DE69826803T2

DE69826803T2 - Hybridantriebssystem

Info

Publication number: DE69826803T2
Application number: DE69826803T
Authority: DE
Inventors: Takao Anjo-shi Taniguchi; Shoichi Anjo-shi Miyagawa; Kazumasa Anjo-shi Tsukamoto; Shigeo Anjo-shi Tsuzuki; Kenji Anjo-shi OMOTE; Seiji Anjo-shi Suzuki; Takeshi Anjo-shi Hara
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: EP0908343A3; EP0908343B1; EP0908343A2; JPH11107798A; DE69826803D1; US6269895B1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
sDie Erfindung bezieht sich auf ein Hybridantriebssystem, das ein Fahrzeug antreibt, das einen Verbrennungsmotor und einen Motor/Generator verwendet. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Hybridantriebssystem, das ein unbegrenzt variables Getriebe (IVT) verwendet.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein herkömmliches Hybridantriebssystem, das ein kontinuierlich variables Getriebe (CVT) verwendet, ist wie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-71138 beschrieben vorgeschlagen. In diesem System sind ein Verbrennungsmotor und ein Motor/Generator über einen Dämpfer direkt miteinander verbunden. Ferner sind die Ausgangswellen des Verbrennungsmotors und des Motor/Generators mit einer Ölpumpe und dem CVT über einen Vorwärts-Rückwärtswechselmechanismus, der eine Vorwärtskupplung und eine Rückwärtsbremse hat, verbunden und ist ferner über Zahnräder usw. mit Fahrzeugrädern verbunden.
Wenn das Fahrzeug z. B. an einer Kreuzung gestoppt wird, wird der Verbrennungsmotor gestoppt, um einen Kraftstoffverbrauch zu verbessern, und ein Verbrennungsmotorschub oder Wiederanlassen wird durch Ausführen einer regenerativen Steuerung zu dem Motor/Generator verhindert.
In diesem herkömmlichen System wird der Motor/Generator als ein Startermotor zum Verbrennungsmotorstart betrieben, und nach dem der Verbrennungsmotor gestartet ist, wird das Fahrzeug durch Eingreifen von beispielsweise der Vorwärtskupplung nach einem Warten auf einen Anstieg des Hydraulikdrucks, der durch die Ölpumpe erzeugt wird, bewegt.
Daher kann das Fahrzeug nicht durch den Motor/Generator bewegt werden, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt ist. Als ein Ergebnis ist es schwierig, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und die Abgase in beispielsweise einem Stadtbereich zu verringern, in dem das Fahrzeug wiederholt gestartet und gestoppt wird.
Das Fahrzeug ist beim Wiederstart langsam in einer Startbewegung, da der Eingriff der Vorwärtskupplung und ein Schaltvorgang des CVT ausgeführt werden, nachdem der Hydraulikdruck entsprechend der Drehung der Ölpumpe erhöht ist, die durch den Verbrennungsmotor getrieben wird.
Wenn der Verbrennungsmotor während einem Fahrzeugstopp gestoppt ist, kann die Zusatzeinrichtung nicht betrieben werden. Sogar wenn ein Elektromotor getrennt von dem beschriebenen Antriebssystem, wie beispielsweise ein Motor/Generator, der angeordnet ist, um die Zusatzeinrichtung und die Ölpumpe anzutreiben, vorgesehen ist, ist ein weiteres Antriebssystem erforderlich, die Fahrzeugkosten sind erhöht und das System wird kompliziert.
Ferner kann, sogar wenn eine Fahrzeugbewegung durch den Motor/Generator ohne Verwenden des Verbrennungsmotors durch Zwischenordnen einer Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor/Generator ohne Verwenden des Verbrennungsmotors möglich gemacht ist, wenn die Kupplung gelöst ist, die Ölpumpe und die Zusatzeinrichtung nicht betrieben werden. Daher ist, wie diskutiert, ein weiteres Antriebssystem erforderlich. Ferner ist die Kupplung erforderlich, um eine Schlupfsteuerung beim Start einer Fahrzeugbewegung auszuführen, da die CVT nicht von einer Drehung 0 schalten kann. Ein derartiges System ist kompliziert. Ferner ist die Zuverlässigkeit des Hybridantriebssystems basierend auf der Haltbarkeit der Kupplung durch den Schlupf verringert.
Die Druckschrift EP 0 788 914 A2 offenbart ein Antriebsgetriebesystem zwischen einem Verbrennungsmotor und Rädern, wobei das System ein kontinuierlich variables Getriebe (CVT) und einem Motor/Generator hat. Der Motor/Generator wird verwendet, um den Verbrennungsmotor zu unterstützen, ist aber nicht fähig, den Verbrennungsmotor selbst zu starten. Die Räder sind über eine weitere Welle und ein Differentialgetriebe mit der Ausgangswelle (sekundäre Seite des CVT verbunden). Das Getriebe hat ein Doppelplanetengetriebe das einen Vorwärts-/Rückwärtsschaltmechanismus ausbildet. Das erste, zweite und dritte Drehelement des Planetengetriebes sind an einer primären Seite, das heißt zwei Eingangswellen und eine primäre Riemenscheibe, des CVT angeordnet. Die sekundäre Seite und die primäre Seite des CVT sind nur über einen Riemen verbunden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein unbegrenzt variables Getriebe (IVT) für ein Hybridantriebssystem zu schaffen, das eine Neutralstellung hat und bei Drehung Null der Räder schalten kann, ohne eine Schlupfsteuerung einer Kupplung zu verwenden, um die Beständigkeit der Kupplung zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Modifikationen sind in den Unteransprüchen definiert.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, hat das Hybridantriebssystem, das mit einer primären Welle auf einer primären Seite eines kontinuierlich variablen Getriebes ineinander greift, einen Verbrennungsmotor, einen Motor/Generator, der dreht und elektrische Energie verwendet oder generiert, der mit der primären Welle auf der primären Seite des kontinuierlich variablen Getriebes verbunden ist, und ein unbegrenzt variables Getriebe, dass das kontinuierlich variable Getriebe hat, das zwischen der primären Welle und einer sekundären Welle auf einer sekundären Seite des kontinuierlich variablen Getriebes zum kontinuierlichen Schalten des Drehmomentverhältnisses zwischen den Wellen angeordnet ist, eine Planetengetriebeeinheit, die ein erstes Drehelement, das mit der primären Seite des kontinuierlich variablen Getriebes ineinander greift, ein sekundäres Drehelement, das mit der sekundären Seite des kontinuierlich variablen Getriebes ineinander greift, und ein drittes Drehelement hat, das Drehungen des ersten Drehelements und des zweiten Drehelements in einem Zustand zusammenführt, in dem ein Drehmomentumlauf auftritt und die zusammengeführten Drehungen zu Antriebsrädern ausgegeben werden, und eine Neutralsteuerung ausführt, die selbst konvergiert, damit das dritte Drehelement in einer neutralen Stellung ist, in der kein Drehmoment zu den Antriebsrädern übertragen wird, und wobei eine kontinuierliche Schaltsteuerung von der neutralen Stellung zu dem kontinuierlich variablen Drehmomentverhältnis ausgeführt wird.
In dem Hybridantriebssystem werden die Leistungsausgänge von dem Motor/Generator und/oder dem Verbrennungsmotor über das unbegrenzt variable Getriebe zu den Antriebsrädern übertragen.
Eine Eingangskupplung ist zwischen der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors und dem Rotor des Motor/Generators angeordnet. Der Rotor des Motor/Generators greift mit einer Ölpumpe ineinander.
Das Fahrzeug wird durch das Drehmoment von dem Motor/Generator gestartet, wenn die Eingangskupplung gelöst ist, und das unbegrenzt variable Getriebe in die neutrale Stellung bewegt wird und die Ölpumpe durch den Motor/Generator angetrieben wird, wenn das Fahrzeug gestoppt ist.
