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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Handschaltgetriebe, das für ein Fahrzeug angewandt wird, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als Leistungsquellen hat, und insbesondere ein Handschaltgetriebe, das für ein Fahrzeug angewandt wird, das eine Reibungskupplung aufweist, die zwischen der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors und der Eingangswelle des Handschaltgetriebes angeordnet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmlich ist ein so genanntes Hybridfahrzeug wohlbekannt, das eine Maschine und einen Elektromotor als Leistungsquellen aufweist (siehe zum Beispiel
japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2000-224710 ). Bei einem solchen Hybridfahrzeug kann eine Konstruktion verwendet werden, bei der die Ausgangswelle des Elektromotors entweder mit der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors, der Eingangswelle eines Getriebes oder der Ausgangswelle des Getriebes verbunden ist. In der folgenden Beschreibung wird Antriebsdrehmoment von der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors „Maschinenantriebsdrehmoment” genannt und Antriebsdrehmoment von der Ausgangswelle des Elektromotors „Motorantriebsdrehmoment”.
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In den letzten Jahren wurde eine Leistungsübertragungs-Steuervorrichtung entwickelt, die für ein Hybridfahrzeug angewandt wird, das ein Handschaltgetriebe und eine Reibungskupplung aufweist (nachfolgend „HV-MT-Fahrzeug” genannt). Der Begriff „Handschaltgetriebe”, der hier verwendet wird, betrifft ein Getriebe, die keinen Drehmomentwandler aufweist und deren Getriebestufe in Übereinstimmung mit der Schaltposition eines Schalthebels, der von einem Fahrer betätigt wird, ausgewählt wird (das Handschaltgetriebe wird MT genannt). Der Begriff „Reibungskupplung”, der hier verwendet wird, betrifft eine Kupplung, die zwischen der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors und der Eingangswelle des Handschaltgetriebes eingefügt und derart konfiguriert ist, dass sich die Einrückstufe einer Reibungsplatte in Abhängigkeit von der Betätigungsmenge eines Kupplungspedals, das von dem Fahrer betätigt wird, verändert.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ein Hybridfahrzeug kann einen Zustand herstellen, in dem das Fahrzeug fährt, indem Maschinendrehmoment und Motordrehmoment verwendet werden (unten „HV-Fahren” genannt). In den vergangenen Jahren wurde ein Hybridfahrzeug entwickelt, das nicht nur solches HV-Fahren ausführen kann, sondern auch einen Zustand, in dem das Fahrzeug nur unter Einsatz des Motorantriebsmoments fährt, während der Verbrennungsmotor in einem gestoppten Zustand gehalten wird (ein Zustand, in dem das Drehen der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors stoppt) (unten „EV-Fahren” genannt).
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Um es einem HV-MT-Fahrzeug zu erlauben, EV-Fahren in einem Zustand, in dem der Fahrer ein Kupplungspedal nicht betätigt (insbesondere in einem Zustand, in dem die Kupplung des Fahrzeugs eingerückt ist) zu fahren, ist es erforderlich, die Ausgangswelle der Kraftübertragung anzutreiben, indem Motorantriebsdrehmoment verwendet wird, während ein Zustand aufrechterhalten wird, in dem die Eingangswelle der Kraftübertragung nicht dreht. Um das durchzuführen, ist es erforderlich, die Ausgangswelle des Elektromotors mit der Ausgangswelle der Kraftübertragung zu verbinden und die Kraftübertragung in einem „Zustand zu halten, in dem kein Leistungsübertragungssystem zwischen der Eingangswelle der Kraftübertragung und der Ausgangswelle der Kraftübertragung hergestellt ist”.
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Um oben Stehendes auszuführen, muss das Handschaltgetriebe nicht nur „Getriebestufen haben, in welchen ein Leistungsübertragungssystem zwischen der Eingangswelle der Kraftübertragung und der Ausgangswelle der Kraftübertragung hergestellt ist, und ein Leistungsübertragungssystem zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors und der Ausgangswelle der Kraftübertragung hergestellt ist” für HV-Fahren (unten „HV-Fahrgetriebestufen genannt”), sondern auch eine „Getriebestufe, in der kein Leistungsübertragungssystem zwischen der Eingangswelle der Kraftübertragung und der Ausgangswelle der Kraftübertragung hergestellt ist, und ein Leistungsübertragungssystem zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors und der Ausgangswelle der Kraftübertragung hergestellt ist” für EV-Fahren (eine Getriebestufe, die nicht der Leerlauf ist, unten eine „EV-Fahrgetriebestufe” genannt).
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Hier wird davon ausgegangen, dass ein Handschaltgetriebe, das eine Eingangswelle hat, zu welcher Leistung von dem Verbrennungsmotor eingespeist wird, eine Ausgangswelle, von welcher Leistung zu den Antriebsrädern des Fahrzeugs ausgegeben wird, und eine Motorwelle, zu welcher Leistung von einem Elektromotor eingegeben wird und das eine „EV-Fahrgetriebestufe” zusätzlich zu einer Vielzahl von „HV-Fahrgetriebestufen” hat.
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Wenn bei diesem Handschaltgetriebe ein Schalthebel zu einer Schaltposition bewegt wird, die der EV-Fahrgetriebestufe entspricht, wird die EV-Fahrgetriebestufe ausgewählt und ausgeführt, und wenn der Schalthebel zu einer der Schaltpositionen bewegt wird, die der Vielzahl von HV-Fahrgetriebestufen entsprechen, wird die entsprechende der Vielzahl von HV-Fahrgetriebestufen ausgewählt und ausgeführt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes Handschaltgetriebe für ein HV-MT-Fahrzeug bereitzustellen, das eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Motorwelle aufweist und eine Vielzahl von „HV-Fahrgetriebestufen” und eine „EV-Fahrgetriebestufe” hat.
