DE102010043926A1 - Fahrzeugleistungsübertragungsvorrichtung und Steuersystem für eine Leistungsübertragung - Google Patents

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DE102010043926A1
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Koji Aichi-pref. Kawasaki
Takenori Aichi-pref. Matsue
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Denso Corp
Soken Inc
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Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Abstract

Eine Leistungsübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug weist einen ersten und einen zweiten Planetengetriebesatz zum Übertragen von Leistung auf ein angetriebenes Rad auf. Ein Hohlrad des ersten Planetengetriebesatzes ist mit dem angetriebenen Rad gekoppelt. Ein Träger des ersten Planetengetriebesatzes ist mit einem Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes gekoppelt. Ein Träger und ein Sonnenrad des zweiten Planetengetriebesatzes sind so verknüpft, dass die Leistungen Vorzeichen haben, die entgegengesetzt zueinander sind. Ein Vorzeichen einer Drehzahl der Hohlrads des zweiten Planetengetriebesatzes wird unter der Bedingung umgekehrt, dass ein Vorzeichen einer Drehzahl eines Motor-Generators feststeht, wodurch das Vorzeichen der Drehzahl des Trägers des Planetengetriebesatzes umgekehrt wird, was die Zirkulation von Leistung zwischen dem Sonnenrad und dem Träger des ersten Planetengetriebesatzes beseitigt.

Description

  • BEZUGNAHME AUF ZUGEHÖRIGES DOKUMENT
  • Die vorliegende Anmeldung nimmt die japanische Patentanmeldung Nr. 2009-261386 in Anspruch, die am 16. November 2009 eingereicht wurde, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme enthalten ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Technischer Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Leistungsübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die mit einer Vielzahl von Leistungsaufteilrotoren ausgestattet ist, die wirken, um eine Ausgangsleistung oder ein Drehmoment zwischen einer Leistungsquelle, wie z. B. einer elektrischen Rotationsmaschine (beispielsweise einer elektrischen Dynamomaschine) oder einer Brennkraftmaschine und einem angetriebenen Rad des Fahrzeugs aufzuteilen, und die ausgelegt sind, um sich in Verbindung miteinander zu drehen, und ein Leistungsübertragungssteuersystem für eine solche Leistungsübertragungsvorrichtung.
  • 2. Stand der Technik
  • Die japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 2006-308039 offenbart eine Leistungsübertragungsvorrichtung, die in einem Automobil zu installieren ist. Die Leistungsübertragungsvorrichtung ist mit einem ersten und einem zweiten Planetengetriebesatz sowie einem stufenlos variablen Getriebe (CVT) ausgestattet. Die Leistungsübertragungsvorrichtung weist ebenso eine Kupplung niedriger Geschwindigkeit und eine Kupplung hoher Geschwindigkeit auf, die mechanische Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebesatz verändern. Wenn das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten fährt, wird die Kupplung niedriger Geschwindigkeit eingerückt, während die Kupplung hoher Geschwindigkeit ausgerückt ist, um einen neutralen Gang zu bilden, der typischerweise ermöglicht, dass die Drehzahl einer Ausgangswelle eines Planetengetriebesatzes auf Null (0) gebracht wird, während eine Eingangswelle sich dreht. Der neutrale Gang wird unter der Bedingung erzielt, dass zwei der Rotoren des Planetengetriebesatzes, der ein anderer als derjenige ist, der mechanisch mit der Ausgangswelle verbunden ist, bezüglich der Leistung ein zueinander entgegengesetztes Vorzeichen haben. Jedoch wird eine solche Bedingung zu einer Zirkulation von Leistung zwischen den zwei Rotoren führen, was somit zu einer Verringerung der Effizienz der Verwendung der Rotationsenergie bei der Leistungsübertragungsvorrichtung führt. Wenn das Fahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten fährt, wird die Kupplung niedriger Geschwindigkeit ausgerückt, während die Kupplung hoher Geschwindigkeit eingerückt wird, um die Größe eines Drehmoments, das auf das CVT ausgeübt wird, unterhalb desjenigen zu verringern, das an der Eingangswelle ausgeübt wird, um dadurch die Effizienz der Übertragung der Leistung bei dem CVT zu verbessern.
  • Der vorstehend genannte Aufbau der Leistungsübertragungsvorrichtung muss jedoch die Betriebszustände der Kupplungen hoher Geschwindigkeit und niedriger Geschwindigkeit umschalten, um einen Leistungszirkulationsmodus, in welchem die Zirkulation der Leistung auftritt, und einen Modus ohne Leistungszirkulation, in welchem die Zirkulation der Leistung nicht auftritt, umzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine grundlegende Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Leistungsübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, das mit einer Vielzahl von Leistungsaufteilrotoren ausgestattet ist, um eine Übertragung einer Rotationsenergie von einer Leistungsquelle auf ein angetriebenes Rad des Fahrzeugs zu steuern, und die ausgelegt ist, um zwischen einem Modus mit Leistungszirkulation, in welchem Leistung zwischen zwei der Leistungsaufteilrotoren zirkuliert wird, und einem Modus ohne Leistungszirkulation, in welchem die Leistung zwischen den zwei der Leistungsaufteilrotoren nicht zirkuliert wird, ohne die Verwendung eines Kupplungsmechanismus umzuschalten.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Leistungsübertragungsvorrichtung für ein Automobil vorgesehen. Die Leistungsübertragungsvorrichtung weist Folgendes auf: (a) einen ersten Rotorsatz mit einem ersten, zweiten und dritten Rotor, die mechanisch so verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; und (b) einen zweiten Rotorsatz mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Rotor, die mechanisch so verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen an einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind. Der erste und der zweite Rotorsatz wirken als eine Leistungsaufteilvorrichtung, um Rotationsenergie, die durch eine Leistungsquelle erzeugt wird, auf ein angetriebenes Rad des Fahrzeugs zu übertragen. Der erste Rotor des ersten Rotorsatzes ist mechanisch mit dem angetriebenen Rad verbunden. Der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes ist mechanisch mit dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes verbunden. Der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes sind so verknüpft, dass die Vorzeichen ihrer Leistung sich voneinander unterscheiden.