Das Fahrzeug wird durch die Kraft des Verbrennungsmotors bei Eingriff der Eingangskupplung angetrieben und die Kraft des Verbrennungsmotors wird durch den Leistungsausgang von dem Motor/Generator unterstützt oder Elektrizität wird durch den Motor/Generator generiert.
Der Motor/Generator ist an der primären Welle angeordnet, die Eingangskupplung ist in einer Bohrungsseite eines Rotors des Motor/Generators angeordnet, und die Ölpumpe ist auch an der primären Welle angeordnet.
Der Rotor des Motor/Generators greift mit dem Zusatzgerät des Fahrzeugs ineinander.
Der Motor/Generator ist an der primären Welle angeordnet, eine andere Welle greift mit dem Zusatzgerät ineinander und ist von dem Antriebssystem der primären Welle verschieden, so dass die andere Welle mit der primären Welle antriebsverbunden ist. Eine Kupplung ist zwischen dem Rotor des Motor/Generators und dem Zusatzgerät angeordnet.
Das Fahrzeug wird durch das Drehmoment von dem Motor/Generator während dem Zeitraum gestartet, wenn eine Eingangskupplung gelöst ist, und das unbegrenzt variable Getriebe wird zu der neutralen Stellung bewegt und das Zusatzgerät wird durch den Motor/Generator angetrieben, wenn das Fahrzeug gestoppt ist.
Die Ölpumpe greift mit dem Rotor des Motor/Generators und der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors ineinander und die Ölpumpe wird durch einen von dem Motor/Generator und dem Verbrennungsmotor angetrieben. Die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors und die Ölpumpe greifen miteinander über eine Freilaufkupplung ein und der Rotor des Motor/Generators und die Ölpumpe greifen direkt ineinander ein.
Der Motor/Generator und die Ölpumpe sind an der primären Welle angeordnet und greifen ineinander ein, wobei eine von der primären Welle verschiedenen anderen Welle mit der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors über eine Freilaufkupplung ineinander greift.
Das Zusatzgerät greift mit dem Rotor des Motor/Generators und der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors ineinander und das Zusatzgerät wird durch einen von dem Motor/Generator und dem Verbrennungsmotor angetrieben.
Die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors greift mit dem Zusatzgerät über eine Freilaufkupplung ineinander und der Rotor des Motor/Generators greift direkt mit dem Zusatzgerät ineinander.
Die andere Welle greift mit dem Zusatzgerät ineinander und ist von dem Antriebssystem verschieden, wie beispielsweise die primäre Welle. Ein Ende der anderen Welle greift mit dem Rotor des Motor/Generators ein und das andere Ende der anderen Welle greift mit der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors über eine Freilaufkupplung ein.
Die andere Welle kann ferner von der primären Welle und der sekundären Welle verschieden sein, wobei der Motor/Generator an der anderen Welle angeordnet ist und die andere Welle mit der primären Welle ineinander greift.
Das Zusatzgerät ist angeordnet, um mit den Drehelementen des unbegrenzt variablen Getriebes außer dem dritten Drehelement ineinander zu greifen.
Gemäß der Erfindung wird ein Fahrzeug in einem Zustand gestoppt, in dem das unbegrenzt variable Getriebe in der neutralen Stellung ist, wenn der Motor/Generator dreht. Daher können die Ölpumpe und andere angetrieben werden, ohne eine ausschließliche Antriebsquelle anzuordnen. Als ein Ergebnis tritt ein Verzögerungsgefühl beim Fahrzeugstart nicht auf.
Wenn das Fahrzeug gestoppt ist und wenn die Kraft, die zum Antreiben eines Fahrzeugs erforderlich ist, klein ist, wenn z. B. das Fahrzeug in einem Zustand kurz nach dem Fahrzeugstart ist, verbleibt der Verbrennungsmotor durch Lösen der Eingangskupplung gestoppt. Daher ist der Kraftstoffverbrauch verbessert, das Abgas ist geringer und der Motor/Generator wird mit einer niedrigen Last oder nahezu keiner Last gestartet. In dem Fall, in dem z. B. ein bürstenloser DC-Motor als der Motor/Generator verwendet wird, ist es möglich, dass ein teurer Rotorpositionserfassungssensor nicht erforderlich ist.
Die Ölpumpe wird immer durch einen einfachen Aufbau angetrieben.
Das Fahrzeug wird durch die Kraft des Motor/Generators basierend auf einem großen Verzögerungsverhältnis des unbegrenzt variablen Getriebes gestartet, ohne den Verbrennungsmotor zu drehen. Somit kann die Startsteuerung schnell ausgeführt werden, da die Ölpumpe immer angetrieben wird, während das Fahrzeug gestoppt ist.
Der Verbrennungsmotor wird in einem guten Wirkungsgradzustand gehalten, das Fahrzeug wird durch Steuern des Motor/Generators und des unbegrenzt variablen Getriebes richtig angetrieben. Daher ist der Kraftstoffverbrauch verbessert und ist das Abgas verringert. Das Fahrzeug kann ohne Schlupfsteuerung für die Eingangskupplung durch das Schalten von der neutralen Stellung des unbegrenzt variablen Getriebes gestartet werden.
Ein Hybridantriebssystem, das einen einfachen Aufbau hat, wird erreicht. Ferner kann die primäre Welle gekürzt werden.
Das Zusatzgerät wird immer durch einen einfachen Aufbau ohne eine weitere Kraftquelle angetrieben. Das Zusatzgerät wird durch die primäre Welle angetrieben, aber die primäre Welle muss nicht lang oder groß sein. Die Last des Motor/Generators bei dem Motor/Generatorstart weiter verringert und ein Sensor für den Motor/Generator ist nicht erforderlich.
Das Fahrzeug wird durch die Kraft des Motor/Generators wirksam gestartet und das Zusatzgerät, wie beispielsweise ein Kompressor für eine Klimaanlage und/oder eine Pumpe für eine Servolenkung, wird immer angetrieben, sogar wenn das Fahrzeug gestoppt ist.
Die Startsteuerung und andere Vorgänge werden ohne Verzögerung durch Antreiben der Ölpumpe unter Verwendung des Verbrennungsmotors in dem Fall ausgeführt, in dem eine Ladung der Batterie unzureichend ist (ausfallsicherer Betrieb). Ferner wird der ausfallsichere Betrieb ohne zu verursachen, dass die primäre Welle lang und groß ist, und unter Verwendung eines einfachen und kompakten Aufbaus erreicht.
Das Zusatzgerät wird durch den Verbrennungsmotor in dem Fall angetrieben, in dem die Ladung der Batterie unzureichend ist (ausfallsicherer Betrieb). Ferner wird der ausfallsichere Betrieb mit einem einfachen und kompakten Aufbau erhalten.
Das Hybridantriebssystem ist axial verkürzt und der erforderliche Fahrzeugraum ist verringert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist in Zusammenhang mit den nachstehenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und wobei:
1 eine schematische Darstellung ist, die ein Hybridantriebssystem eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
2 eine Übersichtsschnittansicht ist, die das unbegrenzt variable Getriebe (IVT) zeigt;
3 ein Geschwindigkeitsdiagramm ist;
4 einen Eingriffszustand jeder Kupplung zeigt;
5 eine Änderung des Ausgangsdrehmoments von dem IVT hinsichtlich eines Drehmomentverhältnisses eines kontinuierlich variablen Riemengetriebes (CVT) zeigt;
6 eine Änderung der Ausgangsdrehzahl des IVT hinsichtlich des Drehmomentverhältnisses des CVT zeigt;
7 eine schematische Darstellung ist, die ein Hybridantriebssystem eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;
8 eine schematische Darstellung ist, die ein Hybridantriebssystem eines dritten Ausführungsbeispiels zeigt;
9 eine schematische Darstellung ist, die ein Hybridantriebssystem eines vierten Ausführungsbeispiels zeigt; und
10 eine schematische Darstellung ist, die ein Hybridantriebssystem eines fünften Ausführungsbeispiels zeigt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die Erfindung ist besser aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
1 zeigt einen Umriss eines Hybridantriebssystems für ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor 1, wie beispielsweise ein Benzinmotor oder einen Dieselmotor, und einen Motor/Generator 2, wie beispielsweise einen bürstenlosen DC-Motor hat. Beispielsweise kann ein DC-Serienmotor oder ein Induktionsmotor als der Motor/Generator 2 verwendet werden.