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Ein Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Motorwelle auf und hat eine Vielzahl von „HV-Fahrgetriebestufen” und eine „EV-Fahrgetriebestufe”. Das Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine „erste Hülse (S1) auf, die nicht-drehbar und axial beweglich auf einer ersten Nabe (H1) vorgesehen ist, die gemeinsam mit der Ausgangswelle dreht und sich in Übereinstimmung mit der Position eines Schaltbetätigungselements bewegt” und eine „zweite Hülse (Sm), die nicht-drehbar und axial beweglich auf einer zweiten Nabe (Hm) vorgesehen ist, die gemeinsam mit der Motorwelle dreht und sich in Übereinstimmung mit der Position des Schaltbetätigungselements bewegt”.
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Die erste Hülse (S1) greift immer in ein festes Rad (G2i, Gevi) ein, das gemeinsam mit der Eingangswelle oder der Motorwelle dreht und mit mindestens einem Leerlaufrad (G2o, Gevo) eingerückt werden kann, das drehbar auf der Ausgangswelle vorgesehen ist, um das Leerlaufrad an der Ausgangswelle zu befestigen, so dass das Leerlaufrad nicht in Bezug auf die Ausgangswelle drehen kann. Die zweite Hülse (Sm) greift immer in ein festes Rad (Ghvo) ein, das gemeinsam mit der Ausgangswelle dreht und mit mindestens einem Leerlaufrad (Ghvi) eingerückt werden kann, das drehbar auf der Motorwelle vorgesehen ist, um das Leerlaufrad an der Motorwelle zu befestigen, so dass das Leerlaufrad nicht in Bezug auf die Motorwelle drehen kann.
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Zusätzlich zu der ersten und der zweiten Hülse weist das Handschaltgetriebe der vorliegenden Erfindung mindestens eine Hülse auf, die nicht drehbar und axial beweglich auf eine Nabe montiert ist, die gemeinsam mit einer „entsprechenden der Eingangswelle oder der Ausgangswelle” dreht und die sich in Übereinstimmung mit der Position des Schaltbetätigungselements bewegt. Die mindestens eine Hülse greift immer in ein festes Rad ein, das gemeinsam mit der „anderen Welle der Eingangswelle oder der Ausgangswelle” dreht und in ein entsprechendes Leerlaufrad eingreifen kann, das drehbar auf der „entsprechenden Welle” eingerückt werden kann, um das Leerlaufrad an der „entsprechenden Welle” zu befestigen, so dass das Leerlaufrad nicht in Bezug auf die entsprechende Welle drehen kann.
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Das Merkmal des Handschaltgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung beruht in dem folgenden Aspekt. Das Handschaltgetriebe weist nämlich einen Verbindungsmechanismus (W) auf, der die erste und die zweite Hülse miteinander mechanisch derart verbindet, dass sich die erste und die zweite Hülse in gegenseitig verriegelter Weise gemäß der Position des Schaltbetätigungselements bewegen. Wenn sich das Schaltbetätigungselement an einer Schaltposition befindet, die der EV-Fahrgetriebestufe entspricht, bewegen sich die erste und die zweite Hülse zu ihren ersten Positionen in die axiale Richtung, wobei die EV-Fahrgetriebestufe hergestellt wird. Wenn sich das Schaltbetätigungselement an einer Schaltposition befindet, die einer bestimmten Fahrgetriebestufe entspricht, die eine der mehreren HV-Fahrgetriebestufen ist, bewegen sich die erste und die zweite Hülse zu ihren zweiten Positionen in die axiale Richtung, wobei die bestimmte Getriebestufe hergestellt wird. Wenn sich das Schaltbetätigungselement an einer Schaltposition befindet, die einer anderen der Vielzahl von HV-Fahrgetriebestufen entspricht, die nicht die bestimmte Getriebestufe ist, bewegen sich die erste und die zweite Hülse zu ihren dritten Positionen in die axiale Richtung, wobei die HV-Fahrgetriebestufe, die nicht die bestimmte Getriebestufe ist, hergestellt wird. Vorzugsweise ist die bestimmte Getriebestufe eine Getriebestufe (2.), die die größte der Vielzahl von HV-Fahrgetriebestufen (2. bis 6.) hinsichtlich des Verhältnisses der Drehzahl der Eingangswelle zu der der Ausgangswelle ist.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration, wird der Verbindungsmechanismus vorgesehen. Indem daher nur eine der ersten und zweiten Hülsen (zusätzlich zu einer oder mehreren anderen Hülsen als die erste und die zweite Hülse) in Übereinstimmung mit der Position des Schaltbetätigungselements direkt angetrieben wird, kann die andere der ersten und zweiten Hülse in Übereinstimmung mit der Position des Schaltbetätigungselements indirekt angetrieben werden. Infolgedessen, weil die erste und die zweite Hülse in einer gegenseitig verriegelten Art in Übereinstimmung mit der Position des Schaltbetätigungselements wie oben beschrieben bewegt werden können, brauchen ein dediziertes Schaltbetätigungselement, ein dedizierter Stellantrieb usw. nicht einzeln für die erste und die zweite Hülse vorgesehen zu werden. Das Handschaltgetriebe kann folglich kompakt konzipiert sein.
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Bei dem Handschaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise das Verhältnis der Drehzahl der Motorwelle zu der der Ausgangswelle an dem Zeitpunkt, an dem die erste und die zweite Hülse an ihren ersten axialen Positionen sind, größer als an dem Zeitpunkt, an dem die erste und die zweite Hülse an ihren zweiten oder dritten axialen Positionen sind.