  • Insbesondere sind die Vorzeichen der Leistung des zweiten und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes voneinander verschieden, was somit ermöglicht, dass das Vorzeichen der Drehzahl des ersten Rotors und des zweiten Rotors so eingerichtet wird, dass es umgekehrt wird, auch wenn die Vorzeichen der Drehzahlen des zweiten und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes unverändert bleiben. Das gestattet, dass das Vorzeichen der Leistung des zweiten Rotors und des ersten Rotors so eingerichtet wird, dass es durch Umkehren des Vorzeichens der Leistung des ersten Rotors des zweiten Rotorsatzes umgekehrt wird, um dadurch eine Bedingung zu ermöglichen, in welcher die Vorzeichen der Leistung des zweiten und des dritten Rotors des ersten Rotorsatzes identisch zueinander sind, um zu einer Bedingung umzuschalten, in welcher die Vorzeichen der Leistung des zweiten und des dritten Rotors des ersten Rotorsatzes unterschiedlich zueinander sind, anders gesagt einen Modus mit Leistungszirkulation, in welchem die Leistung zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor des ersten Rotorsatzes zirkuliert wird, um zu einem Modus ohne Leistungszirkulation umzustellen, in welchem die Leistung zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor des ersten Rotorsatzes nicht zirkuliert wird.
  • Es ist anzumerken, dass das Vorzeichen der Leistung von jedem des ersten bis dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes einen positiven Wert (insbesondere einen Wert von Plus) hat, wenn der zweite Rotorsatz wirkt, um die Rotationsenergie abzugeben.
  • In der bevorzugten Form der Erfindung sind der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes und der erste Rotor des zweiten Rotorsatzes mechanisch miteinander ohne Durchgang durch den ersten und den dritten Rotor des ersten Rotorsatzes und den zweiten und dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes gekoppelt. Die Leistungsaufteilvorrichtung hat einen Betriebsmodus, in welchem die Rotationsenergie, die durch die Leistungsquelle erzeugt wird, auf den ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes nur durch den zweiten und den dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes übertragen wird.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ebenso einen Verbindungsmechanismus aufweisen, der außerhalb des zweiten Rotorsatzes angeordnet ist und zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes mechanisch eine Verbindung herstellt. Insbesondere bildet der Verbindungsmechanismus einen durchgeschleiften Bypass-Leistungsübertragungspfad, der sich zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes außerhalb des zweiten Rotorsatzes erstreckt. Der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes sind miteinander durch den durchgeschleiften Bypass-Leistungsübertragungspfad gekoppelt, um dadurch eine Bedingung zu erzielen, in welcher der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes ein unterschiedliches Vorzeichen der Leistung zueinander haben, und wobei gestattet wird, dass anders als bei herkömmlichen Hybridfahrzeugen nur eine einzige elektrische Rotationsmaschine in der mechanischen Verbindung mit der Leistungsübertragungsvorrichtung verwendet wird.
  • Der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes sind mechanisch durch den Bypass-Leistungsübertragungspfad verbunden, in welchem der Verbindungsmechanismus angeordnet ist. Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ferner einen Drehzahlvariator aufweisen, der in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad angeordnet ist und der wirkt, um eine Drehzahl einer Eingabe desselben in eine Drehzahl einer Ausgabe desselben mit einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang umzuwandeln. Die Drehzahlen des zweiten und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes können durch Steuern eines Betriebs des Drehzahlvariators geändert werden, wenn die Drehzahl des ersten Rotors des zweiten Rotorsatzes ein umgekehrtes Vorzeichen hat, wenn nämlich die Richtung der Drehung des ersten Rotors umgekehrt wird.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ferner einen ersten Abzweigpfad und einen zweiten Abzweigpfad aufweisen, die mechanisch mit dem Verbindungsmechanismus verbunden sind. Der erste Abzweigpfad führt zu der Leistungsquelle. Der zweite Abzweigpfad erstreckt sich zu dem ersten Rotorsatz. Wenn die Vorzeichen der Leistung des zweiten und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes entgegengesetzt zueinander sind, wird das verursachen, dass die Rotationsenergie in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad zirkuliert wird, was eine Verringerung der Effizienz der Verwendung der Rotationsenergie zur Folge hat. Jedoch dient der zweite Abzweigpfad, um darin einen Strom der Rotationsenergie von dem Bypass-Leistungsübertragungspfad zu bilden, um dadurch den Verlust der Rotationsenergie zu minimieren.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ferner einen Drehzahlvariator aufweisen, der zwei von dem ersten bis dritten Rotor des ersten und des zweiten Rotorsatzes verbindet und eine Drehzahl einer Eingabe von diesem in eine Drehzahl einer Ausgabe von diesem bei einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zu Eingang umwandelt. Der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes sind mechanisch durch einen Bypass-Leistungsübertragungspfad verbunden. Die Richtung des Stroms der Rotationsenergie in einem Abschnitt des Bypass-Leistungsübertragungspfads kann innerhalb eines variablen Bereichs umgekehrt werden, in welchem das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators geändert werden kann. Dieser Aufbau ermöglicht, dass das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators reguliert wird, um eine Bedingung, in welcher die Rotationsenergie in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad zirkuliert wird, zu einer Bedingung umzustellen, in welcher die Rotationsenergie aus dem Bypass-Leistungsübertragungspfad zu dem zweiten Abzweigpfad strömt, um die Zirkulation der Rotationsenergie zu beseitigen.
