialen Reduktionsgetriebemechanismus RG der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Die Hybridantriebsvorrichtung H weist auch eine Vierachsenaufbauanordnung auf, bei der eine erste Achse, auf der die Eingangswelle I und der erste Motorgenerator MG1 angeordnet sind, eine zweite Achse, auf der der zweite Motorgenerator MG2 angeordnet ist, eine dritte Achse, auf der der Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG angeordnet ist, und eine vierte Achse, auf der die Differentialvorrichtung 17 angeordnet ist, derart angeordnet sind, dass sie parallel zueinander sind. Dies ist eine Anordnung, die beispielsweise vorzugsweise für ein Frontverbrennungsmotor-Vorderradantriebs(FF)-Bauartfahrzeug und ein Heck mator-Heckradantriebs(RR)-Bauartfahrzeug angewendet wird. In der Hybridantriebsvorrichtung H ist der zweite Motorgenerator MG2 über den Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG mit einem Differentialhohlrad O' als das Ausgangsbauteil verbunden. Andere Konfigurationen sind dieselben der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Im Weiteren werden hauptsächlich die Unterschiede der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform von der der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, beschrieben.
  • In dieser Ausführungsform wird die Ausgangsdrehung von der Planetengetriebevorrichtung PG als die Differentialgetriebevorrichtung zu einem Differentialausgangsrad g1, das koaxial mit der Eingangswelle I vorgesehen ist, übertragen. Das Differentialausgangsrad g1 ist wahlweise mit dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 über die erste Kupplung C1 verbunden und ist wahlweise mit dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 über die zweite Kupplung C2 auf dieselbe Weise wie die Ausgangswelle O in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, verbunden. Die Drehantriebskraft des Differentialausgangsrads g1 wird auf das Differentialhohlrad O' der Differentialvorrichtung 17 über ein erstes Vorgelegerad g3 des Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG übertragen.
  • Der Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG enthält das erste Vorgelegerad g3 und ein zweites Vorgelegerad g4, die zum integralen Drehen mittels einer Welle verbunden sind. Wie oben beschrieben, ist das erste Vorgelegerad g3 zum Kämmen mit dem Differentialausgangsrad g1 und zum Kämmen mit dem Differentialhohlrad O' der Differentialvorrichtung 17 vorgesehen. Das zweite Vorgelegerad g4 ist zum Kämmen mit einem zweiten Motorgeneratorausgangsrad g2, das integral mit dem Rotor Ro2 des zweiten Motorgenerators MG2 dreht, vorgesehen. Das erste Vorgelegerad g3 weist einen kleineren Durchmesser als das zweite Vorgelegerad g4 auf. Entsprechend reduziert der Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG die Drehzahl des zweiten Motorgeneratorausgangsrads g2, die auf das Differentialhohlrad O' übertragen werden soll. Demzufolge reduziert der Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG die Drehzahl des zweiten Motorgenerators MG2 und verstärkt die Drehantriebskraft, die auf das Differentialhohlrad O' als das Ausgangsbauteil übertragen werden soll. Das heißt, der Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG erhöht die Drehzahl des Differentialhohlrads O' und verringert die Drehantriebskraft, die auf den Motorgenerator MG2 übertragen werden soll. In dieser Ausführungsform entspricht der Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG dem Getriebemechanismus der vorliegenden Erfindung.
  • 5. Fünfte Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 15 ist eine Strukturdarstellung, die die Konfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform zeigt. Man beachte, dass auf die Konfiguration der unteren Hälfte, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse ist, in 15 auf die gleiche Weise wie in 10 verzichtet wurde. Die besondere Konfiguration der Planetengetriebevorrichtung PG als die Differentialgetriebevorrichtung in der Hybridantriebsvorrichtung H unterscheidet sich von denen der ersten bis vierten Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, und die Differentialgetriebevorrichtung ist mittels der Planetengetriebevorrichtung PG in Ravigneaux-Bauart aufgebaut. Man beachte, dass in dieser Ausführungsform der zweite Motorgenerator MG2 mit der Ausgangswelle O über den Getriebestufenwechselmechanismus TM auf die gleiche Weise wie in der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, aufgebaut ist. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die Konfigurationen (einschließlich Konfigurationen der ersten Ausführungsform gemeinsam mit der zweiten Ausführungsform) der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Im Weiteren werden hauptsächlich die Unterschiede der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform von der der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, beschrieben.