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In diesem Fall nimmt der Verstärkungsgrad des Motorantriebsdrehmoments zu, wenn die EV-Fahrgetriebestufe ausgewählt wird. An dem Zeitpunkt des EV-Fahrens mit relativ niedriger Geschwindigkeit kann daher ein großes Antriebsdrehmoment basierend auf dem Motorantriebsdrehmoment erreicht werden. Infolgedessen kann der Elektromotor kleinere Größe haben. Wenn zusätzlich eine der HV-Fahrgetriebestufen (inklusive die bestimmte Getriebestufe) ausgewählt wird, kann die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors an einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit verringert werden. An dem Zeitpunkt des HV-Fahrens mit relativ hoher Geschwindigkeit kann daher die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors auf einen Bereich beschränkt werden, in dem die Energieeffizienz hoch ist. Die Energieeffizienz kann infolgedessen während des HV-Fahrens hoch gehalten werden. Das Handschaltgetriebe, das einen „Mechanismus zum Ändern des Verhältnisses der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors zu der der Ausgangswelle der Kraftübertragung (folglich Fahrzeuggeschwindigkeit) aufweist”, kann daher kompakt konzipiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm einer Leistungsübertragungssteuervorrichtung, die ein Handschaltgetriebe für ein HV-MT-Fahrzeug aufweist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, in dem eine N-Position ausgewählt ist.
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2 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung zwischen einer S&S-Welle und einer Vielzahl von Gabelwellen in einem Zustand zeigt, in dem die N-Position ausgewählt ist.
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3 ist ein Diagramm, das 1 in einem Zustand entspricht, in dem eine Position für EV ausgewählt ist.
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4 ist eine Ansicht, die 2 in einem Zustand entspricht, in dem die Position für EV ausgewählt ist.
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5 ist ein Diagramm, das 1 in einem Zustand entspricht, in dem eine Position für 2. ausgewählt ist.
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6 ist eine Ansicht, die 2 in einem Zustand entspricht, in dem die Position für 2. ausgewählt ist.
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7 ist ein Diagramm, das 1 in einem Zustand entspricht, in dem eine Position für 3. ausgewählt ist.
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8 ist eine Ansicht, die 2 in einem Zustand entspricht, in dem die Position für 3. ausgewählt ist.
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9 ist ein Diagramm, das 1 in einem Zustand entspricht, in dem eine Position für 4. ausgewählt ist.
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10 ist eine Ansicht, die 2 in einem Zustand entspricht, in dem die Position für 4. ausgewählt ist.
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11 ist ein Diagramm, das 1 in einem Zustand entspricht, in dem eine Position für 5. ausgewählt ist.
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12 ist eine Ansicht, die 2 in einem Zustand entspricht, in dem die Position für 5. ausgewählt ist.
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13 ist ein Diagramm, das 1 in einem Zustand entspricht, in dem eine Position für 6. ausgewählt ist.
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14 ist eine Ansicht, die 2 in einem Zustand entspricht, in dem die Position für 6. ausgewählt ist.
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15 ist ein schematisches Diagramm einer Leistungsübertragungssteuervorrichtung, die ein Handschaltgetriebe für ein HV-MT-Fahrzeug gemäß einer Änderung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand aufweist, in dem eine N-Position ausgewählt ist.
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Ein Beispiel einer Leistungsübertragungssteuervorrichtung eines Fahrzeugs, das ein Handschaltgetriebe M/T gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist (unten die „vorliegende Vorrichtung” genannt), wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird die vorliegende Vorrichtung an ein „Fahrzeug angewandt, das eine Maschine E/G und einen Motorgenerator M/G als Leistungsquellen aufweist und auch ein Handschaltgetriebe M/T aufweist, das keinen Drehmomentwandler enthält, und eine Reibungskupplung C/T”, das heißt das oben genannte „HV-MT-Fahrzeug”. Dieses „HV-MT-Fahrzeug” kann ein Fahrzeug mit Frontantrieb sein, ein Fahrzeug mit Heckantrieb oder ein Fahrzeug mit Allradantrieb.
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(Allgemeiner Aufbau)
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Zuerst wird der allgemeine Aufbau der vorliegenden Vorrichtung beschrieben. Die Maschine E/G ist ein gut bekannter Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel ein Benzinmotor, der Benzin als Kraftstoff verwendet, oder ein Dieselmotor, der Leichtöl als Kraftstoff verwendet.
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Das Handschaltgetriebe M/T ist eine Kraftübertragung, die keinen Drehmomentwandler enthält und deren Getriebestufe in Übereinstimmung mit der Schaltposition eines Schalthebels SL, der von einem Fahrer betätigt wird, ausgewählt wird. Das Handschaltgetriebe M/T hat eine Eingangswelle Ai, zu welcher Leistung von einer Ausgangswelle Ae der Maschine E/G eingegeben wird, eine Ausgangswelle Ao, von der Leistung zu den Antriebsrädern des Fahrzeugs ausgegeben wird, und eine MG-Welle Am, zu der Leistung von dem Motorgenerator M/G eingegeben wird. Die Eingangswelle Ai, die Ausgangswelle Ao und die MG-Welle Am sind zueinander parallel angeordnet. Die MG-Welle Am kann die Ausgangswelle des Motorgenerators M/G selbst oder eine Welle sein, die zu der Ausgangswelle des Motorgenerators M/G parallel und durch einen Getriebezug mit der Ausgangswelle des Motorgenerators M/G in einer Leistung übertragbaren Art verbunden ist. Die Einzelheiten des Aufbaus des Handschaltgetriebes M/T sind unten beschrieben.