  • Der Drehzahlvariator wirkt ebenso, um die Drehzahlen des zweiten und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes variabel zu ändern, wenn die Drehzahl des ersten Rotors des zweiten Rotorsatzes ein umgekehrtes Vorzeichen hat.
  • Zwei des ersten, zweiten und dritten Rotors des ersten Rotorsatzes sind mechanisch mit zwei des ersten, zweiten und dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes verbunden.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ebenso einen ersten Umschaltmechanismus und einen zweiten Umschaltmechanismus aufweisen. Der erste Umschaltmechanismus wird selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt. Der zweite Umschaltmechanismus wird selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und einem des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes ermöglicht, und einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem einen des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt. Dieser Aufbau gestattet, dass eine Verknüpfung des zweiten Rotors des ersten Rotorsatzes mit dem zweiten Rotorsatz gemäß einem Antriebszustand der Leistungsquelle oder des angetriebenen Rads umgestellt wird.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ebenso einen Drehzahlvariator aufweisen, der in zumindest einem eines Leistungsübertragungspfads, der mechanisch die Leistungsquelle und den zweiten Rotorsatz verbindet, und einem Leistungsübertragungspfad, der mechanisch den ersten Rotorsatz und den zweiten Rotorsatz verbindet, angeordnet ist, und wirkt, um eine Drehzahl eines Eingangs von diesem in eine Drehzahl eines Ausgangs von diesem bei einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang umzuwandeln. Wenn der erste Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt ist und der zweite Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt ist, wird in einen ersten Betriebsmodus eingetreten, während dann, wenn der erste Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt ist und der zweite Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt ist, in einen zweiten Betriebsmodus eingetreten wird. Ein Leistungsübertragungspfad ist zwischen der Leistungsquelle und dem angetriebenen Rad vorgesehen. Ein Ableitungswert einer Funktion, in welcher das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators durch eine unabhängige Variable ausgedrückt wird, und ein gesamtes Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Leistungsübertragungspfads durch eine abhängige Variable ausgedrückt wird, mit Bezug auf die unabhängige Variable in dem ersten Betriebsmodus hat ein entgegengesetztes Vorzeichen bezüglich demjenigen in dem zweiten Betriebsmodus. Dieser Aufbau ermöglicht, dass die Richtung, in der das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators geändert wird, beim Umschalten von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus umgekehrt wird, um das gesamte Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang weitergehend in dieselbe Richtung wie in dem ersten Betriebsmodus zu verändern. Das gestattet, dass ein Bereich, in welchem das gesamte Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang geändert wird, verbreitert wird, indem das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators ausgewählt wird. Das gestattet ebenso, dass die Abmessung des Drehzahlvariators reduziert wird.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ebenso einen Modusumschaltdrehzahlvariator aufweisen, der in zumindest einem eines ersten Leistungsübertragungspfads, der in dem ersten Betriebsmodus gebildet wird und sich zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes erstreckt, und eines zweiten Leistungsübertragungspfads, der in dem zweiten Betriebsmodus gebildet wird und sich zwischen einem des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes erstreckt, angeordnet ist. Der Modusumschaltdrehzahlvariator dient zum Ausgleichen einer Differenz der Drehzahl zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes oder zwischen dem einen des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes, die beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus auftritt. Dieser Aufbau ermöglicht, dass der Wegfall einer Übertragung von Leistung oder eines Drehmoments beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus beseitigt wird.
  • Die Leistungsquelle umfasst eine elektrische Rotationsmaschine und eine Brennkraftmaschine. Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ferner einen Drehmomentübertragungssteuermechanismus aufweisen, der selektiv eine Übertragung von Leistung zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und der Brennkraftmaschine ermöglicht und blockiert.
  • Anders gesagt ist die Leistungsübertragungsvorrichtung so ausgelegt, dass die Leistungen des zweiten und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes ein entgegengesetztes Vorzeichen zueinander haben, wenn das Drehmoment von dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes auf die Brennkraftmaschine durch den Drehmomentübertragungssteuermechanismus übertragen wird. Die Leistung wird daher zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes zirkuliert, was somit ermöglicht, dass die Drehzahl des ersten Rotors des zweiten Rotorsatzes auf Null (0) oder eine sehr niedrige Drehzahl eingerichtet wird oder die Leistung des ersten Rotors des zweiten Rotorsatzes auf ein sehr niedriges Niveau sehr einfach verringert wird. Daher kann beispielsweise, wenn die Kraftmaschine sich in Ruhe befindet und es erforderlich ist, ein Ausgangsdrehmoment auf die Brennkraftmaschine durch den ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes aufzubringen, um die Brennkraftmaschine zu starten, eine Rate, mit der das Drehmoment, das auf die Brennkraftmaschine aufzubringen ist, erhöht wird, langsam verändert werden, was somit die mechanischen Schwingungen minimiert, die auftreten, wenn die Kraftmaschine gerade angelassen wird, und die auf die Leistungsübertragungsvorrichtung, die angetriebenen Räder und den Betreiber des Fahrzeugs übertragen werden. Nach dem Abschluss der Aufbringung des Ausgangsdrehmoments auf die Brennkraftmaschine durch den ersten Rotor kann das Drehmoment, das durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, auf die Leistungsübertragungsvorrichtung (insbesondere den ersten Rotor oder andere Rotoren) abgegeben werden.