  • 5-1. Konfiguration der Differentialgetriebevorrichtung
  • In dieser Ausführungsform ist die Differentialgetriebevorrichtung mittels der Planetengetriebevorrichtung PG in Ravigneaux-Bauart, die koaxial mit der Eingangswelle I der Ausgangswelle O angeordnet ist, aufgebaut. Die Planetengetriebevorrichtung PG in Ravigneaux-Bauart ist so aufgebaut, dass der Träger und das Hohlrad gemeinsam von einer Gruppe eines Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart und einer Gruppe einer Planetengetriebevorrichtung in Doppelplanetenbauart gemeinsam verwendet werden. Das heißt, die Planetengetriebevorrichtung PG, entsprechend dieser Ausführungsform, enthält vier Drehelemente, zwei Sonnenräder, d. h. das erste Sonnenrad s1 und das zweite Sonnenrad s2, das Hohlrad r1 und den Träger ca1, der gemeinsam ein langes Planetenrad, das sowohl mit dem ersten Sonnenrad s1 als auch dem Hohlrad r1 kämmt, und ein kurzes Planetenrad, das mit dem langen Planetenrad und dem zweiten Sonnenrad s2 kämmt, hält. Die Planetengetriebevorrichtung PG ist so aufge baut, dass die Eingangswelle I, die Ausgangswelle O und der erste Motorgenerator MG1 jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen verbunden sind und die Ausgangswelle O wahlweise mit einem der zwei Drehelemente, mit denen weder die Eingangswelle I noch der erste Motorgenerator MG1 verbunden ist, verbunden werden kann. Das heißt, das erste Sonnenrad s1 ist zum integralen Drehen mit dem Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 verbunden. Der Steg ca1 ist wahlweise mit der Ausgangswelle O über die erste Kupplung C1 verbunden und wahlweise an dem Gehäuse Dc mittels der ersten Bremse B1 fixiert. Das Hohlrad r1 ist zum integralen Drehen mit der Eingangswelle I verbunden. Das zweite Sonnenrad s2 ist wahlweise mit der Ausgangswelle O über die zweite Kupplung c2 verbunden.
  • Die vier Drehelemente der Planetengetriebevorrichtung PG sind das erste Drehelement e1, das zweite Drehelement e2, das dritte Drehelement e3 und das vierte Drehelement e4 in Drehzahlreihenfolge. In dieser Ausführungsform entspricht das Sonnenrad s1 dem ersten Drehelement e1, der Träger ca1 entspricht dem zweiten Drehelement e2, das Hohlrad r1 entspricht dem dritten Drehelement e3 und das zweite Sonnenrad s2 entspricht dem vierten Drehelement e4. Demzufolge ist der Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 zum integralen Drehen mit dem ersten Drehelement e1 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden und die Eingangswelle I ist zum integralen Drehen mit dem dritten Drehelement e3 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden. Die Ausgangswelle O ist derart aufgebaut, dass sie wahlweise mit dem zweiten Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels der ersten Kupplung C1 verbunden werden kann, und dass sie wahlweise mit dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels der zweiten Kupplung C2 verbunden werden kann, wodurch sie wahlweise entweder mit dem zweiten Drehelement e2 oder dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden sein kann. Die Ausgangswelle O kann simultan mit sowohl dem zweiten Drehelement e2 als auch dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden werden, indem sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 in Eingriff gebracht werden. Weiter kann die Ausgangswelle O gleichzeitig von sowohl dem zweiten Drehelement e2 als auch dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels Lösens von sowohl der ersten Kupplung C1 als auch der zweiten Kupplung C2 getrennt werden. Man beachte, dass das zweite Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG wahlweise an dem Gehäuse Dc mittels der ersten Bremse B1, wie oben beschrieben, fixiert werden kann.