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Die Reibungskupplung C/T ist zwischen der Ausgangswelle Ae der Maschine E/G und der Eingangswelle Ai des Handschaltgetriebes M/T angeordnet. Die Reibungskupplung C/T ist eine gut bekannte Kupplung, die derart konfiguriert ist, dass sich der Eingriffszustand einer Reibungsplatte (genauer die axiale Position einer Reibungsplatte, die gemeinsam mit der Eingangswelle Ai in Bezug auf ein Fry-Rad, das gemeinsam mit der Ausgangswelle Ae dreht, dreht) in Übereinstimmung mit einer Betätigungsmenge (Eindrückmenge) eines Kupplungspedals CP, das von dem Fahrer betätigt wird, ändert.
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Der Eingriffszustand der Reibungskupplung C/T (die axiale Position der Reibungsplatte) kann mechanisch in Übereinstimmung mit der Betätigungsmenge des Kupplungspedals CP eingestellt werden, indem ein Verbindungsmechanismus oder dergleichen verwendet wird, der das Kupplungspedal CP mechanisch mit der Reibungskupplung C/T (der Reibungsplatte) verbindet. Alternativ kann der Einrückzustand der Reibungskupplung C/T elektrisch eingestellt werden, indem eine Antriebskraft eines Stellantriebs verwendet wird, der in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Erfassung durch einen Sensor (ein Sensor P1, der unten beschrieben ist), der die Betätigungsmenge des Kupplungspedals CP erfasst (durch ein so genanntes „By-Wire”-System), arbeitet.
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Der Motorgenerator M/G hat einen gut bekannten Aufbau (zum Beispiel einen Wechselstrom-Synchronmotor) und sein Rotor (nicht veranschaulicht) dreht zum Beispiel gemeinsam mit der MG-Welle Am. In der folgenden Beschreibung wird das Antriebsdrehmoment von der Ausgangswelle Ae der Maschine E/G „EG-Drehmoment” genannt, und das Antriebsdrehmoment von der MG-Welle Am (Drehmoment von der Ausgangswelle des Motorgenerators M/G) wird „MG-Drehmoment” genannt.
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Die vorliegende Vorrichtung weist einen Kupplungsbetätigungsquantitätssensor P1, der die Betätigungsmenge (Eindrückmenge, Kupplungshub usw.) des Kupplungspedals CP, einen Bremsbetätigungsmengensensor P2, die die Betätigungsmenge (Eindrückkraft, Gegenwart/Abwesenheit von Betätigung usw.) eines Bremspedals BP erfasst, einen Gaspedal-Betätigungsmengensensor P3, der die Betätigungsmenge (Gaspedalöffnung) eines Gaspedals AP erfasst, und einen Schaltpositionssensor P4, der die Position des Schalthebels SL erfasst, auf.
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Außerdem weist die vorliegende Vorrichtung eine elektronische Steuereinheit (unten einfach die „ECU” genannt) auf. Auf der Basis von Informationen unter anderem von den oben genannten Sensoren P1 bis P4 und anderen Sensoren usw., steuert die ECU das EG-Drehmoment, indem sie die Kraftstoffeinspritzmenge der Maschine E/G (das Öffnen ihres Drosselventils) steuert, und das MG-Drehmoment durch Steuern eines Wandlers (nicht gezeigt) steuert.
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(Aufbau des Handschaltgetriebes M/T)
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Der Aufbau des Handschaltgetriebes M/T wird nun im speziellen beschrieben. Wie man aus dem Schaltmuster des Schalthebels SL, der in 1 gezeigt ist, versteht, werden im vorliegenden Beispiel sechs Vorwärtsgetriebestufen (EV, 2. bis 6.) und eine einzige Rückwärtsgetriebestufe (R) als auswählbare Getriebestufen (Schaltpositionen) vorgesehen. In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung der Rückwärtsgetriebestufe (R) weggelassen. „EV” ist die oben beschriebene EV-Getriebestufe und „2.” bis „6.” sind die oben beschriebenen HV-Getriebestufen. Bei dem vorliegenden Beispiel sind „2.” bis „6.” als HV-Getriebestufen vorgesehen. Es wird jedoch keine Einschränkung auf die HV-Getriebestufen auferlegt, solange eine Vielzahl von Getriebestufen (darunter „2.” und Getriebestufen für höhere Geschwindigkeiten) als HV-Getriebestufen vorgesehen sind. „2.” bis „4.” oder „2.” bis „5.” können zum Beispiel als HV-Getriebestufen vorgesehen sein.
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Das Handschaltgetriebe M/T weist Hülsen S1, S2, S3 und Sm auf. Die Hülse S1 ist eine Hülse für „EV–2.”, die auf eine Nabe H1 montiert ist, die gemeinsam mit der Ausgangswelle Ao dreht, so dass die Hülse S1 nicht in Bezug auf die Nabe H1 drehen kann, sich aber in die axiale Richtung in Bezug auf die Nabe H1 bewegen kann. Die Hülse S2 ist eine Hülse für „3.–4.”, die auf eine Nabe H2 montiert ist, die gemeinsam mit der Eingangswelle Ai dreht, so dass die Hülse S2 nicht in Bezug auf die Nabe H2 drehen kann, sich aber in die axiale Richtung in Bezug auf die Nabe H2 bewegen kann. Die Hülse S3 ist eine Hülse für „5.–6.”, die auf eine Nabe H3 montiert ist, die gemeinsam mit der Eingangswelle Ai dreht, so dass die Hülse S3 nicht in Bezug auf die Nabe H3 drehen kann, sich aber in die axiale Richtung in Bezug auf die Nabe H3 bewegen kann. Die Hülse Sm ist eine Hülse für „EV–HV-Übergang”, die auf eine Nabe Hm montiert ist, die gemeinsam mit der MG-Welle Am dreht, so dass die Hülse Sm nicht in Bezug auf die Nabe Hm drehen kann, sich aber in die axiale Richtung in Bezug auf die Nabe Hm bewegen kann.