  • Der Drehmomentübertragungssteuermechanismus kann einen elektronisch gesteuerten Unterbrecher aufweisen, der die Übertragung der Leistung zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und der Brennkraftmaschine blockiert, um dadurch die Übertragung von Leistung von dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes auf die Brennkraftmaschine zu vermeiden, bevor die Brennkraftmaschine gestartet ist, was den Verlust der Rotationsenergie beseitigt, der sich von einer Aufbringung des Drehmoments auf eine Drehwelle der Brennkraftmaschine ergibt, unmittelbar bevor diese gestartet wird.
  • Der Drehmomentübertragungssteuermechanismus kann ebenso einen Einwegleistungsübertragungsmechanismus aufweisen, der die Übertragung von Leistung zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und der Brennkraftmaschine unter der Bedingung bildet, dass eine Drehzahl einer Einleitung des Freilaufleistungsmechanismus, die zu dem ersten Rotor führt, höher als oder gleich wie diejenige eines Ausgangs des Freilaufleistungsübertragungsmechanismus ist, der zu der Brennkraftmaschine führt, um dadurch die Übertragung eines Drehmoments von der Brennkraftmaschine auf den ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes zu vermeiden, wenn das Drehmoment beim Start der Verbrennung von Kraftstoff in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Wenn das Drehmoment durch die Verbrennung von Kraftstoff in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, steigt üblicherweise die Drehzahl einer Drehwelle (insbesondere einer Ausgangswelle) der Brennkraftmaschine rasch an. Der rasche Anstieg der Drehzahl der Drehwelle wird in einem kurzen Zeitraum auftreten. Es ist daher sehr schwierig oder unmöglich, zwischen der Brennkraftmaschine und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes zu trennen, nachdem der Start der Verbrennung des Kraftstoffs erfasst ist. Wenn der rasche Anstieg der Drehzahl auf den ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes übertragen wird, wird das eine Pulsation eines Drehmoments in der Leistungsübertragungsvorrichtung zur Folge haben. Zum Vermeiden dieses Problems wirkt der Einwegleistungsübertragungsmechanismus, um das Drehmoment von der Brennkraftmaschine auf den ersten Rotor nicht zu übertragen, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt, so dass die Drehzahl des Ausgangs des Einwegleistungsübertragungsmechanismus höher als diejenige des Eingang des Einwegleistungsübertragungsmechanismus ist, um dadurch die Übertragung der Drehmomentpulsation auf einen Betreiber des Fahrzeugs zu beseitigen.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung kann ferner einen zweiten Drehmomentübertragungssteuermechanismus aufweisen, der selektiv eine Übertragung von Leistung zwischen einem des ersten bis dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes, der ein anderer als der erste Rotor ist, und der Brennkraftmaschine bildet und blockiert. Insbesondere dient der erste Rotor des zweiten Rotorsatzes als ein Kraftmaschinenstartrotor, der mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, wenn die Kraftmaschine gestartet wird. Einer des ersten bis dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes, der ein anderer als der erste Rotor ist, dient als Leistungsübertragungsrotor, der mit der Brennkraftmaschine gekoppelt wird, und auf den ein Drehmoment von der Brennkraftmaschine übertragen wird. Der Kraftmaschinenstartrotor unterscheidet sich von dem Leistungsübertragungsrotor, was somit ermöglicht, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine rasch in einen effektiven Drehzahlbereich gebracht wird.
  • Jeder des ersten, zweiten und dritten Rotors von jedem des ersten und zweiten Rotorsatzes kann eines von einem Sonnenrad, einem Träger und einem Hohlrad eines Planetengetriebesatzes sein.
  • Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Leistungsübertragungssteuersystem für ein Fahrzeug vorgesehen, das Folgendes aufweist: (a) einen ersten Rotorsatz mit einem erste, einem zweiten und einem dritten Rotor, die mechanisch so verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; (b) einen zweiten Rotorsatz mit einem ersten, einem zweiten, und einem dritten Rotor, die so mechanisch verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; (c) einen ersten und einen zweiten Umschaltmechanismus; und (d) eine Steuereinrichtung. Der erste und der zweite Rotorsatz wirken als Leistungsaufteilvorrichtung, um Rotationsenergie, die durch eine Leistungsquelle erzeugt wird, auf ein angetriebenes Rad eines Fahrzeugs zu übertragen. Der erste Rotor des ersten Rotorsatzes ist mechanisch mit dem angetriebenen Rad verbunden. Der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes ist mechanisch mit dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes verbunden. Der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes sind so verknüpft, dass sie Vorzeichen der Leistung haben, die sich voneinander unterscheiden. Der erste Umschaltmechanismus wird selektiv in einen eines eingerückten Zustands, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt. Der zweite Umschaltmechanismus wird selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und einen ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt. Die Steuereinrichtung versetzt sowohl den ersten als auch den zweiten Umschaltmechanismus in die ausgerückten Zustände, wenn ein Fahrterlaubnisschalter für das Fahrzeug sich in einem Ausschaltzustand befindet. Das vermeidet eine unerwünschte Drehung des Drehzahlvariators, wenn das Fahrzeug abgeschleppt wird.
  • Gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Leistungsübertragungssteuersystem für ein Fahrzeug vorgesehen, das Folgendes aufweist: (a) einen ersten Rotorsatz mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Rotor, die so mechanisch verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; (b) einen zweiten Rotorsatz mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Rotor, die so mechanisch miteinander verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; (c) einen ersten und einen zweiten Umschaltmechanismus; (d) einen Drehzahlvariator, der in zumindest einem von einem Leistungsübertragungspfad, der mechanisch die Leistungsquelle und den zweiten Rotorsatz verbindet, und von einem Leistungsübertragungspfad, der mechanisch den ersten Rotorsatz und den zweiten Rotorsatz verbindet, angeordnet ist, und der wirkt, um eine Drehzahl eines Eingangs von diesem in eine Drehzahl eines Ausgangs von diesem bei einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang umzuwandeln; und (d) eine Steuereinrichtung. Der erste und der zweite Rotorsatz wirken als Leistungsaufteilvorrichtung, um Rotationsenergie, die durch eine Leistungsquelle erzeugt wird, auf angetriebenes Rad eines Fahrzeugs zu übertragen. Der erste Rotor des ersten Rotorsatzes ist mechanisch mit dem angetriebenen Rad verbunden. Der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes ist mechanisch mit dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes verbunden. Der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes sind so verknüpft, dass ihre Vorzeichen der Leistung sich voneinander unterscheiden. Der erste Umschaltmechanismus wird selektiv in einem von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und von einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt. Der zweite Umschaltmechanismus wird selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und von einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt. Wenn der erste Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt wird und der zweite Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt wird, wird in einen ersten Betriebsmodus eingetreten, während dann, wenn der erste Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt wird und der zweite Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt wird, in einen zweiten Betriebsmodus eingetreten wird. Ein Leistungsübertragungspfad ist zwischen der Leistungsquelle und dem angetriebenen Rad vorgesehen. Ein Ableitungswert einer Funktion, in welcher das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators durch eine unabhängige Variable ausgedrückt wird und ein gesamtes Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Leistungsübertragungspfads durch eine abhängige Variable ausgedrückt wird, nämlich mit Bezug auf die unabhängige Variable in dem ersten Betriebsmodus hat ein umgekehrtes Vorzeichen bezüglich demjenigen in dem zweiten Betriebsmodus. Die Steuerung steuert das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators, so dass das gesamte Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang unterschiedliche Werte zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus hat, und versetzt dann sowohl den ersten als auch den zweiten Umschaltmechanismus in ihre eingerückten Zustände, wenn ein Fahrerlaubnisschalter für das Fahrzeug ausgeschaltet ist. Das ermöglicht, das angetriebene Rad zu blockieren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der genauen Beschreibung, die im Folgenden angegeben ist, und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ersichtlich, die jedoch nicht zur Beschränkung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele herangezogen werden sollte, sondern die lediglich den Zweck der Erklärung und des Verständnisses haben.
  • In den Zeichnungen ist:
  • 1(a) ein Blockdiagramm, das eine Leistungsübertragungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung darstellt, die in einem Hybridsystem für ein Fahrzeug installiert ist;
  • 1(b) eine Ansicht von Leistungsübertragungspfaden der Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a);
  • 2(a) ein schematisches Blockdiagramm, das einen Leistungsübertragungspfad zeigt, wenn ein neutraler Gang in dem ersten Betriebsmodus der Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) gebildet ist;
  • 2(b) ein nomographisches Diagramm, das einen Betrieb einer Leistungsaufteilvorrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) darstellt;
  • 2(c) eine Tabelle, die eine Beziehung eines Vorzeichens einer Drehrichtung, eines Drehmoments und einer Leistung zwischen einem Sonnenrad, einem Träger und einem Hohlrad eines ersten Planetengetriebesatzes der Leistungsaufteilvorrichtung der 2(a) und 2(b) auflistest;
  • 3(a) ein schematisches Blockdiagramm, das einen Leistungsübertragungspfad zeigt, wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) sich in einem Leistungsaufteilmodus in einem ersten Betriebsmodus befindet;
  • 3(b) ein nomographisches Diagramm, das einen Betrieb einer Leistungsaufteilvorrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung von 3(a) darstellt;
  • 3(c) eine Tabelle, die eine Beziehung eines Vorzeichens einer Drehrichtung, eines Drehmoments und einer Leistung zwischen einem Sonnenrad, einem Träger und einem Hohlrad der Leistungsaufteilvorrichtung der 3(a) und 3(b) auflistet;
  • 4(a) ein schematisches Blockdiagramm, das einen Leistungsübertragungspfad zeigt, wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) sich in einem ersten Betriebsmodus befindet;
  • 4(b) ein nomographisches Diagramm, das einen Betrieb einer Leistungsaufteilvorrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung von 4(a) darstellt;
  • 5(a) ein schematisches Blockdiagramm, das einen Leistungsübertragungspfad zeigt, wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) sich in einem zweiten Betriebsmodus befindet;
  • 5(b) ein nomographisches Diagramm, das einen Betrieb einer Leistungsaufteilvorrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung von 5(a) darstellt;
  • 6(a) ein schematisches Blockdiagramm, das einen Leistungsübertragungspfad zeigt, wenn eine Brennkraftmaschine in einem zweiten Betriebsmodus der Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) gestartet wird;
  • 6(b) ein nomographisches Diagramm, das einen Betrieb einer Leistungsaufteilvorrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung von 6(a) darstellt;