  • Man beachte, dass wie oben beschrieben, in dieser Ausführungsform die Differentialgetriebevorrichtung die Planetengetriebevorrichtung PG in Ravigneaux-Bauart ist. Entsprechend kann die Teileanzahl der Planetengetriebevorrichtung PG um ein Hohlrad verringert werden, verglichen mit dem Fall, in dem die Differentialgetriebevorrichtung mittels Kombinierens von zwei Planetengetriebemechanismen, die jeweils drei Drehelemente, das Sonnenrad, den Träger und das Hohlrad enthalten, aufgebaut ist. Mittels Verwendens der Planetengetriebevorrichtung PG in Ravigneaux-Bauart kann auf diese Weise die gesamte Länge der Planetengetriebevorrichtung PG verkürzt werden, verglichen mit dem Fall, in dem zwei Planetengetriebemechanismen kombiniert werden. Demzufolge kann die gesamte Länge der Hybridantriebsvorrichtung H in der Axialrichtung entsprechend verkürzt werden.
  • 5-2. Betriebsart der Hybridantriebsvorrichtung
  • Die Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform enthält fünf Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart, die Direktverbindungsbetriebsart, die Drehmomentverzweigungsbetriebsart, die Parallelbeschleunigungsbetriebsart und die serielle Betriebsart, die umschaltbar sind, indem der Eingriff und das Lösen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der ersten Bremse B1 auf die gleiche Weise wie in der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, umgeschaltet werden. Die Betriebstabelle der jeweiligen Reibeingriffselemente C1, C2 und B1 in den jeweiligen Betriebsarten ist dieselbe wie 3 entsprechend der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Die Betriebszustände der Planetengetriebevorrichtung PG in den jeweiligen Betriebsarten sind dieselben wie die Betriebszustände, die in den Drehzahldiagrammen, die in 4 bis 8 entsprechend der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, gezeigt sind. Man beachte, dass sich in dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, die besonderen Konfigurationen des ersten Drehelements e1, des zweiten Drehelements e2, des dritten Drehelements e3 und des vierten Drehelements e4 von denen der ersten Ausführungsform (und der zweiten Ausführungsform), die oben beschrieben wurden, unterscheiden. Demzufolge sind die besonderen Inhalte der jeweiligen Drehelemente, die den jeweiligen Vertikallinien entsprechen, auch in den Drehzahldiagrammen, die in 4 bis 8 gezeigt sind, verändert. Das heißt, wenn 4 bis 8 auf diese Ausführungsform angewendet werden, sind „s1” des ersten Sonnenrads s1, entsprechend dem ersten Drehelement e1, „ca1” des Trägers ca1, entsprechend dem zweiten Drehelement e2, „r1” des Hohlrads r1, entsprechend dem dritten Drehelement e3 und „s2” des zweiten Sonnenrad s2, entsprechend dem vierten Drehelement e4 jeweils von der Vertikallinie auf der linken Seite auf der oberen Seite der vier Vertikallinien in den jeweiligen Drehzahldiagrammen der Reihe nach anzugeben.
  • Der Getriebestufenwechselmechanismus TM ist auf die gleiche Weise wie in der zweiten Ausführungsform so aufgebaut, dass die zwei Schaltgetriebestufen, die niedrige Schaltgetriebestufe (Lo) und die hohe Schaltgetriebestufe (Hi), in jeder der fünf Betriebsarten, die oben beschrieben wurden, umschaltbar sind. Die Betriebstabelle der jeweiligen Reibeingriffselemente B2 und B3 in den jeweiligen Schaltgetriebestufen ist die gleiche wie in 11 entsprechend der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Die Betriebszustände des Getriebestufenwechselmechanismus TM in den jeweiligen Schaltgetriebestufen sind dieselben wie die Betriebszustände, die in dem Drehzahldiagramm, das in 12 entsprechend der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, gezeigt sind. Entsprechend ist die Hybridantriebsvorrichtung H aufgebaut, dass sie die Drehantriebskraft des zweiten Motorgenerators MG2, die mit den zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen verstellt wird, auf die Ausgangswelle O übertragen kann.