Die Verbrennungsmotorausgangswelle 1a des Verbrennungsmotors 1 ist über ein Schwungrad 3 und einen Dämpfer 5 mit einer Welle 4 verbunden. Eine Eingangskupplung 6 ist zwischen der Welle 4 und dem Rotor 2a des Motor/Generators 2 zwischengeordnet. Ferner ist eine primäre Welle 8, die mit der Verbrennungsmotorausgangswelle 1a und der Mittelwelle des Rotors 2a fluchtet und mit dem Rotor 2a verbunden ist, mit der Drehseite 10a einer Ölpumpe 10 verbunden. Eine primäre Riemenscheibe 7 eines kontinuierlich variablen Riemengetriebes (CVT) 11 ist an der primären Welle 8 angeordnet. Ein Kettenrad 13 ist drehbar über eine Tiefkupplung C_L an der primären Welle 8 drehbar gelagert. Die primäre Welle 8 ist durch Anordnung der Eingangskupplung 6 in der Bohrungsseite des Rotors 2a des Motor/Generators 2 verkürzt.
Eine sekundäre Welle (zweite Welle) 15 ist parallel zu der primären Welle 8 angeordnet. Eine sekundäre Riemenscheibe des CVT 11, ein einfaches Planetengetriebe 19, ein Ausgangszahnrad 21 und ein Kettenrad 20, das über eine Kette 22 mit dem Kettenrad 13 zusammengeschaltet ist, sind an der sekundären Welle 15 angeordnet. Das Planetengetriebe 19 und das CVT 11 bilden ein unbegrenzt variables Getriebe (IVT) 18 aus, das eine neutrale Getriebestellung (GN) hat, wie nachstehend diskutiert ist.
Ferner ist eine Vorgelegewelle 23 vorgesehen. Ein großes Zahnrad 25, das mit dem Ausgangszahnrad 21 eingreift, ist an der sekundären Welle 15 gelagert, und ein kleines Zahnrad 26 ist integral an der Vorgelegewelle 23 fixiert. Das kleine Zahnrad 26 ist mit einem Zahnrad 30 in Eingriff, das mit einem Differentialträger einer Differentialvorrichtung 29 verbunden ist. Die Differentialvorrichtung 29 gibt eine Differentialdrehung zu Vorderachswellen 31l, 31r aus, die mit linken bzw. rechten Vorderrädern verbunden sind.
Ein Kettenrad (Drehelement) 32 zum Antreiben eines Zusatzgeräts 39 ist zwischen der Ölpumpe 10 und der primären Riemenscheibe 7 an der primären Welle 8 fixiert. Eine Zusatzgerätantriebswelle 33 ist parallel zu der primären Welle 8 angeordnet. Eine Kette 36 ist um ein Kettenrad 35, das an einem Ende der Antriebswelle 33 fixiert ist, und das Kettenrad 32 zum Antreiben des Zusatzgeräts 39 gewickelt. Eine Kette 41 ist um ein Kettenrad 37, das an dem anderen Ende der Antriebswelle 33 fixiert ist, und ein Kettenrad 40, das an der Eingangswelle des Zusatzgeräts 39 fixiert ist, gewickelt. Das Zusatzgerät 39 umfasst zum Beispiel eine Wasserpumpe zum Kühlen des Verbrennungsmotors, einen Wechselstromgenerator für eine Niedrigspannungsbatterie, die zum Motorstart verwendet wird (die Spannung unterscheidet sich beträchtlich von der Spannung der Batterie zum Fahren basierend auf dem Motor/Generator 2, d. h. die Spannung der Niedrigspannungsbatterie beträgt 12 V und die Spannung der Batterie zum Fahren beträgt 300 V), einen Kompressor für eine Klimaanlage und eine Pumpe für eine Servolenkung. Diese Vorrichtungen werden durch die Drehung der primären Welle über eine Getriebevorrichtung 42 angetrieben. Andere Getriebevorrichtungen, wie beispielsweise Zahnräder und Riemen, können als die Getriebevorrichtung 42 verwendet werden.
Ein unbegrenzt variables Getriebe (IVT) 18, das durch das CVT 11 und das Planetengetriebe 19 aufgebaut ist, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 2 bis 6 beschrieben. Die Details des IVT, wie beispielsweise das unterstützende Hydrauliksystem, ist in vorhergehend eingereichten Japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 8-261303, Nr. 8-326860 und Nr. 9-166191 beinhaltet.
Eine Drehung eines Getriebesystems mit konstanter Drehzahl 16, das das Kettenrad 13, das mit der Ausgangsseite der Tiefkupplung C_L verbunden ist, die Kette 22 und das Kettenrad 20 hat, und die kontinuierlich schaltende Drehung des CVT 11, das die primäre Riemenscheibe 7, die sekundäre Riemenscheibe 9 und den Riemen 43 hat, werden zusammengeführt, so dass ein Drehmomentumlauf oder ein Drehmomentweg, an dem Planetengetriebe 19 auftritt. Das Planetengetriebe 19 ist ein einfaches Planetengetriebe, das ein Sonnenrad 19s, ein Hohlrad 19r und einen Träger 19c hat, der ein Planetenrad 19p drehbar lagert, das mit dem Sonnenrad 19s und dem Hohlrad 19r in Eingriff ist. Das Sonnenrad 19s ist mit der sekundären Riemenscheibe 9 des CVT 11 verbunden und als ein zweites Drehelement aufgebaut. Das Hohlrad 19r ist mit dem Ausgangszahnrad 21 verbunden und als ein drittes Drehelement aufgebaut. Der Träger 19c ist mit dem Kettenrad 20 des Getriebesystems mit konstanter Drehzahl 16 verbunden und als ein erstes Drehelement aufgebaut.
Die Hydraulikstellglieder 7c, 9c für die primäre Riemenscheibe 7 bzw. die sekundäre Riemenscheibe 9 haben Trennelemente 45, 46; Zylinderelemente 47, 49, die an den stationären Scheibennaben 7a₁ , 9a₁ fixiert sind; Trommelelemente 50, 51 und zweite Kolbenelemente 52, 53, die an den Backen der beweglichen Scheiben 7b bzw. 9b fixiert sind. Die Trennelemente 45, 46 sind in die entsprechenden zweiten Kolbenelemente 52, 53 gepasst. Die zweiten Kolbenelemente 52, 53 sind in den entsprechenden Zylinderelementen 47, 49 und an den entsprechenden Trennelementen 45, 46 gepasst, um für die Hydraulikstellglieder 7c, 9c Doppelkolben- (oder Doppelkammer-) Aufbauten vorzusehen, die erste Hydraulikkammern 55, 56 bzw. zweite Hydraulikkammern 57, 59 haben.
Die erste Hydraulikkammer 55, 56 in den entsprechenden Hydraulikstellgliedern 7c, 9c bilden Kolbenflächen an den Rückseiten von beweglichen Scheiben 7b, 9b aus. Ihre wirksamen Druckaufnahmeflächen sind an der primären Seite und an der sekundären Seite ausgeglichen. In den stationären Scheibennaben 7a₁ , 9a₁ der primären Seite und der sekundären Seite sind Ölkanäle, die mit den ersten Hydraulikkammern 55, 56 kommunizieren, bzw. Ölkanäle, die mit den zweiten Hydraulikkammern 57, 59 kommunizieren. Vorspannfedern 65, 66 sind zum Vorspannen der beweglichen Scheiben 7b, 9b der primären Seite bzw. der sekundären Seite zu den stationären Scheiben 7a, 9a hin vorgesehen.