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Wie in 2 gezeigt, sind die Hülsen S1, S2, S3 und Sm jeweils integral mit Gabelwellen FS1, FS2, FS3 und FSm gekuppelt. Jede der Gabelwellen FS1, FS2 und FS3 (das heißt die Hülsen S1, S2, S3) wird in die axiale Richtung (in die vertikale Richtung in 2 und in die Links-Rechts-Richtung in 1) von einem inneren Hebel IL (in 2 schraffiert gezeigt) angetrieben, der auf einer S&S-Welle vorgesehen ist, die sich infolge des Betätigens des Schalthebels SL bewegt. In 2 ist die S&S-Welle eine Welle des Typs „Schaltdrehung”. Die S&S-Welle wird nämlich in die axiale Richtung infolge einer Auswahlbetätigung (Betätigen in die Links-Rechts-Richtung in 1) des Schalthebels SL verschoben und um dessen Achse infolge eines Betätigungsvorgangs (Betätigen in die vertikale Richtung in 1) des Schalthebels SL gedreht. Die S&S-Welle kann eine S&S-Welle des Typs „Auswahldrehung” ein, die um die Achse infolge der Auswahlbetätigung des Schalthebels SL gedreht und in die axiale Richtung infolge einer Schaltbetätigung des Schalthebels SL verschoben wird.
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Die Gabelwelle FSm ist mechanisch mit der Gabelwelle FS1 durch einen Verbindungsmechanismus W verbunden. Die Gabelwelle FSm und die Gabelwelle FS1 (das heißt die Hülse Sm und die Hülse S1) bewegen sich als ein einziger Körper in die axiale Richtung (die vertikale Richtung in 2 und die Links-Rechts-Richtung in 1).
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Die Struktur um die Hülsen S1 und Sm wird nun ausführlich beschrieben. Ein Leerlaufrad Gevo für „EV”, die Nabe H1, ein Leerlaufrad G2o für „2.” und festes Rad Ghvo für MG-Drehmomentübertragung sind auf der Ausgangswelle Ao in dieser Abfolge von einer Seite in ihre axiale Richtung (der linken Seite in 1) vorgesehen. Das Leerlaufrad G2o greift immer in ein festes Rad G2i für „2.”, das an der Eingangswelle Ai befestigt ist, ein.
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Ein festes Rad Gevi für „EV”, die Nabe Hm und ein Leerlaufrad Ghvi für MG-Drehmomentübertragung sind auf der MG-Welle in dieser Abfolge von einer Seite in ihre axiale Richtung (die linke Seite in 1) vorgesehen. Das feste Rad Gevi greift immer in das oben stehende Leerlaufrad Gevo ein, und das Leerlaufrad Ghvi greift immer in das oben stehende feste Rad Ghvo ein.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, befinden sich alle Hülsen S1, S2, S3 und Sm in einem Zustand, in dem der Schalthebel SL an der Position „N” steht, an ihren „Leerlaufpositionen”. In diesem Zustand sind die Hülsen S1, S2 und S3 nicht in die entsprechenden Leerlaufräder eingerückt. Zwischenzeitlich ist die Hülse Sm in das Leerlaufrad Ghvi nur eingerückt, um das Leerlaufrad Ghvi mit der MG-Welle Am derart zu befestigen, dass das Leerlaufrad Ghvi nicht in Bezug auf die MG-Welle Am drehen kann.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, bewegt sich der Schalthebel SL von der Position „N” zu einer Position für „EV”, der innere Hebel IL der S&S-Welle treibt einen Kopf für „R/EV”, der an der Gabelwelle FS1 befestigt ist, in eine „EV”-Richtung (in 4 aufwärts), wodurch nur die erste Gabelwelle FS1 und die Gabelwelle FSM vereint mit der Gabelwelle FS1 (folglich die Hülsen S1 und Sm) angetrieben werden (in die Aufwärtsrichtung in 4 und nach links in 3). Dementsprechend bewegt sich die Hülse S1 von der „Leerlaufposition” (die oben erwähnte „dritte Position”) zu einer „Position für EV” (die oben erwähnte „erste Position”), und die Hülse Sm bewegt sich von „Leerlauf” (die oben erwähnte „dritte Position”) zu einer „Position für EV” (die oben erwähnte „erste Position”). Die Hülsen S2 und S3 befinden sich an ihren „Leerlaufpositionen”.
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In diesem Zustand ist die Hülse S1 in das Leerlaufrad Gevo nur eingerückt, um das Leerlaufrad Gevo an der MG-Welle Ao derart zu befestigen, dass das Leerlaufrad Gevo nicht in Bezug auf die Ausgangswelle Ao drehen kann. Die Hülse Sm ist daher nicht in das Leerlaufrad Ghvi eingerückt. Wie durch eine dicke ununterbrochene Linie in 3 angezeigt, wird ein „EV” entsprechendes Leistungsübertragungssystem zwischen der MG-Welle Am und der Ausgangswelle Ao durch die Räder Gevi und Gevo hergestellt. Zwischenzeitlich ist zwischen der Eingangswelle Ai und der Ausgangswelle Ao kein Leistungsübertragungssystem hergestellt. Wenn nämlich „EV” ausgewählt wird, wird ein Zustand hergestellt (nämlich das oben erwähnte „EV-Fahren”), in dem das Fahrzeug fährt, indem es nur das MG-Drehmoment verwendet, während die Maschine E/G in einem gestoppten Zustand gehalten wird (in einem Zustand, in dem das Drehen der Ausgangswelle Ae der Maschine E/G stoppt). Der Fahrer kann das Fahrzeug nämlich durch EV-Fahren starten, indem er „EV” auswählt.