  • 6. Sechste Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 16 ist eine Strukturdarstellung, die die Konfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform zeigt. Man beachte, dass auf die Konfiguration der unteren Hälfte, die symmetrisch bezüglich der Eingangswelle I ist, in 16 auf die gleiche Weise wie in 14 verzichtet wird. Die besondere Konfiguration der Planetengetriebevorrichtung PG als die Differentialgetriebevorrichtung der Hybridantriebsvorrichtung H unterscheidet sich von denen der ersten bis fünften Ausführungsform, die oben beschrieben wurden. Das heißt, in dieser Ausführungsform ist die Planetengetriebevorrichtung mittels Kombinierens des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 in Einzelplanetenbauart und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 in Doppelplanetenbauart, aufgebaut. Man beachte, dass der zweite Motorgenerator MG2 in dieser Ausführungsform mit dem Differentialhohlrad O' als das Ausgangsbauteil über den Vorgelegereduktionsgetriebemechanismus SG auf die gleiche Weise wie in der vierten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, verbunden ist. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die Konfigurationen (einschließlich Konfigurationen der ersten Ausfüh rungsform gemeinsam mit der vierten Ausführungsform) der vierten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Im Weiteren werden hauptsächlich die Unterschiede der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform von der der vierten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, beschrieben.
  • 6-1. Konfiguration der Differentialgetriebevorrichtung
  • Wie oben beschrieben, ist in dieser Ausführungsform die Planetengetriebevorrichtung PG als die Differentialgetriebevorrichtung mittels Kombinierens des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 aufgebaut. Die Planetengetriebevorrichtung PG enthält vier Drehelemente und ist so aufgebaut, dass die Eingangswelle I, die Ausgangswelle O und der erste Motorgenerator MG1 jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen verbunden sind, und die Ausgangswelle O wahlweise mit einem der zwei Drehelemente, mit denen weder die Eingangswelle I noch der erste Motorgenerator MG1 verbunden sind, verbunden wird. Im Weiteren wird die Konfiguration von jedem der Planetengetriebemechanismen PG1 und PG2 detailliert beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, ist der erste Planetengetriebemechanismus PG1 ein Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart, der koaxial mit der Eingangswelle I angeordnet ist. Das heißt, der erste Planetengetriebemechanismus PG1 enthält als die Drehelemente den Träger ca1, der die Mehrzahl von Planetenrädern hält, und das Sonnenrad s1 und das Hohlrad r1, die jeweils mit den Planetenrädern kämmen. Das Sonnenrad s1 ist zum integralen Drehen mit dem Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 verbunden. Der Träger ca1 ist zum integralen Drehen mit dem Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 und der Eingangswelle I verbunden. Das Hohlrad r1 ist zum integralen Drehen mit dem Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 verbunden und ist wahlweise mit dem Differentialausgangsrad g1 über die zweite Kupplung C2 verbunden.
  • Der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 ist ein Planetengetriebemechanismus in Doppelplanetenbauart, der koaxial mit der Eingangswelle I angeordnet ist. Das heißt, der zweite Planetengetriebemechanismus PG2 enthält als die Drehelemente den Träger ca2, der eine Mehrzahl von Planetenräderpaaren hält, das Sonnenrad s2, das mit einem Planetenrad, das das Planetenradpaar bildet, kämmt und das Hohlrad r2, das mit dem anderen Planetenrad kämmt. Das Sonnenrad s2 ist wahlweise mit dem Differentialausgangsrad g1 über die erste Kupplung C1 verbunden und ist wahlweise an dem Gehäuse Dc mittels der ersten Bremse B1 fixiert. Der Träger ca1 ist zum integralen Drehen mit dem Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 verbunden und ist wahlweise mit dem Differentialausgangsrad g1 über die zweite Kupplung C2 verbunden. Das Hohlrad r2 ist zum integralen Drehen mit dem Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und der Eingangswelle I verbunden.
  • Die Planetengetriebevorrichtung PG ist derart aufgebaut, dass sie insgesamt vier Drehelemente enthält und integral betreibt, indem sie zwei von drei Drehelementen, die jeweils in dem ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und dem zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 enthalten sind, zum integralen Drehen miteinander verbindet. Die vier Drehelemente sind das erste Drehelement e1, das zweite Drehelement e2, das dritte Drehelement e3 und das vierte Drehelement e4 in Drehzahlreihenfolge. In dieser Ausführungsform entspricht das Sonnenrad s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 dem ersten Drehelement e1 der Planetengetriebevorrichtung PG. Das Sonnenrad s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 entspricht dem zweiten Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG. Der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die integral miteinander drehen, entsprechend dem dritten Drehelement e3 der Planetengetriebevorrichtung PG. Das Hohlrad r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und der Träger ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, die integral miteinander drehen, entsprechen dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG.