Der Betrieb des IVT 18 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 2–4 beschrieben. Die Drehungen des Verbrennungsmotors 1 und/oder des Motor/Generators 2 werden auf die primäre Welle 8 übertragen. In einem niedrigen Modus eines D-Bereichs, indem die Tiefkupplung C_L in Eingriff ist und die Hochkupplung C_H gelöst ist, wird die Drehung der primären Welle 8 auf die primäre Riemenscheibe 7 und ferner auf den Träger 19c des Planetengetriebes 19 über das Getriebesystem mit konstanter Drehzahl 16 übertragen, das das Kettenrad 13 der primären Seite, die Kette 22 und das Kettenrad 20 der sekundären Seite hat. Die Drehung der primären Riemenscheibe 7 wird durch Steuern des Riemenscheibenverhältnisses der primären Riemenscheibe 7 und der sekundären Riemenscheibe 9 unter Verwendung der Hydraulikstellglieder 7c, 9c, die nachstehend diskutiert sind, kontinuierlich variiert und die variierte Drehung wird auf die sekundäre Riemenscheibe 9 übertragen, und ferner wird die geschaltete Drehung der sekundären Riemenscheibe 9 auf das Sonnenrad 19s des Planetengetriebes 19 übertragen.
In dem Planetengetriebe 19 wirkt, wie in dem Geschwindigkeitsdiagramm von 3 gezeigt ist, der Träger 19c, auf den konstante Drehzahlen durch das Getriebesystem 16 mit konstanter Drehzahl übertragen werden, als ein Reaktionselement und die kontinuierlich variablen Drehungen von dem CVT 11 werden auf das Sonnenrad 19s übertragen. Die Drehungen des Trägers 19c und des Sonnenrads 19s werden zusammengeführt und durch das Hohlrad 19r auf das Ausgangszahnrad 21 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt tritt der Drehmomentumlauf in dem Planetengetriebe 19 auf, da das Ausgangszahnrad 21 mit dem Hohlrad 19r verbunden ist, das ein anderes Drehelement als das Reaktionsträgerelement ist. Das Zahnrad 21 dreht in Vorwärts- (Low) und Rückwärts- (Rev) Richtungen über die Nulldrehung, da das Sonnenrad 19s und der Träger 19c in die gleiche Richtung drehen. D. h., dass auf der Basis des Drehmomentumlaufs das Drehmoment, während den Vorwärtsdrehungen, von der sekundären Riemenscheibe 9 auf die primäre Riemenscheibe 7 und, während den Rückwärtsdrehungen, von der primären Riemenscheibe 7 auf die sekundäre Riemenscheibe 9 übertragen wird.
In einem hohen Modus, in dem die Tiefkupplung C_L gelöst ist, ist die Hochkupplung C_H in Eingriff ist, wird die Übertragung über das Getriebesystem mit konstanter Drehzahl 16 auf das Planetengetriebe 19 getrennt, so dass das Planetengetriebe 19 in einen integral drehenden Zustand durch Eingreifen der Hochkupplung C_H gebracht ist. Als ein Ergebnis werden die Drehungen der Eingangswelle oder primären Welle 8 auf das Ausgangszahnrad 21 ausschließlich über das CVT 11 und die Hochkupplung C_H übertragen. D. h., dass das CVT 11 die Kraft von der primären Riemenscheibe 7 auf die sekundäre Riemenscheibe 9 überträgt. Ferner werden die Drehungen der Ausgangswelle 21 über die Zahnräder 25, 26 auf die Vorgelegewelle 23 und dann über die linken und rechten Achsen 31l, 31r auf das linke und das rechte Vorderrad übertragen.
Wie in dem Geschwindigkeitsdiagramm von 3, in dem Ausgangsdrehmomentdiagramm von 5 und in dem Ausgangs-RPM-Diagramm von 6 gezeigt ist, dreht das Sonnenrad 19s in dem niedrigen Modus am Maximum, wenn das CVT 11 an der Grenze (dem O/D Ende) in die Beschleunigungsrichtung ist. Auf der Basis von diesem wird das Hohlrad 19r von den Drehungen des Trägers 19c bei konstanter RPM rückwärts gedreht und die Rückwärtsdrehung (REV) wird auf das Ausgangszahnrad 21 übertragen. Wenn das CVT 11 in die Verzögerungsrichtung (U/D) variiert wird, wird die RPM der Rückwärtsdrehung verringert, um eine neutrale Stellung (NEU) einzurichten, in der die RPM des Ausgangszahnrads 21 0 beträgt, bei einem vorgegebenem Riemenscheibenverhältnis, das durch das Getriebeverhältnis zwischen dem Planetengetriebe 19 und dem Getriebesystem mit konstanter Drehzahl 16 bestimmt ist. Ferner wird, wenn das CVT 11 in die Verzögerungsrichtung (U/D) variiert wird, das Hohlrad 19r in die Vorwärtsrichtung umgeschaltet, so dass die Vorwärtsrichtungen auf das Ausgangszahnrad 21 übertragen werden. Zu diesem Zeitpunkt konvergiert das Drehmoment des Ausgangszahnrades 21 finit zu der neutralen Stellung NEU, die in 5 gezeigt ist, aber erreicht sie nie.
Dann wird, wenn das CVT das Ende der Verzögerungsrichtung (U/D) erreicht, die Hochkupplung C_H eingekuppelt, um in den hohen Modus umzuschalten. In dem hohen Modus wird die Ausgangsdrehung des CVT 11 wie sie ist auf das Ausgangszahnrad 21 übertragen, so dass sie eine parallele Linie wird, wie durch b in der Geschwindigkeitskurve von 3 gekennzeichnet ist. Dann wird, wenn das CVT 11 in die Beschleunigungsrichtung (O/D) geschaltet wird, die Drehung des Ausgangszahnrads 21 in die Beschleunigungsrichtung gewechselt, so dass das Übertragungsdrehmoment dementsprechend verringert wird. λ in 3 bezeichnet ein Verhältnis (Zs/Zr) zwischen der Zähnezahl Zs des Sonnenrads und der Zähnezahl Zr des Hohlrads.
In einem Parkbereich P und in einem neutralen Bereich N, die in 4 gezeigt sind, sind beide, die Hochkupplung C_H und die Tiefkupplung C_L gelöst, um die Kraft von dem Verbrennungsmotor 1 abzuschneiden. Zu diesem Zeitpunkt ist in dem Parkbereich P die Differentialeinheit 29 gesperrt, um die Achsen 311, 31r zu sperren.
Die Nabe 7a₁ der stationären Scheibe 7a der primären Riemenscheibe 7 ist mit einem Splint an der primären Welle 8 in Eingriff und die bewegliche Riemenscheibe 7b ist axial beweglich an der stationären Scheibennabe 7a₁ gelagert. Die bewegliche Scheibe 7b wird durch ein Hydraulikstellglied 7c bewegt. In der sekundären Riemenscheibe 9 ist die stationäre Scheibe 9a integral mit der sekundären Welle 15 aufgebaut. Die bewegliche Scheibe 9b ist axial beweglich an der stationären Scheibe 9a gelagert. Die bewegliche Scheibe 9b wird durch ein Hydraulikstellglied 9c bewegt.