  • 6(c) eine Tabelle, die eine Beziehung eines Vorzeichens einer Drehrichtung, eines Drehmoments und einer Leistung zwischen einem Sonnenrad, einem Träger und einem Hohlrad eines zweiten Planetengetriebesatzes der Leistungsaufteilvorrichtung der 6(a) und 6(b) auflistet;
  • 7(a) ein schematisches Blockdiagramm, das einen Leistungsübertragungspfad zeigt, wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) zum Fahren eines Fahrzeugs durch eine Brennkraftmaschine in einem zweiten Betriebsmodus wirkt;
  • 7(b) ein nomographisches Diagramm, das einen Betrieb einer Leistungsaufteilvorrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung von 7(a) darstellt;
  • 8(a) eine Graphik, die eine Beziehung zwischen einem gesamten Übersetzungsverhältnis einer Leistungsübertragungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels und einem Übersetzungsverhältnis eines CVT zeigt;
  • 8(b) eine Graphik, die eine Beziehung zwischen einem gesamten Übersetzungsverhältnis einer Leistungsübertragungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels und einer Leistungsübertragungseffizienz zeigt;
  • 9 ein Blockdiagramm, das eine Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
  • 10 ein Blockdiagramm, das eine Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
  • 11 ein Blockdiagramm, das eine Abwandlung einer Leistungsübertragungsvorrichtung darstellt, die in einem Aufbau von jedem des ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiels verwendet werden kann;
  • 12(a), 12(b), 12(c) und 12(d) Blockdiagramme, die Abwandlungen einer Leistungsübertragungsvorrichtung darstellen, die in einem Aufbau von jedem des ersten, des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels verwendet werden können;
  • 13(a), 13(b) und 13(c) Blockdiagramme, die Abwandlungen einer Leistungsübertragungsvorrichtung darstellen, die in einem Aufbau von jedem des ersten, des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels verwendet werden können;
  • 14 eine Prinzipansicht, die eine Abwandlung einer Leistungsübertragungsvorrichtung darstellt, die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden kann;
  • 15 ein Blockdiagramm, das eine Abwandlung einer Leistungsübertragungsvorrichtung darstellt, die einen Doppelritzelplanetengetriebesatz verwendet;
  • 16 ein Blockdiagramm, das eine Abwandlung einer Leistungsübertragungsvorrichtung darstellt, die in einem Aufbau von jedem des ersten, des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels verwendet werden kann;
  • 17 eine Ansicht, die einen äquivalenten Aufbau einer Leistungsübertragungsvorrichtung von 1(a) zum Erläutern zeigt, wie ein gesamtes Übersetzungsverhältnis bestimmt wird;
  • 18 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das durch eine Leistungsübertragungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt werden kann, wenn ein Fahrzeug angehalten ist; und
  • 19 ein Ablaufdiagramm eines abgewandelten Programms, das durch eine Leistungsübertragungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt werden kann, wenn ein Fahrzeug angehalten ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen sich auf ähnliche Teile in vielzähligen Ansichten beziehen, insbesondere unter Bezugnahme auf die 1(a) und 1(b) ist ein Hybridsystem gezeigt, das mit einem Leistungsübertragungssteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist. Das Leistungsübertragungssteuersystem ist mit einer Leistungsübertragungsvorrichtung und einer Steuereinrichtung ausgestattet, die zum Steuern eines Betriebs der Leistungsübertragungsvorrichtung wirkt.
  • 1(a) stellt den Aufbau des Hybridsystems dar. 1(b) ist eine Prinzipansicht der Leistungsübertragungspfade.
  • Das Hybridsystem weist einen Motor-Generator 10, eine Brennkraftmaschine 12 (beispielsweise eine Benzinkraftmaschine) und eine Leistungsübertragungsvorrichtung 20 auf. Der Motor-Generator 10 besteht aus einem Drei-Phasen-AC-Motor-Generator und wirkt als Leistungserzeugungsvorrichtung im Fahrzeug gemeinsam mit der Brennkraftmaschine 12, um ein Automobil anzutreiben. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ist mit einem ersten Planetengetriebesatz 22 und einem zweiten Planetengetriebesatz 24 ausgestattet, die als Leistungsaufteilvorrichtung wirken, um Leistung oder Drehmoment zwischen dem Motor-Generator 10, der Brennkraftmaschine 12 und angetriebenen Rädern 14 des Fahrzeugs aufzuteilen.
  • Jeder des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes 22 und 24 besteht aus drei Leistungsaufteilrotoren: einem Sonnenrad S, einem Träger C und einem Hohlrad R. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 verwendet somit insgesamt sechs Leistungsaufteilrotoren zum Aufteilen der Leistung zwischen dem Motor-Generator 10, der Brennkraftmaschine 12 und den angetriebenen Rädern 16.
  • Der Motor-Generator 10 ist mechanisch mit dem Sonnenrad S des ersten Planetengetriebesatzes 22 und ebenso mit dem Träger des zweiten Planetengetriebesatzes 24 durch ein Getriebe G3 gekoppelt. Der Motor-Generator 10 ist ferner mechanisch mit dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 durch ein stufenlos variables Getriebe (CVT) 30 gekoppelt. Anders gesagt sind der Motor-Generator 10 und der Träger C sowie das Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 miteinander durch einen mechanisch verbindenden Pfad verbunden, so dass diese sich in Verbindung miteinander ohne Durchleitung durch die anderen Leistungsaufteilrotoren der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 drehen. Das CVT 36, das in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist eine mechanische Bauart, die einen Metall- oder Gummiriemen verwendet. Das Getriebe G3 wirkt, um die Drehzahl eines Eingangs von diesem mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis zu demjenigen eines Ausgangs von diesem umzuwandeln und wird durch ein Vorwärtsgetriebe dargestellt, bei dem die Drehzahlen des Eingangs und des Ausgangs ein identisches Vorzeichen zueinander haben, bei dem anders gesagt die Drehrichtungen des Eingangs und des Ausgangs identisch zueinander sind. Es ist anzumerken, dass der Eingang und der Ausgang, die hier angegeben sind, ein Eingang, in den die Energie eingeführt wird, und ein Ausgangs, von dem die Energie abgeht, sind.