  • Demnach ist der Rotor Ro1 des ersten Motorgenerators MG1 zum integralen Drehen mit dem ersten Drehelement e1 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden und die Eingangswelle I ist zum integralen Drehen mit dem dritten Drehelement e3 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden. Die Ausgangswelle O ist derart aufgebaut, dass sie wahlweise mit dem zweiten Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels der ersten Kupplung C1 verbunden wird und wahlweise mit dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG mittels der zweiten Kupplung C2 verbunden wird, wodurch sie sich wahlweise entweder mit dem zweiten Drehelement e2 oder dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG verbinden kann. Die Ausgangswelle O kann gleichzeitig sowohl mit dem zweiten Drehelement e2 als auch dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG verbunden werden, indem sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 in Eingriff gebracht werden. Weiter kann die Ausgangswelle O gleichzeitig von sowohl dem zweiten Dreh element e2 als auch dem vierten Drehelement e4 der Planetengetriebevorrichtung PG getrennt werden, indem sowohl die erste Kupplung C1 als auch die zweite Kupplung C2 gelöst werden. Man beachte, dass das zweite Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG wahlweise an dem Gehäuse Dc mittels der ersten Bremse B1, wie oben beschrieben, fixiert ist.
  • Mars beachte, dass in dieser Ausführungsform die Drehelemente der Planetengetriebevorrichtung PG, die integral mit der Eingangswelle I drehen, wie in 16 gezeigt, der Träger ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und das Hohlrad r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2 sind. Ein Bauteil, das den Träger ca1 und das Hohlrad r2 verbindet, ist an der Außenumfangsseite der Planetengetriebevorrichtung PG angeordnet. Demnach können Hilfsvorrichtungen, wie z. B. eine Ölpumpe, die mittels der Drehantriebskraft der Eingangswelle I angetrieben wird, einfach auf dem Außenumfang der Planetengetriebevorrichtung PG angeordnet werden. Folglich wird die Anordnung der Hilfsvorrichtungen mit der Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform einfach, wodurch der Raum in einem Verbrennungsmotorraum oder ähnlichem des Fahrzeugs effektiv genutzt werden kann.
  • 6-2. Betriebsart der Hybridantriebsvorrichtung
  • Die Hybridantriebsvorrichtung H entsprechend dieser Ausführungsform enthält fünf Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart, die Direktverbindungsbetriebsart, die Drehmomentverzweigungsbetriebsart, die Parallelbeschleunigungsbetriebsart und die serielle Betriebsart, die umschaltbar sind, indem der Eingriff oder das Lösen der erste Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der ersten Bremse B1 auf die gleiche Weise wie in der vierten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, umgeschaltet wird. Die Betriebstabelle der jeweiligen Reibeingriffselemente C1, C2 und B1 in den jeweiligen Betriebsarten ist dieselbe wie 3 entsprechend der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde. Die Betriebszustände der Planetengetriebevorrichtung PG in den jeweiligen Betriebsarten sind dieselben wie die Betriebszustände, die in den Drehzahldiagrammen gezeigt sind, die in 4 bis 8 entsprechend der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, gezeigt sind. Man beachte, dass sich in dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, die besonderen Konfigurationen des ersten Drehelements e1, des zweiten Drehelements e2, des dritten Drehelements e3 und des vierten Drehelements e4 von denen der ersten Ausführungsform (und der vierten Ausführungsform), die oben beschrieben wurde, unterscheiden. Demnach sind die besonderen Inhalte der jeweili gen Drehelemente, die den jeweiligen Vertikallinien entsprechen, auch in den Drehzahldiagrammen, die in 4 bis 8 gezeigt sind, geändert. Das heißt, wenn 4 bis 8 auf diese Ausführungsform angewendet werden, sind „s1” des Sonnenrads s1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1, entsprechend dem ersten Drehelement e1, „s2” des zweiten Sonnenrads s2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, entsprechend dem zweiten Drehelement e2, „ca1” des Trägers ca1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und „r2” des Hohlrads r2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, entsprechend dem dritten Drehelement e3 und „r1” des Hohlrads r1 des ersten Planetengetriebemechanismus PG1 und „ca2” des Trägers ca2 des zweiten Planetengetriebemechanismus PG2, entsprechend dem vierten Drehelement e4 jeweils von der Vertikallinie auf der linken Seite auf der oberen Seite der vier Vertikallinien in den jeweiligen Drehzahldiagrammen der Reihe nach anzugeben.