Dann wird, wenn das Fahrzeug in einem D-Bereich oder einem R-Bereich ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist und das Gaspedal losgelassen ist, ein Neutralgetriebesignal von einer Steuereinheit ausgegeben, die ersten Hydraulikkammern 55, 56 in den Hydraulikstellgliedern 7c, 9c der primären und sekundären Riemenscheiben werden mit Hydraulikdrücken beaufschlagt und die Hydraulikdrücke werden in die zweiten Hydraulikkammern 57, 59 entlastet, so dass die axialen Kräfte der Riemenscheiben 7, 9 im Wesentlichen ausgeglichen sind. Das heißt, dass der Unterschied zwischen der primären und der sekundären Riemenscheibe 7, 9 entweder auf einen kleineren Wert als dem axialen Kraftunterschied, der durch das Eingangsdrehmoment und das Riemenscheibenverhältnis des CVT 11 im Augenblick der positiven Ausgangsdrehmomentrichtung bestimmt wird, der Riemenscheiben, während der Unterschied nicht negativ wird, oder auf einen derartig kleineren Wert als den axialen Kraftunterschied, der durch das Eingangsdrehmoment und das Riemenscheibenverhältnis des CVT 11 im Augenblick der negativen Ausgangsdrehmomentrichtung bestimmt wird, der Riemenscheiben gesteuert, während der Unterschied nicht negativ wird.
Eine Kraft F_N bewirkt, dass das CVT 11 von dem Vorwärts- oder Rückwärtsbereich zu dem neutralen Getriebepunkt (GN) selbst konvergiert. Dann wird, wenn der GN-Punkt erreicht ist und aufrecht erhalten wird, das IVT 18 in einen nicht-Lastzustand oder einem Zustand unendlich nahe dem nicht-Lastzustand bewegt. Das CVT 11 selber wird zu einem Zustand angetrieben, in dem die primäre Riemenscheibe 7 und die sekundäre Riemenscheibe 9 durch die Riemenspannung im Gleichgewicht sind, d. h., in dem das Riemenscheibenverhältnis bei 1,0 ist, so dass eine Kraft F_A zu dem Riemenscheibenverhältnis 1,0 gerichtet wird. Als ein Ergebnis tritt gleichzeitig, wenn das CVT 11 sich zu dem GN-Punkt bewegt, so dass das IVT 18 den nicht-Lastzustand einnimmt, die Kraft F_A auf, mit der das CVT 11 sich zu dem Riemenscheibenverhältnis von 1,0 bewegt. Die Kraft F_A zu dem Riemenscheibenverhältnis 1,0 in dem nicht-Lastzustand des CVT 11 hin und die Kraft F_N zu dem GN-Punkt in dem Lastzustand des CVT 11 und dem nicht-Lastzustand des IVT 18 hin, wie eingerichtet, wenn das CVT 11 durch die Kraft F_A außerhalb des GN-Punktes gebracht ist, kommt in den Wirbelzustand, so dass ein Vorwärtskriechmoment auftritt.
In einem D-Bereich ist die Tiefkupplung C_L in Eingriff und die zweite Hydraulikkammer 59 der sekundären Seite ist mit dem Hydraulikdruck fortschreitend beaufschlagt, während die ersten Hydraulikkammern 55, 56 der primären und sekundären Seiten mit den vorgegebenen Drücken beaufschlagt sind, so dass das Riemenscheibenverhältnis von dem neutralen Getriebepunkt GN in die Richtung des Untersetzungsantriebs (U/D) variiert, in dem der wirksame Radius der sekundären Riemenscheibe 9 erhöht ist. In diesem Zustand wird das Drehmoment, das von der primären Welle 8 über die Kupplung C_L und das Getriebesystem mit konstanter Drehzahl 16 auf den Träger 19c des Planetengetriebes 19 übertragen wird, über das Hohlrad 19r zu dem Ausgangszahnrad 21 übertragen, während das Drehmoment durch das CVT 11, das ein vorgegebenes Riemenscheibenverhältnis hat, über das Sonnenrad 19s begrenzt ist.
Wenn das CVT 11 ein vorgegebenes Verhältnis im U/D erreicht, ist die Tiefkupplung C_L gelöst und die Hochkupplung C_H ist in Eingriff, wird das CVT 11 geändert, so dass der Hydraulikdruck auf die zweite Hydraulikkammer 57 der primären Seite aufgebracht wird. In diesem Zustand wird das Drehmoment der primären Welle 8 durch das CVT 11 sauber variiert, in dem das Drehmoment von der primären Riemenscheibe 7 auf die sekundäre Riemenscheibe 9 übertragen wird und von dem Ausgangszahnrad 21 über die Hochkupplung C_H extrahiert wird. Das Herabschalten wird durch die entgegengesetzte Hydrauliksteuerung ausgeführt. Das Herabschalten in dem niedrigen Modus ist mechanisch unterbunden, wenn das Riemenscheibenverhältnis niedriger als ein vorgegebener Wert ist.
In einem R-Bereich ist die Tiefkupplung C_L in Eingriff und die zweite Hydraulikkammer 57 der primären Seite ist mit dem Hydraulikdruck fortschreitend beaufschlagt, während die ersten Hydraulikkammern 55, 56 der primären und der sekundären Seite mit den vorgegebenen Drücken beaufschlagt sind, so dass das Riemenscheibenverhältnis von dem neutralen Getriebepunkt (GN) zu der Richtung eines Übersetzungsantriebs (O/D) variiert, in dem der wirksame Radius der Riemenscheibe 7 erhöht ist. In diesem Zustand werden die Drehungen des Getriebesystems mit konstanter Drehzahl 16 und des CVT 11 an dem Planetengetriebe 19 zusammengeführt und die Rückwärtsdrehung wird aus dem Ausgangszahnrad 21 extrahiert, da die konstante Drehzahl schneller als die variable Drehung ist.
Nachstehend ist der Betrieb des Hybridantriebsystems des ersten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wenn ein Fahrzeug in einem Fahr- (Systemstart) Zustand durch Einschalten eines Zündschalters ist, wird Strom zu dem Motor/Generator 2 zugeführt, um zu bewirken, dass er dreht, so dass die primäre Welle 8 gedreht wird. Als ein Ergebnis wird die Ölpumpe 10 angetrieben und das Zusatzgerät 39 wird über die Getriebevorrichtung 42 angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt ist die Eingangskupplung 6 in dem gelösten Zustand, das IVT 18 ist in dem neutralen Getriebezustand (GN), dann ist die primäre Welle 8 in einem Niedriglastzustand zum Antreiben nur des Zusatzgeräts 39 und der Ölpumpe 10.
Ein bürstenloser DC-Motor, der einen Permanentmagneten als den Rotor 2a hat, wird als der Motor/Generator 2 verwendet und ein Anker wird als ein stationäres Element (Stator) 2b verwendet. Die Drehzahl wird z. B. durch Steuerelemente, wie beispielsweise ein Kraft MOS-FET, IGBT oder S-Transistor als Pulsformer verwendet. In dem bürstenlosen DC-Motor ist die Steuerung, in der eine Position eines Drehmagnetfelds und eine Position des Drehelements erfasst werden und ein Strom zu jedem Pol mit einer genauen Zeitgebung gesendet wird, erforderlich. Wenn die Drehzahl schneller als eine vorgegebene Drehzahl ist, werden die Positionen bei einer Stromwellenform erfasst und es ist möglich, die Drehzahl durch einen geschlossenen Regelkreis genau zu steuern. In einem Niedrigdrehzahlzustand ist es beispielsweise beim Start im Allgemeinen notwendig, die Position des Rotors 2a unter Verwendung einer Drehpositionserfassungseinrichtung (Sensor), wie beispielsweise einem Drehmelder, zu erfassen.