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Wie in den 5 und 6 gezeigt, wenn sich der Schalthebel SL von der „N”-Position zu einer Position für „2.” bewegt, treibt der innere Hebel IL der S&S-Welle einen Kopf für „2.”, der an der Gabelwelle FS1 befestigt ist, in eine Richtung „2.” (in 6 nach unten) an, wobei nur die Gabelwelle FS1 und die Gabelwelle FSm, die mit der Gabelwelle FS1 vereint ist (folglich die Hülsen S1 und Sm) angetrieben wird (in die Abwärtsrichtung in 6 und in die Richtung nach rechts in 5). Daher bewegt sich die Hülse S1 zu einer „Position für „2.” (die oben erwähnte „zweite Position”), und die Hülse Sm bewegt sich zu einer „Position für „HV” (die oben erwähnte „zweite Position”). Die Hülsen S2 und S3 befinden sich an ihren „Leerlaufpositionen”.
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In diesem Zustand ist die Hülse S1 in das Leerlaufrad G2o nur eingerückt, um das Leerlaufrad G2o an der Ausgangswelle Ao derart zu befestigen, dass das Leerlaufrad G2o nicht in Bezug auf die Ausgangswelle Ao drehen kann. Die Hülse Sm ist ferner in das Leerlaufrad Ghvi nur eingerückt, um das Leerlaufrad Ghvi mit der MG-Welle Am derart zu befestigen, dass das Leerlaufrad Ghvi nicht in Bezug auf die MG-Welle Am drehen kann. Daher wird, wie durch eine dicke ununterbrochene Linie in 5 angezeigt, ein „2.” entsprechendes Leistungsübertragungssystem zwischen der Eingangswelle Ai und der Ausgangswelle Ao durch die Räder G2i und G2o hergestellt. Zusätzlich wird eine Leistungsübertragung zwischen der MG-Welle Am und der Ausgangswelle Ao durch die Räder Ghvi und Ghvo hergestellt. Wenn nämlich „2.” ausgewählt wird, wird ein Zustand (nämlich das oben erwähnte „HV-Fahren”) hergestellt, bei dem das Fahrzeug fährt, indem es sowohl das EG-Drehmoment, das durch die Kupplung C/T übertragen wird, als auch das MG-Drehmoment verwendet.
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Wie in den 7 und 8 gezeigt, wenn sich der Schalthebel SL von der „N”-Position zu einer Position für „3.” bewegt, treibt der innere Hebel IL der S&S-Welle einen Kopf für „3.”, der an der Gabelwelle FS2 befestigt ist, in eine Richtung „3.” (in 8 nach oben) an, wobei nur die Gabelwelle FS2 (folglich die Hülse S2) (in die Aufwärtsrichtung in 8 und in die Richtung nach links in 7) angetrieben wird. Die Hülse S2 bewegt sich folglich zu einer „Position für „3.”. Die Hülsen S1, S3 und Sm befinden sich an ihren „Leerlaufpositionen”.
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In diesem Zustand greift die Hülse S2 nur in das Leerlaufrad G3i ein. Die Hülse Sm, die sich an „Leerlauf” befindet, greift ferner, wie oben beschrieben, in das Leerlaufrad Ghvi ein. Daher, wie durch eine dicke ununterbrochene Linie in 7 angezeigt, wird ein „3.” entsprechendes Leistungsübertragungssystem zwischen der Eingangswelle Ai und der Ausgangswelle Ao durch die Räder G3i und G3o hergestellt. Zusätzlich wird eine Leistungsübertragung zwischen der MG-Welle Am und der Ausgangswelle Ao durch die Räder Ghvi und Ghvo hergestellt. Wenn nämlich „3.” ausgewählt wird, wird das oben erwähnte „HV-Fahren” wie in dem Fall ausgeführt, in dem „2.” ausgewählt wird.
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Wie in den 9 bis 14 gezeigt, wird das oben erwähnte „HV-Fahren” in dem Fall ausgeführt, in dem sich der Schalthebel SL an irgendeiner der Positionen für „4.” bis „6.” befindet, sowie in dem Fall, in dem sich der Schalthebel SL an der Position für „2.” befindet. Wenn der Schalthebel SL nämlich zu der Position für „4.” („5.”, „6.”) bewegt wird, wird ein Leistungsübertragungssystem, das „4.” („5.”, „6.”) entspricht, zwischen der Eingangswelle Ai unter Ausgangswelle Ao durch die Räder G4i und G4o (G5i und G5o, G6i und G6o) hergestellt. Wenn „4.”, „5.” oder „6.” ausgewählt wird, wird zusätzlich eine Leistungsübertragung zwischen der MG-Welle Am und der Ausgangswelle Ao durch die Räder Ghvi und Ghvo wie in dem Fall hergestellt, in dem „2.” oder „3.” ausgewählt wird.
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Wie oben beschrieben, ist bei dem vorliegenden Beispiel nur „EV” eine EV-Fahrgetriebestufe und „2.” bis „6.” sind HV-Fahrgetriebestufen. Insbesondere wird für das System zum Übertragen des EG-Drehmoments das „Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle Ai zu der der Ausgangswelle Ao” ein „MT-Untersetzungsverhältnis” genannt. Das MT-Untersetzungsverhältnis (die Anzahl der Zähne von GNo/zur Anzahl der Zähne von GNi) (N: 2 bis 6) nimmt allmählich von „2.” zu „6.” ab.