  • 7. Andere Ausführungsformen
    • (1) In den jeweiligen Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, wurde die Konfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H, die fünf Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart, die Direktverbindungsbetriebsart, die Drehmomentverzweigungsbetriebsart, die Parallelbeschleunigungsbetriebsart und die serielle Betriebsart enthält, die umschaltbar sind, beschrieben. Dennoch sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzt, und eine Konfiguration, die weitere andere Betriebsarten, die umschaltbar sind, zusätzlich zu den fünf Betriebsarten, die oben beschrieben wurden, enthält, ist auch bevorzugt. Eine Konfiguration, in der die Hybridantriebsvorrichtung H nur einen Teil der fünf Betriebsarten enthält, die oben beschrieben wurden, die umschaltbar sind, ist auch bevorzugt. Beispielsweise ist eine Konfiguration, in der drei Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart, die Direktverbindungsbetriebsart und die Drehmomentverzweigungsbetriebsart enthalten sind, die umschaltbar sind, oder eine Konfiguration in der zwei Betriebsarten, die Drehmomentwandlerbetriebsart und die Drehmomentverzweigungsbetriebsart enthalten sind, die in der Hybridantriebsvorrichtung H umschaltbar sind, auch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • (2) In jeder der jeweiligen Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, wurde die Konfiguration, in der das zweite Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG, die die Differentialgetriebevorrichtung bildet, wahlweise mit dem Gehäuse Dc als das nicht rotierende Bauteil mittels der ersten Bremse B1 fixiert ist, als ein Beispiel beschrieben. Dennoch sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht hierauf begrenzt und eine Konfiguration, in der die erste Bremse B1, die das zweite Drehelement e2 der Planetengetriebevorrichtung PG an dem Gehäuse Dc fixiert, nicht enthalten ist, ist auch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Man beachte, dass in diesem Fall, die Konfiguration der Hybridantriebsvorrichtung H nicht erlaubt, dass zwei Betriebsarten, die Parallelbeschleunigungsbetriebart und die seriellen Betriebsart realisiert werden können
    • (3) In allen der oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, in dem die Differentialgetriebevorrichtung beispielsweise mittels der Planetengetriebevorrichtung PG aufgebaut ist. Dennoch ist die Konfiguration der Differentialgetriebevorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht auf die Planetengetriebevorrichtung PG begrenzt. Demnach ist das Aufbauen der Differentialgetriebevorrichtung mittels Benutzung eines Getriebemechanismus einer anderen Form, z. B. einer Konfiguration, in der eine Mehrzahl von Kegelrädern kombiniert wird, auch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • (4) Die besonderen Konfigurationen der Differentialgetriebevorrichtung und der Anordnungskonfigurationen der Reibeingriffselemente bezüglich der jeweiligen Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung, die in den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben wurden, die oben beschrieben wurden, sind nur exemplarisch, und alle Konfigurationen, anders als die oben beschriebenen Konfigurationen, die geeignet sind, die Konfiguration der vorliegenden Erfindung zu realisieren, sind auch in dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
    • (5) Die besonderen Konfigurationen des Getriebemechanismus, der aus dem Getriebestufenwechselmechanismus TM und dem Reduktionsgetriebemechanismus RG oder SG, die in den jeweiligen Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, beschrieben wurden, ausgebildet ist, sind nur exemplarisch, und eine Konfiguration, in der der zweite Motorgenerator MG2 als die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil über einen Getriebemechanismus, der eine andere Konfiguration als die oben beschriebene aufweist, verbunden ist, ist auch in dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten. In der Hybridantriebsvorrichtung H, die die Konfiguration der verschiedenen Differentialgetriebevorrichtungen, die oben beschrieben wurden, enthält, ist eine Konfiguration, in der der zweite Motorgenerator MG2 direkt mit dem Ausgangsbauteil ohne Eingriff des Getriebemechanismus auf die gleiche Weise wie in der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, auch in dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise für ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und zwei drehende Elektromaschinen als Antriebsleistungsquellen enthält, benutzt werden.