Beim Start des Motor/Generators 2 hat der Motor nur eine leichte Last von dem Zusatzgerät. Daher ist es nicht notwendig, die Position des Rotors korrekt zu erfassen. D. h. dass der Motor als eine Probedrehung gedreht wird, wobei der bürstenlose DC-Motor gestartet werden kann, nachdem die Rotorposition unter Verwendung einer Versuchsdrehung erfasst worden ist. Als ein Ergebnis ist die Drehpositionserfassungseinrichtung, die teuer ist und in dem Stand der Technik erforderlich ist, nicht erforderlich.
In dem Fall, in dem ein Fahrzeug wiederholt gestartet oder gestoppt werden muss (beispielsweise in einer Stadt), wird das Fahrzeug durch das Drehmoment des Motor/Generators 2 gestartet, während die Eingangskupplung 6 gelöst ist. Zu dem Zeitpunkt ist das IVT 18 in einem Zustand nahe dem neutralen Getriebepunkt (GN) und hat ein hohes Drehmomentverhältnis (unter Bezugnahme auf 5). Daher wird das Fahrzeug leicht unter Verwendung des hohen Motorwirkungsgrades des Motor/Generators 2 gestartet.
Ferner wird in einem Motorbetriebsbereich hinsichtlich der Ladekapazität der Batterie die Eingangskupplung 6 bei einer Drehzahl eingekuppelt, bei der der Motor/Generator 2 das maximale Drehmoment generiert, und der Verbrennungsmotor 1 wird gestartet. Zu diesem Zeitpunkt wird beim Start, bei dem das IVT 18 nahe dem GN-Punkt ist, das Drehmoment des Motor/Generators 2 begrenzt, so dass das IVT 18 das maximale Drehmoment innerhalb eines begrenzten sicheren Drehmomentbereichs des IVT 18 hat, d. h. außerhalb des sicheren Drehmomentbereichs kann das IVT 18 beschädigt werden. Dann wird das Riemenscheibenverhältnis des Riemen-CVT 11 gesteuert, so dass der Motor eine Solldrehung erreicht. Dann unterstützt der Motor/Generator 2 den Verbrennungsmotor 1 in einem Bereich, in dem ein Verbrennungsmotorwirkungsgrad niedrig ist, hinsichtlich der Batterieladekapazität. Dann wird ferner ein Bereich, in dem der Motorwirkungsgrad gut ist, wiederholt verwendet, so dass ein Kraftstoffverbrauch verbessert und ein Abgas geringer ist.
Die Betriebe eines Eingriffs und eines Lösens für die Eingangskupplung 6, die Tiefkupplung C_L und die Hochkupplung C_H durch den Hydraulikdruck und den variablen Betrieb für das Hydraulikstellglied 7c, 9c des CVT 11 sind nicht verzögert, sogar wenn der Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist, da die Ölpumpe 10 durch den Motor/Generator 2 angetrieben wird, so dass die Betriebe unmittelbar ausgeführt werden.
In dem Fall, in dem die Ladung der Batterie zum Antreiben ausreichend ist, ist es möglich, mit nur dem Motor/Generator 2 zu fahren, während der Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist und die Eingangskupplung 6 gelöst ist.
Wenn das Fahrzeug z. B. durch Betätigen der Bremse gestoppt wird, wird der Motor/Generator 2 als ein Generator (regenerative Bremse) betätigt und der Motor/Generator 2 generiert eine elektrische Energie unter Berücksichtigung einer erforderlichen Bremskraft. Zu dem Zeitpunkt werden nur die ersten Hydraulikkammern 55, 56 der primären Riemenscheibe 7 und der sekundären Riemenscheibe 9 mit den vorgegebenen Hydraulikdrücken beaufschlagt, so dass das IVT 18 zu dem GN-Punkt selbst konvergiert. Das Eingangsdrehmoment des IVT 18 wird durch Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motor/Generators 2 erhöht, so dass die Selbstkonvergierung zu dem GN-Punkt schnell erhalten wird. Als ein Ergebnis kann das Fahrzeug zu einem schnellen Stop gebracht werden, wie beispielsweise ein schnelles Bremsen. Die Erhöhung der Drehzahl der Selbstkonvergenz zu dem GN-Punkt durch die Eingangsdrehmomentsteuerung für das IVT 18 wird verglichen mit der Drehmomentsteuerung des Verbrennungsmotors durch den Motor/Generator 2 leicht und korrekt ausgeführt. Daher kann, sogar wenn das schnelle Bremsen ausgeführt wird, das IVT 18 vollständig zu dem GN-Punkt bewegt werden und in dem Zustand gehalten werden.
Wenn das Fahrzeug in einem Verzögerungszustand ist, in dem eine Verbrennungsmotorbremse betätigt ist, d. h. in einem negativen Antriebszustand, wird der Motor/Generator 2 so gesteuert, dass das Fahrzeug in einem positiven Antriebszustand ist (in dem die Kraft von der Kraftquelle zu den Fahrzeugrädern übertragen wird). Daher ist es nicht möglich, die große Verbrennungsmotorbremse zu betätigen, was durch das IVT 18 verursacht wird, das ein sehr großes Getriebeverhältnis einnimmt.
Weitere Ausführungsbeispiele sind unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben. Die gleichen Abschnitte, die in dem Hybridantriebssystem gefunden werden, das in 1 gezeigt ist, sind durch die gleichen Bezeichnungen und Bezugszeichen gekennzeichnet und detaillierte Beschreibungen sind weggelassen.
7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, in dem eine Kupplung C_P zwischen der Getriebevorrichtung 42 zwischengeordnet ist, die das Zusatzgerät 39 überträgt. Insbesondere ist die Kupplung C zwischen dem Kettenrad 35 und der Welle 33 zwischengeordnet.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Motor/Generator 2 gestartet, während eine niedrige Last durch das Zusatzgerät 39 angelegt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Motor/Generator 2 gestartet, während die Kupplung C_P gelöst ist. Daher wird der Motor/Generator 2, der einen bürstenlosen DC-Motor hat, in nahezu keinem Lastzustand gestartet, in dem die niedrige Last durch das Zusatzgerät 39 nicht aufgebracht ist und nur die Ölpumpe 10 betätigt wird. Als ein Ergebnis ist sogar die Rotorpositionserfassungseinrichtung (Sensor), die in dem Stand der Technik bei niedrigen Drehzahlen erforderlich ist, wie beispielsweise bei dem Start, weniger notwendig.
8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das einen Kraftübertragungsweg hat, mit der der Verbrennungsmotor 1 das Zusatzgerät 39 antreibt. Ein Kettenrad 71 ist mit einer Ausgangswelle, die sich von der anderen Seite des Verbrennungsmotors 1 als der Motor/Generatorseite erstreckt, über eine Freilaufkupplung 70 verbunden. Ferner sind das Kettenrad 71 und ein vorgegebenes Teil, wie beispielsweise das Kettenrad 37 der Getriebevorrichtung 42 zum Antreiben des Zusatzgeräts durch Umwickeln mit einer Kette 72 miteinander im Eingriff. Das Kettenrad 37 ist ein Doppelkettenrad für Ketten 41, 72.
Daher hat das Zusatzgerät 39 einen Kraftübertragungsweg von dem Motor/Generator 2 über die Getriebevorrichtung 42 (Kettenrad 32, Kette 36, Kettenrad 35, Welle 33, Kettenrad 37, Kette 41 und Kettenrad 40) und einen Kraftübertragungsweg von der Ausgangswelle 1b des Verbrennungsmotors 1 über die Freilaufkupplung 70 (Kettenrad 71, Kette 72, Kettenrad 37, Kette 41 und Kettenrad 40). Das Zusatzgerät 39 wird durch schnellere Drehungen des Motor/Generators 2 und des Verbrennungsmotors 1 angetrieben. Das heißt, wenn die Drehung der Verbrennungsmotorausgangswelle 1b geringer als die Drehung des Kettenrads 71 ist, die von dem Motor/Generator 2 über die Getriebevorrichtung 42 übertragen wird, ist die Freilaufkupplung 70 frei und das Zusatzgerät 39 wird durch den Motor/Generator 2 angetrieben. Wenn die Drehung der Verbrennungsmotorausgangswelle 1b schneller als die Drehung des Kettenrads 71 ist, ist die Freilaufkupplung 70 gesperrt und das Zusatzgerät 39 wird durch den Verbrennungsmotor 1 angetrieben.