  • Die angetriebenen Räder 14 sind mechanisch mit dem Hohlrad R des ersten Planetengetriebesatzes 22 durch ein Getriebe G7 gekoppelt. Das Getriebe G7 ist durch ein Vorgelegerat darstellt, das zum Ändern eines Verhältnisses einer Drehzahl eines Eingangs zu derjenigen eines Ausgangs von diesem um einen feststehenden Faktor ändert und die Richtung der Drehung des Eingangs umkehrt.
  • Der Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 und das Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes 24 sind mechanisch miteinander durch die Getriebe G5 und eine Kupplung C1 verbunden. Der Träger C des erste Planetengetriebesatzes 22 und das Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 sind mechanisch miteinander durch das Getriebe G4 und eine Kupplung C2 verbunden. Jede der Kupplungen C1 und C2 wirkt als elektronisch gesteuerter Umschaltmechanismus zum Umschalten zwischen einem eingerückten Zustand, in welchem ein Eingang und ein Ausgang von diesem in Eingriff sind, und einem ausgerückten Zustand, in welchem der Eingang und der Ausgang außer Eingriff sind. Jedes Getriebe G4 und G5 wird durch ein Vorgelegerad dargestellt, das zum Ändern eines Verhältnisses einer Drehzahl eines Eingangs zu derjenigen eines Ausgangs von diesem um einen feststehenden Faktor wirkt und die Richtung der Drehung des Eingangs umkehrt.
  • Die Kurbelwelle (insbesondere die Drehwelle 12a) der Kraftmaschine 12 ist mechanisch mit dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 durch ein Freilauflager 32 und eine Kupplung C3 gekoppelt. Die Drehwelle 12a ist ebenso mechanisch mit dem Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 durch ein Freilauflager 34 verbunden. Die Kupplung C3 dient als elektronisch gesteuerter Umschaltmechanismus zum Umschalten zwischen einem eingerückten Zustand, in welchem ein Eingang und ein Ausgang von diesem in Eingriff sind, um die Leistung durch diesen hindurch zu übertragen, und einem ausgerückten Zustand, in welchem der Eingang und der Ausgang außer Eingriff sind, um die Übertragung der Leistung zu blockieren. Die Kupplung C3 ist eine normalerweise offene Bauart. Das Freilauflager 32 dient als Einwegleistungsübertragungsmechanismus zum Bilden einer Übertragung von Leistung durch diesen hindurch, wenn die Drehzahl eines Eingangs von diesem, der zu dem Hohlrad R führt, nicht geringer als diejenige eines Ausgangs von diesem ist, der zu der Drehwelle 12a führt. Anders gesagt gestattet das Freilauflager 32, dass dessen Ausgang der Drehung des Eingangs folgt, außer die Drehzahl des Ausgangs ist größer als diejenige des Eingangs. In ähnlicher Weise dient das Freilauflager 34 als Einwegleistungsübertragungsmechanismus, um eine Übertragung von Leistung durch diesen hindurch zu bilden, wenn die Drehzahl des Eingangs von diesem, der zu der Brennkraftmaschine 12 führt, nicht geringer als diejenige eines Ausgangs von diesem ist, der zu dem Träger C führt. Anders gesagt, gestattet das Freilauflager 34, dass der Ausgang von diesem der Drehung des Eingangs folgt, außer die Drehzahl des Ausgangs ist größer als diejenige des Eingangs.
  • 1(b) ist eine Prinzipansicht der Leistungsübertragungsvorrichtung 20. Das Getriebe G3 ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, eine Zahnradbaugruppe oder ein Getriebesatz, der aus drei Zahnrädern besteht.
  • Das Hybridsystem weist ebenso eine Steuereinrichtung 40 zum Steuern eines Betriebs der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 auf. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 40 die Betriebsweisen der Kupplung C1, C2 und C3, um den Modus der Leistungsübertragung zu regulieren, und bestimmt eine gesteuerte Variable der Kraftmaschine 12. Die Steuereinrichtung 40 steuert ebenso einen Betrieb eines Leistungswandlers 36, um eine gesteuerte Variable des Motor-Generators 10 zu bestimmen.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ist so ausgelegt, dass sie selektiv entweder in einem ersten Betriebsmodus oder in einem zweiten Betriebsmodus arbeitet. Die Steuereinrichtung 40 schaltet den Betrieb der Leistungsübertragungsvorrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus um. In dem ersten Betriebsmodus befindet sich die Kupplung C1 in einem eingerückten Zustand, während die Kupplung C2 sich in einem ausgerückten Zustand befindet. In dem zweiten Betriebsmodus befindet sich die Kupplung C1 in dem ausgerückten Zustand, während sich die Kupplung C2 in dem eingerückten Zustand befindet. Die Betriebsweisen der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus und eine Abfolge von Antriebszuständen des Fahrzeugs, wenn der erste Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird, werden nachstehend entsprechend beschrieben.
  • ERSTER BETRIEBSMODUS
  • Die 2(a) bis 2(c) zeigen einen neutralen Gang in dem ersten Betriebsmodus. 2(a) stellt einen Leistungsübertragungspfad der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in dem ersten Betriebsmodus dar. 2(b) ist ein nomographisches Diagramm, das Drehzahlen der Sonnenräder S, der Träger C und der Hohlräder R des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes 22 und 24 gemeinsam mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 12 darstellt. In 2(b) ist eine negative Richtung einer Drehung des Hohlrads R des ersten Planetengetriebesatzes 22 (ebenso durch „P1” angedeutet) als „vorwärts” definiert, da das Getriebe G5 aus einem Vorgelegerad besteht.