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Das System zum Übertragen von MG-Drehmoment wird durch die Räder Gevi und Gevo nur hergestellt, wenn „EV” ausgewählt wird, und in anderen Fällen durch die Räder Ghvi und Ghvo hergestellt, das heißt, wenn irgendeine der „2.” bis „6.” ausgewählt wird. Hier wird das „Verhältnis der Drehzahl der MG-Welle Am zu der der Ausgangswelle Ao” ein „MG-Untersetzungsverhältnis” genannt. Damit „EV” zum Starten im Wesentlichen „1.” entspricht, wird das MG-Untersetzungsverhältnis (die Anzahl der Zähne von Gevo zu der Anzahl der Zähne von Gevi), das erreicht wird, wenn „EV” ausgewählt ist, auf einen hohen Wert eingestellt. zwischenzeitlich wird das MG-Untersetzungsverhältnis (die Anzahl der Zähne von Ghvo zu der Anzahl von Zähnen von Ghv), das erreicht wird, wenn irgendeine der „2.” bis „6.” ausgewählt wird, auf einen kleinen Wert eingestellt. Mit anderen Worten kann dieses Handschaltgetriebe M/T als ein Mechanismus zum Wechseln des MG-Untersetzungsverhältnisses aufweisend betrachtet werden.
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Insbesondere werden bei dem oben beschriebenen Beispiel die axialen Positionen der Hülsen S1 bis S3 mechanisch in Übereinstimmung mit der Schaltposition des Schalthebels SL durch Einsatz eines Verbindungsmechanismus (die S&S-Welle und die Gabelwellen) oder dergleichen, der den Schalthebel SL und die Hülsen S1 bis S3 mechanisch verbindet, eingestellt. Die axialen Positionen der Hülsen S1 bis S3 können jedoch elektrisch eingestellt werden, indem Antriebskraft von einem Stellantrieb verwendet wird, der auf der Basis des Ergebnisses der Erfassung des Schaltpositionssensors P4 (so genanntes By-Wire-System) arbeitet. In diesem Fall wird die Hülse Sm ebenfalls mechanisch mit der Hülse S1 durch einen Verbindungsmechanismus derart verbunden, dass sich die Hülse Sm gleichzeitig mit der Hülse S1 bewegt.
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(Steuerung der Maschine E/G)
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Die Steuerung der Maschine E/G durch die vorliegende Vorrichtung wird allgemein wie folgt ausgeführt. Wenn das Fahrzeug gestoppt ist, wird die Maschine E/G in einem gestoppten Zustand gehalten (ein Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritzung nicht ausgeführt wird). Wenn eine HV-Fahrgetriebestufe (irgendeine der „2.” bis zur „6.”) in einem Zustand ausgewählt wird, in dem die Maschine E/G gestoppt ist, wird die Maschine E/G gestartet (die Kraftstoffeinspritzung wird gestartet). In Zeitspannen, während welchen die Maschine E/G in Betrieb ist (Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird), wird das EG-Drehmoment auf der Basis der Gaspedalöffnung usw. gesteuert. Wenn „N” oder „EV” ausgewählt wird oder wenn das Fahrzeug in einem Zustand stoppt, in dem die Maschine E/G in Betrieb ist, wird die Maschine E/G wieder in dem gestoppten Zustand gehalten.
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(Steuerung des Motorgenerators M/G)
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Die Steuerung des Motorgenerators E/G durch die vorliegende Vorrichtung wird allgemein wie folgt ausgeführt. Wenn das Fahrzeug gestoppt wird oder „N” ausgewählt wird, wird der Motorgenerator M/G in einem gestoppten Zustand gehalten (das MG-Drehmoment = 0). Wenn „EV” in einem Zustand ausgewählt wird, in dem der Motorgenerator M/G in einem gestoppten Zustand gehalten wird, wird die normale Startsteuerung unter Einsatz des MG-Drehmoments gestartet. Bei der normalen Startsteuerung wird das MG-Drehmoment auf der Basis der Gaspedalöffnung und des Kupplungshubs gesteuert. Das MG-Drehmoment bei der normalen Startsteuerung wird zum Beispiel durch den Gebrauch einer Karte oder dergleichen bestimmt, die vorab für den Fall vorbereitet wird, in dem „ein gewöhnliches Fahrzeug, das ein Handschaltgetriebe und eine Reibungskupplung aufweist und das einen Verbrennungsmotor nur als eine Leistungsquelle aufweist) in der „1.” gestartet. Die Karte oder dergleichen definiert die Beziehung zwischen „der Gaspedalöffnung und dem Kupplungshub” und „dem Drehmoment des Verbrennungsmotors, das zu der Eingangswelle der manuellen Getriebeschaltung durch die Kupplung” in einem Zeitpunkt übertragen wird, in dem das gewöhnliche Fahrzeug in der „1.” startet. Nach dem Ende der normalen Startsteuerung wird das MG-Drehmoment auf der Basis der Gaspedalöffnung usw. in dem Fall gesteuert, in dem „EV oder eine HV-Getriebefahrstufe ausgewählt wird. Wenn das Fahrzeug gestoppt wird, wird der Motorgenerator M/G wieder in einem gestoppten Zustand gehalten.