Ferner wird, da die Getriebevorrichtung 42 ferner über das Kettenrad 32 und die primäre Welle 8 mit der Ölpumpe 10 ineinander greifen, wird die Ölpumpe 10 durch einen von dem Motor/Generator 2 und dem Verbrennungsmotor 1 angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet die Freilaufkupplung 70 auf die gleiche Weise wie zum Antreiben des Zusatzgeräts 39.
In dem Fall, in dem der Motor/Generator nicht gestartet werden kann, da die (Hochspannungs-) Batterie zum Antreiben entladen ist, wird der Verbrennungsmotor 1 durch den Startermotor durch die Niederspannungs- (12 Volt) Batterie gestartet, die durch den Wechselstromgenerator des Zusatzgeräts 39 geladen wird. Dann wird die Drehung der Verbrennungsmotorausgangswelle 1b über die Freilaufkupplung 70, das Kettenrad 71, die Kette 72, das Kettenrad 37, die Kette 41 und das Kettenrad 40 auf das Zusatzgerät 39 übertragen und über die Getriebevorrichtung 42 (33, 35, 36, 32) auf die primäre Welle 8 übertragen, so dass die Ölpumpe 10 angetrieben wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Motor/Generator 2 nicht in dem Generatorzustand und läuft.
In diesem Zustand wird der Hydraulikdruck durch Antreiben der Ölpumpe 10 erhalten und die Eingangskupplung 6 ist eingekuppelt, so dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 über das Schwungrad 3, den Dämpfer 5, die Eingangskupplung 6 und den Rotor 2a des Motor/Generators auf die primäre Welle 8 übertragen wird. Das IVT 18 wird gesteuert, so dass die Ist-Drehung des Verbrennungsmotors 1 eine Soll-Drehung erreicht, die basierend auf einem maximalen Kraftkurve oder einer minimalen Kraftstoffverbrauchskurve berechnet wird. Ferner wird der Motor/Generator 2 betrieben, wenn der Generator in einem Bereich ist, der einen guten Wirkungsgrad hat, so dass die (Hochspannungs-) Batterie zum Antreiben geladen wird. Zu diesem Zeitpunkt treibt die Drehung des Verbrennungsmotors 1 das Zusatzgerät 39 über die Übertragungsvorrichtung 42 durch Eingreifen der Eingangskupplung 6 an und die Freilaufkupplung 70 ist in einem freien Zustand.
9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, das den Motor/Generator 2 auf einer anderen Welle als der primären Welle 8 angeordnet hat. Eine vierte Welle 74, die von der primären Welle 8 verschieden ist, die sekundäre Welle 15 und die Vorgelegewelle 23 sind parallel mit den Wellen 8, 15, 23 angeordnet, wobei der Rotor des Motor/Generators 2 an der Welle 74 fixiert ist und ein Kettenrad 75 an der Welle 74 fixiert ist. Ferner ist die Getriebevorrichtung (nicht gezeigt) zum Antreiben des Zusatzgeräts 39 mit der Welle 74 verbunden. Ein Kettenrad 76 ist an der primären Welle 8 fixiert und das Kettenrad 76 und das Kettenrad 75 greifen durch eine Kette 77 ineinander.
Daher wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 über den Dämpfer 5 und die Eingangskupplung 6 auf die primäre Welle 8 übertragen und das Drehmoment des Motors/Generators 2 wird über die Welle 74, das Kettenrad 75, die Kette 77 und das Kettenrad 76 auf die primäre Welle 8 übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Motor/Generator 2 an der von der ersten Welle 8, die mit dem Verbrennungsmotor 1 fluchtet, verschiedenen Welle 74 angeordnet. Daher ist die primäre Welle 8 verkürzt. Zusätzlich ist das gesamte Hybridantriebssystem in die axiale Richtung verkürzt.
10 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel, in dem das Zusatzgerät durch die sekundäre Welle 15 angetrieben wird. Ein Kettenrad 80 ist an dem Ende der sekundären Welle 15 fixiert und eine Kette 81 ist um das Kettenrad 80 und das Eingangskettenrad 40 des Zusatzgeräts 39 gewickelt.
In diesem Aufbau wird die Drehung des Motor/Generators 2 und/oder des Verbrennungsmotors 1 auf die primäre Welle 8 übertragen, so dass die Ölpumpe 10 angetrieben wird. Die Drehung wird an dem IVT 18 genau variiert. Ferner wird die variierte Drehung von dem Ausgangszahnrad 21 ausgegeben. Die Drehung der primären Welle 8 wird an dem CVT 11 genau variiert. Die variierte Drehung wird auf die sekundäre Welle 15 übertragen. Ferner treibt die Drehung der sekundären Welle 15 das Zusatzgerät 39 über das Kettenrad 80, die Kette 81 und das Kettenrad 40 an. Zu dem Zeitpunkt, sogar wenn das IVT 18 in dem Getriebeneutralzustand (GN) ist und das Ausgangszahnrad 21 gestoppt hat, zu drehen, d. h., sogar wenn das Fahrzeug bei beispielsweise einer Kreuzung gestoppt ist, dreht das CVT 11 die sekundäre Welle 15 in einem vorgegebenem variablen Zustand. Daher wird das Zusatzgerät 39 mit einer vorgegebenen Drehung gedreht. In dem vorgegebenem variablen Zustand hat das CVT 11 ein Riemenscheibenverhältnis zum Aufrechterhalten der Getriebeneutralstellung. Die vorgegebene Drehung ist die Drehung an der Getriebeneutralstellung.
In dem Getriebeneutralzustand dreht die sekundäre Welle 15 schneller als die primäre Welle 8, wodurch das Zusatzgerät 39 schnell gedreht wird. Das Kettenrad 32 zum Antreiben des Zusatzgeräts 39 ist nicht an der primären Welle 8 angeordnet, die mit dem Verbrennungsmotor 1 fluchtet. Daher ist die primäre Welle 8 verkürzt und das ganze Hybridantriebssystem ist in die axiale Richtung verkürzt.
In diesen Ausführungsbeispielen wird das kontinuierliche variable Riemengetriebe als das CVT verwendet. Ein anderes CVT wie beispielsweise Toroidal-CVT, kann auch verwendet werden.
In einem Zustand, in dem ein Fahrzeug an einer Kreuzung gestoppt ist, ist ein unbegrenzt variables Getriebe in einer neutralen Stellung, ein Motor/Generator dreht mit einer niedrigen Drehzahl, eine Ölpumpe und ein Zusatzgerät sind in einem Drehzustand. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Eingangskupplung gelöst und der Verbrennungsmotor ist gestoppt. Wenn das Fahrzeug gestartet wird, führt ein kontinuierlich variables Getriebe eine kontinuierliche Schaltsteuerung von der neutralen Stellung unter Verwendung eines Hydraulikdrucks von der Ölpumpe aus und die Drehung des Motor/Generators wird über ein Hohlrad eines Planetengetriebes auf die Antriebsräder übertragen. Nachdem das Fahrzeug angefangen hat, zu fahren, wird die Eingangskupplung gelöst und der Verbrennungsmotor wird gestartet. Das Fahrzeug fährt, während der Motor/Generator ein Fahren unterstützt oder der Motor/Generator Batterien basierend auf einem Betrieb des Verbrennungsmotors lädt.