  • Zusammenfassung
  • Es ist eine Hybridantriebsvorrichtung vorgesehen, die eine Mehrzahl von umschaltbaren Betriebsarten enthält, und die in jeder Betriebsart einen Energieverlust aufgrund von Reibwiderstand im Inneren eines Verbrennungsmotors unterbinden kann, falls gefahren wird, ohne dass die Antriebshaft des Verbrennungsmotors angefordert wird, wie z. B. während des regenerativen Bremsens oder wenn mit elektrischer Leistung gefahren wird, und die dadurch die Energieeffizienz verglichen mit dem Stand der Technik verbessern kann.
  • Es sind ein Eingangsbauteil I, das mit einem Verbrennungsmotor E verbunden ist, ein Ausgangsbauteil O, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine MG1, eine zweite drehende Elektromaschine MG2 und eine Differentialgetriebevorrichtung PG, die mindestens vier Drehelemente enthält, vorgesehen. Die zweite drehende Elektromaschine MG2 ist mit dem Ausgangsbauteil O verbunden. Das Eingangsbauteil I, das Ausgangsbauteil O und die erste drehende Elektromaschine MG1 sind jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen der Differentialgetriebevorrichtung PG verbunden und das Ausgangsbauteil O kann wahlweise mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung PG, mit denen weder das Eingangsbauteil I, noch die erste drehende Elektromaschine MG1 verbunden ist, verbunden sein.

Claims (18)

  1. Hybridantriebsvorrichtung, die aufweist: ein Eingangsbauteil, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein Ausgangsbauteil, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine, eine zweite drehende Elektromaschine und eine Differentialgetriebevorrichtung, die mindestens vier Drehelemente enthält, wobei die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist; und das Eingangsbauteil, das Ausgangsbauteil und die erste drehende Elektromaschine jeweils mit unterschiedlichen Drehelementen der Differentialgetriebevorrichtung verbunden sind und das Ausgangsbauteil wahlweise mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung, mit denen weder das Eingangsbauteil noch die erste drehende Elektromaschine verbunden ist, verbunden sein kann.
  2. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Zustand, in dem das Ausgangsbauteil mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, eine Drehmomentwandlerbetriebsart verursacht, bei der eine Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft des Eingangsbauteils verstärkt ist, zu dem Ausgangsbauteil übertragen wird; und ein Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit einem anderen der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, eine Drehmomentverzweigungsbetriebsart verursacht, bei der eine Drehantriebskraft, die bezüglich der Drehantriebskraft des Eingangsbauteils abgeschwächt ist, auf das Ausgangsbauteil übertragen wird.
  3. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausgangsbauteil derart aufgebaut ist, dass es mit beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden sein kann, und ein Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, eine Direktverbindungsbetriebsart verursacht, bei der das Eingangsbauteil, das Ausgangsbauteil und die erste drehende Elektromaschine mit identischen Drehzahlen drehen.
  4. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Direktverbindungsbetriebsart realisiert wird, indem das Ausgangsbauteil mit beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung in einem Zustand, bei dem die Drehzahlen der zwei Drehelemente der Dif ferentialgetriebevorrichtung identisch sind, verbunden wird, falls zwischen dem Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist und dem Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil mit dem anderen der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, umgeschaltet wird.
  5. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem Zustand, in dem das Ausgangsbauteil mit einem der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung verbunden ist, ein anderes wahlweise an einem nicht-drehenden Bauteil fixiert wird, und dieser fixierte Zustand eine Parallelebeschleunigungsbetriebsart verursacht, in der die Drehzahlen des ersten drehenden Elektromotors und des Ausgangsbauteils proportional zu einer Drehzahl des Eingangsbauteils bestimmt werden, wodurch die Drehzahl des Eingangsbauteils beim Übertragen auf das Ausgangsbauteil gesteigert wird.
  6. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ausgangsbauteil derart aufgebaut ist, dass es von beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung getrennt werden kann, und ein Zustand, bei dem das Ausgangsbauteil von beiden der zwei Drehelemente der Differentialgetriebevorrichtung getrennt ist, eine serielle Betriebsart verursacht, in der die Übertragung der Drehantriebskraft nicht zwischen dem Eingangsbauteil sowie der ersten drehenden Elektromaschine und dem Ausgangsbauteil sowie der zweiten drehenden Elektromaschine, durchgeführt wird.