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(Aktionen und Auswirkungen)
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Wie oben beschrieben, ist bei dem Handschaltgetriebe M/T gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen „Mechanismus zum Ändern des MG-Untersetzungsverhältnisses” aufweist, die Gabelwelle FSm mechanisch mit der Gabelwelle FS1 durch den Verbindungsmechanismus W verbunden. Indem direkt nur die Hülse S1 (von den Hülsen S1 und Sm) in Übereinstimmung mit der Position des Schalthebels SL angetrieben wird, kann die Hülse Sm in Übereinstimmung mit der Position des Schalthebels SL indirekt angetrieben werden. Daraus resultiert, dass, da die Hülsen S1 und Sm in einer gegenseitig verriegelten Art in Übereinstimmung mit der Position des Schalthebels SL wie oben beschrieben bewegt werden können, ein dedizierter Schalthebel, ein dedizierter Stellantrieb usw. nicht einzeln für jede der Hülsen S1 und Sm vorgesehen zu sein brauchen. Das Handschaltgetriebe M/T, das einen „Mechanismus zum Ändern des MG-Untersetzungsverhältnisses” aufweist, kann folglich kompakt konzipiert sein.
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Damit „EV” im Wesentlichen mit „1.” zum Starten übereinstimmt, wird das MG-Untersetzungsverhältnis, das an dem Zeitpunkt ausgewählt wird, an dem „EV” ausgewählt wird, auf einen großen Wert eingestellt. An dem Zeitpunkt des EV-Fahrens mit relativ niedriger Geschwindigkeit kann folglich ein großes Antriebsdrehmoment basierend auf dem MG-Drehmoment erreicht werden. Die Größe des Motor-Generators M/G kann daher verringert werden. Zwischenzeitlich wird das MG-Untersetzungsverhältnis an dem Zeitpunkt, an dem irgendeine der HV-Fahrgetriebestufen („2.” bis „6.”) ausgewählt wird, auf einen kleinen Wert eingestellt. Infolgedessen kann, wenn eine HV-Fahrgetriebestufe ausgewählt wird, die Drehzahl der MG-Welle Am bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit verringert werden. An dem Zeitpunkt des HV-Fahrens mit relativ hoher Geschwindigkeit kann daher die Drehzahl der MG-Welle Am auf einen Bereich beschränkt werden, in dem die Energieeffizienz hoch ist. Die Energieeffizienz kann folglich während des HV-Fahrens hoch gehalten werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Änderungen können angewandt werden, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden zum Beispiel beide Hülsen S2 und S3, die andere Hülsen sind als die Hülsen S1 und Sm (die oben erwähnte „erste und zweite Hülse”) (und die Leerlaufräder, die diesen entsprechen) auf der Eingangswelle Ai vorgesehen. Sowohl die Hülse S2 als auch die Hülse S3 (und die ihnen entsprechenden Leerlaufräder) können jedoch auf der Ausgangswelle A3 vorgesehen sein.
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Alternativ kann eine der Hülsen S2 und S3 (und ein ihr entsprechendes Leerlaufrad) auf der Ausgangswelle Ao vorgesehen sein, und die andere Hülse (und ein ihr entsprechendes Leerlaufrad) kann auf der Eingangswelle Ai vorgesehen sein.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Gabelwellen FS1, FS2 und FS3 von dem inneren Hebel IL der S&S-Welle angetrieben, und die Gabelwellen FS1 und FSm sind durch den Verbindungsmechanismus W vereint. Von den Hülsen S1 und Sm wird daher nur die Hülse S1 in Übereinstimmung mit der Position des Schalthebels SL angetrieben, und die Hülse Sm wird in Übereinstimmung mit der Position des Schalthebels SL indirekt angetrieben. Die Ausführungsform kann jedoch derart geändert werden, dass die Gabelwellen FS2, FS3 und FSm von dem inneren Hebel IL der S&S-Welle angetrieben werden und die Gabelwellen FS1 und FSm durch den Verbindungsmechanismus W derart vereint sind, dass von den Hülsen S1 und Sm nur die Hülse Sm direkt in Übereinstimmung mit der Position des Schalthebels SL angetrieben wird, und die Hülse S1 in Übereinstimmung mit der Position des Schalthebels SL indirekt angetrieben wird.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Wechsel zwischen „EV” und „2.” in Übereinstimmung mit der axialen Position der Hülse S1 ausgeführt (die oben genannte „erste Hülse”) (insbesondere wird die oben beschriebene bestimmte Getriebestufe auf „2.” gestellt). Die Ausführungsform kann jedoch derart geändert werden, dass der Wechsel zwischen „EV” und „HV-Fahrgetriebestufe anders als 2.” (irgendeine von „3.” bis „6.”) in Übereinstimmung mit der axialen Position der Hülse S1 (der oben erwähnten „ersten Hülse”) ausgeführt wird.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist von den Rädern Gevi und Gevo, die einen Teil des MG-Drehmomentübertragungssystems bilden, wenn „EV” ausgewählt wird, das Rad Gevi ein festes Rad, das an der MG-Welle Am befestigt ist, sein, und das Rad Gevo ist ein Leerlaufrad, das drehbar auf der Ausgangswelle Ao vorgesehen ist. Wie in 15 gezeigt, kann das Rad Gevi jedoch ein Leerlaufrad, das drehbar auf der MG-Welle Am vorgesehen ist, und das Rad Gevo kann ein festes Rad sein, das an der Ausgangswelle Ao befestigt ist. In diesem Fall ist die Hülse Sm derart konfiguriert, dass die Hülse Sm in das Leerlaufrad Gevi nur an der „Position für EV” (die oben erwähnte „erste Position”) eingreift, und in das Leerlaufrad Ghvi nur an der „Position für HV” (die oben erwähnte „zweite Position”) und der „Leerlaufposition” (die oben erwähnte „dritte Position”) eingreift.