In einem Zustand, in dem ein Fahrzeug an einer Kreuzung stoppt ist, ist ein unbegrenzt variables Getriebe (18) in einer neutralen Stellung, ein Motor/Generator (2) dreht mit einer niedrigen Drehzahl, eine Ölpumpe (10) und ein Hilfsgerät (39) sind in einem Drehzustand. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Eingangskupplung (6) gelöst und der Verbrennungsmotor (1) ist gestoppt. Wenn das Fahrzeug gestartet ist, führt ein kontinuierlich variables Getriebe (11) eine kontinuierliche Schaltsteuerung von der neutralen Stellung unter Verwendung eines Hydraulikdrucks von der Ölpumpe (10) aus und die Drehung des Motor/Generators (2) wird über ein Hohlrad (19r) eines Planetengetriebes (19) auf die Antriebsräder übertragen. Nachdem das Fahrzeugantreiben angefangen hat, zu fahren, wird die Eingangskupplung (6) gelöst und der Verbrennungsmotor (1) wird gestartet. Das Fahrzeug wird angetrieben, während der Motor/Generator (2) ein Fahren unterstützt oder der Motor/Generator (2) Batterien basierend auf einem Betrieb des Verbrennungsmotors (1) lädt.

Claims

Hybridantriebssystem mit: einem Verbrennungsmotor (1), der mit einer primären Welle (8) auf einer primären Seite eines kontinuierlich variablen Getriebes (11) verbunden ist; einem Motor/Generator (2), der drehbar ist und fähig ist, elektrische Energie zu erzeugen, der mit der primären Welle (8) auf der ersten Seite des kontinuierlich variablen Getriebes (11) verbunden ist, und einem unbegrenzt variablen Getriebe (18), das das kontinuierlich variable Getriebe (11) hat, das zwischen der primären Welle (8) und einer sekundären Welle (15) auf einer sekundären Seite des kontinuierlich variablen Getriebes (11) zum kontinuierlich Schalten eines Drehmomentverhältnisses zwischen dieses Wellen (8, 15) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Planetengetriebeeinheit (19), die ein erstes Drehelement (19c) hat, das mit der primären Seite des kontinuierlich variablen Getriebes (11) ineinander greift, einem zweiten Drehelement (19s), das mit der sekundären Seite des kontinuierlich variablen Getriebes (11) ineinander greift, und einem dritten Drehelement (19r), das Drehungen des ersten Drehelements (19c) und des zweiten Drehelements (19s) in einem Zustand zusammenführt, in dem ein Drehmomentumlauf auftritt, und das die zusammengeführten Drehungen zu Antriebsrädern ausgibt, wobei das unbegrenzt variable Getriebe (18) eine neutrale Steuerung ausführt, die selbst konvergiert, damit das dritte Drehelement (19r) in einer neutralen Stellung ist, in der kein Drehmoment zu den Antriebsrädern übertragen wird, und wobei eine kontinuierliche Schaltsteuerung von der neutralen Stellung zu dem kontinuierlich variablen Drehmomentverhältnis ausgeführt wird, wobei Leistungsabgaben von mindestens einem von dem Motor/Generator (2) und dem Verbrennungsmotor (1) zu den Antriebsrädern über das unbegrenzt variable Getriebe (18) übertragen werden.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, wobei eine Eingangskupplung (6) zwischen einer Ausgangswelle (4) des Verbrennungsmotors (1) und einem Rotor (2a) des Motor/Generators (2) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 2, wobei der Rotor (2a) des Motor/Generators (2) mit einer Ölpumpe (10) ineinander greift.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 3, wobei ein Fahrzeug durch ein Drehmoment von dem Motor/Generator (2) gestartet wird, wenn die Eingangskupplung (6) gelöst ist, das unbegrenzt variable Getriebe (18) in die neutralen Stellung bewegt wird und die Ölpumpe (10) durch den Motor/Generator (2) angetrieben wird, wenn das Fahrzeug gestoppt ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 3, wobei die Ölpumpe (10) an der primären Welle (8) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeug durch Kraft des Verbrennungsmotors (1) bei Eingriff der Eingangskupplung (6) angetrieben ist und der Motor/Generator (2) eins von einer Kraftunterstützung des Verbrennungsmotors (1) und Abgeben von elektrischem Strom vorsieht.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 2, wobei die Eingangskupplung (6) in einer Bohrungsseite eines Rotors (2a) des Motor/Generators (2) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 2, wobei der Rotor (2a) des Motor/Generators (2) mit einem Zusatzgerät (39) ineinander greift.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 8, wobei der Motor/Generator (2) an der primären Welle (8) angeordnet ist, eine andere Welle (33), die mit dem Zusatzgerät (39) ineinander greift und von dem Antriebssystem wie beispielsweise der Antriebswelle (8) verschieden ist, vorgesehen ist und die andere Welle (33) mit der primären Welle (8) antriebsverbunden ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 8, wobei eine Kupplung (C_P) zwischen dem Rotor (2a) des Motor/Generators (2) und dem Zusatzgerät (39) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 8, wobei ein Fahrzeug durch ein Drehmoment von dem Motor/Generator (2) gestartet wird, wenn die Eingangskupplung (6) gelöst ist, und das unbegrenzt variable Getriebe (18) in eine neutrale Stellung bewegt wird und das Zusatzgerät (39) durch den Motor/Generator (2) angetrieben wird, wenn das Fahrzeug gestoppt wird.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 2, wobei die Ölpumpe (10) mit dem Rotor (2a) des Motor/Generator (2) und der Ausgangswelle (1b) des Verbrennungsmotors (1) ineinander greift, wobei die Ölpumpe (10) durch eins von dem Motor/Generator (2) und dem Verbrennungsmotor (1) angetrieben ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 12, wobei die Ausgangswelle (1b) des Verbrennungsmotors (1) und die Ölpumpe (10) über eine Freilaufkupplung (70) ineinander greifen und der Rotor (2a) des Motor/Generators (2) und die Ölpumpe (10) direkt ineinander greifen.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 13, wobei der Motor/Generator (2) und die Ölpumpe (10) an der primären Welle (8) angeordnet sind und ineinander greifen, eine von der primären Welle (8) verschiedene andere Welle (33) vorgesehen ist, wobei die andere Welle (33) mit der Ausgangswelle (1b) des Verbrennungsmotors (1) über die Freilaufkupplung ineinander greift.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 2, wobei das Zusatzgerät (39) mit dem Rotor (2a) des Motor/Generators (2) und der Ausgangswelle (1b) des Verbrennungsmotors (1) ineinander greift und das Zusatzgerät (39) durch eins von dem Motor/Generator (2) und dem Verbrennungsmotor (1) angetrieben ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 15, wobei die Ausgangswelle (1b) des Verbrennungsmotors (1) mit dem Zusatzgerät (39) über eine Freilaufkupplung (70) ineinander greift und der Rotor (2a) des Motor/Generators (2) direkt mit dem Zusatzgerät (39) ineinander greift.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 16, wobei eine andere Welle (33), die mit dem Zusatzgerät (39) ineinander greift und von dem Antriebssystem, derart wie die primäre Welle (8) verschieden ist, vorgesehen ist, ein Ende der anderen Welle (33) mit dem Rotor (2a) des Motor/Generators (2) ineinander greift und ein anderes entgegengesetztes Ende der anderen Welle (33) mit der Ausgangswelle (1b) des Verbrennungsmotors (1) über die Freilaufkupplung (70) ineinander greift.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Motor/Generator (2) an der primären Welle (8) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, wobei eine andere Welle (74), die von der primären Welle (8) und der sekundären Welle (15) verschieden ist, vorgesehen ist, der Motor/Generator (2) an der anderen Welle (74) angeordnet ist und die andere Welle (74) mit der Antriebswelle (8) antreibbar verbunden ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, wobei das Zusatzgerät (39) angeordnet ist, um mit Drehelementen (19s) des unbegrenzt variablen Getriebes (18) mit Ausnahme des dritten Drehelements (19r) ineinander greift.