  7. Hybridantriebsvorrichtung, die aufweist: ein Eingangsbauteil, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein Ausgangsbauteil, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende Elektromaschine, eine zweite drehende Elektromaschine und einen Differentialgetriebevorrichtung, wobei die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil verbunden ist; die Differentialgetriebevorrichtung mindestens vier Drehelemente, ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement, und ein viertes Drehelement in Drehzahlreihenfolge enthält; und die erste drehende Elektromaschine mit dem ersten Drehelement verbunden ist, das Eingangsbauteil mit dem dritten Drehelement verbunden ist und das Ausgangsbauteil wahlweise entweder mit dem zweiten Drehelement oder dem vierten Drehelement verbunden sein kann kann.
  8. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Ausgangsbauteil, gleichzeitig mit sowohl mit dem zweiten Drehelement als auch dem vierten Drehelement verbunden sein kann.
  9. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Ausgangsbauteil wahlweise mit dem zweiten Drehelement mittels einer ersten Kupplung verbunden ist und wahlweise mit dem vierten Drehelement mittels einer zweiten Kupplung verbunden ist.
  10. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das zweite Drehelement wahlweise an einem nicht-drehenden Bauteil mittels einer Bremse fixiert ist.
  11. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Ausgangsbauteil gleichzeitig von sowohl dem zweiten Drehelement als auch dem vierten Drehelement getrennt sein kann.
  12. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Differentialgetriebevorrichtung mittels eines ersten Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart und einen zweiten Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart aufgebaut ist, die jeweils drei Drehelemente, ein Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad, enthalten; und das erste Drehelement mittels des Sonnenrads des ersten Planetengetriebemechanismus und des Sonnenrads des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen Drehen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist, das zweite Drehelement mittels des Trägers des ersten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, das dritte Drehelement mittels des Hohlrads des ersten Planetengetriebemechanismus und des Trägers des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen Drehen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist und das vierte Drehelement mittels des Hohlrads des zweiten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist.
  13. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Differentialgetriebevorrichtung mittels einer Planetengetriebevorrichtung in Ravigneaux-Bauart aufgebaut ist, die vier Drehelemente, ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad, enthält; und das erste Drehelement mittels des ersten Sonnenrads aufgebaut ist, das zweite Drehelement mittels des Trägers aufgebaut ist, das dritte Drehelement mittels des Hohlrads aufgebaut ist und das vierte Drehelement mittels des zweiten Sonnenrads aufgebaut ist.
  14. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Differentialgetriebevorrichtung mittels eines ersten Planetengetriebemechanismus in Einzelplanetenbauart und eines zweiten Planetengetriebemechanismus in Doppelplanetenbauart aufgebaut ist, die jeweils drei Drehelemente, ein Sonnenrad, einen Träger und ein Hohlrad, enthalten; und das erste Drehelement mittels des Sonnenrads des ersten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, das zweite Drehelement mittels des Sonnenrads des zweiten Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, das dritte Drehelement mittels des Trägers des ersten Planetengetriebemechanismus und des Hohlrads des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen Drehen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist und das vierte Drehelement mittels des Hohlrads des ersten Planetengetriebemechanismus und des Trägers des zweiten Planetengetriebemechanismus, die zum integralen miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
  15. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die zweite drehende Elektromaschine wahlweise von dem Ausgangsbauteil getrennt sein kann.
  16. Hybridantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die zweite drehende Elektromaschine mit dem Ausgangsbauteil direkt oder über einen Getriebemechanismus verbunden ist.
  17. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Getriebemechanismus einen Reduktionsgetriebemechanismus oder einen Getriebestufenwechselmechanismus, der eine Mehrzahl von Schaltgetriebestufen aufweist, ist.
  18. Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Getriebestufenwechselmechanismus mindestens vier Drehelemente, ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement, ein drittes Drehelement und ein viertes Drehelement in Drehzahlreihenfolge enthält; und die zweite drehende Elektromaschine mit dem ersten Drehelement des Getriebestufenwechselmechanismus verbunden ist, das Ausgangsbauteil mit dem zweiten Drehelement des Getriebestufenwechselmechanismus verbunden ist und das dritte Drehelement und das vierte Drehelement des Getriebestufenwechselmechanismus wahlweise jeweils an einem nicht-drehenden Bauteil mittels einer Bremse fixiert sind.
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