  • Wenn in den ersten Betriebsmodus eingetreten wird, rückt die Steuereinrichtung 40 die Kupplung C3 aus und hält die Kraftmaschine 12 an. Die Drehzahlen der Leistungsaufteilrotoren der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 hängen von der Drehzahl der Motor-Generators 10 und dem Übersetzungsverhältnis (ebenso Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang, variables Drehzahlverhältnis, Riemenscheibenverhältnis oder CVT-Verhältnis genannt) des CVT 30 ab. Insbesondere werden die Einstellung der Drehzahl des Sonnenrads S und des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 die Drehzahlen der anderen Leistungsaufteilrotoren bestimmen, da die Drehzahlen der Sonnenräder S, des Trägers C und des Hohlrads R des ersten Planetengetriebesatzes 22 auf einer Geraden in dem nomographischen Diagramm liegen, und die Drehzahlen des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 ebenso auf einer Geraden in dem nomographischen Diagramm liegen. Anders gesagt sind das Sonnenrad S, der Träger C und das Hohlrad R von jedem des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes 22 und 24 so miteinander verknüpft, dass sie Ausgangsrotationsenergien von diesen zur Verfügung stellen, die geradlinig in dem nomographischen Diagramm aufgereiht sind.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird in dem ersten Betriebsmodus, dem sogenannten neutralen Gang, in welchem die Drehzahl der angetriebenen Räder 14 auf Null (0) gehalten wird, auch wenn eine Leistungsquelle (insbesondere der Motor-Generator 10) läuft, erzielt. Das liegt daran, dass die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 so ausgelegt ist, dass die Beträge der Ausgangsrotationsenergie (insbesondere der Leistung) des Sonnenrads S und des Trägers C, die die Leistungsaufteilrotoren des ersten Planetengetriebesatzes 22 sind, die andere als das Hohlrad R sind, wie in 2(c) dargestellt ist, ein entgegengesetztes Vorzeichen zueinander haben, so dass die Leistung zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger C durch einen durchgeschleiften mechanischen Pfad zirkuliert wird, wird anders gesagt die Rotationsenergie, die in das Sonnenrad S eingeleitet wird, von dem Träger C abgegeben und dann in das Sonnenrad S erneut eingeleitet. Wenn daher die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 sich in dem neutralen Gang befindet wird der Betrag der Rotationsenergie (insbesondere der Leistung), die von den angetriebenen Rädern 14 abgegeben wird, Null (0) sein. Wenn die Leistung nicht durch den durchgeschleiften mechanischen Pfad zirkuliert wird, der sich durch das Sonnenrad S und den Träger C erstreckt, wird das verursachen, dass die abgegebene Energie des Motor-Generators 10 vollständig als thermische Energie in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 gemäß dem Energieerhaltungsgesetz verbraucht wird. Das wird einen nutzlosen Aufbau der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 zur Folge haben, der nicht als Leistungsaufteilvorrichtung zum Aufteilen der Leistung wirkt. Folglich erfordert die Erzielung des neutralen Gangs die Zirkulation der Leistung in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20. Es ist anzumerken, dass in 2(c) das Pluszeichen (+) und das Minuszeichen (–) der Drehrichtung (oder der Drehzahl) des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R entgegengesetzte Richtungen darstellen: eine normale Richtung und eine umgekehrte Richtung von diesen, wobei das Pluszeichen (+) der Rotationsenergie (insbesondere der Leistung) andeutet, wenn die Energie von der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 abgegeben wird, und wobei das Pluszeichen (+) und das Minuszeichen (–) des Drehmoments ebenso derart definiert sind, dass sie die Bedingung erfüllen, dass das Produkt der Vorzeichen der Drehrichtung und des Drehmoments das Zeichen der Rotationsenergie (insbesondere der Leistung) sein wird.
  • Der Aufbau der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dieses Ausführungsbeispiels ist ausgelegt, um zu ermöglichen, dass der Motor-Generator 10 einen höheren Grad eines Drehmoments beim Starten des Fahrzeugs ohne den Bedarf zur Vergrößerung des Motor-Generators 10 erzeugt. Das wird ebenso später in dem Abschnitt „UNBESCHRÄNKTES DREHMOMENT IM ERSTEN BETRIEBSMODUS” beschrieben.
  • Die 3(a) bis 3(b) stellen einen Betriebszustand der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dar, die in einen Leistungsaufteilmodus versetzt ist, in welchem Leistungen des Trägers C und des Sonnenrads S des ersten Planetengetriebesatzes 22 (ebenso durch „P1” angedeutet) ein identisches Vorzeichen zueinander haben, so dass die Leistung nicht zwischen dem Träger C und dem Sonnenrad S des ersten Planetengetriebesatzes 22 zirkuliert wird. Dieser Modus wird durch den Aufbau erzielt, bei dem eine Umkehrung des Vorzeichens der Leistung des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 (ebenso durch „P2” angedeutet) eine Umkehrung des Vorzeichens der Leistung des Trägers C des ersten Planetengetriebesatzes 22 zur Folge haben wird. Der Grund, warum das Vorzeichen der Leistung des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 verändert oder umgekehrt werden kann, liegt darin, dass die Leistungen des Sonnenrads S und des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24, wie in 3(c) angedeutet ist, ein entgegengesetztes Vorzeichen zueinander haben. Folglich wird gestattet, dass das Vorzeichen der Drehzahl des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 ein negatives Vorzeichen, ein positives Vorzeichen oder Null (0) ist.
  • Die Bedingung des ersten Planetengetriebesatzes 22, in der die Zirkulation der Leistung verschwindet, kann mit Änderungen des Übersetzungsverhältnisses des CVT 30 und der Drehzahl des Motor-Generators 10 verändert werden. Das Verschwinden der Zirkulation der Leistung in dem ersten Planetengetriebesatz 22 wird eine Verbesserung der Effizienz der Verwendung der Energie in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 zur Folge haben.
  • Die 4(a) und 4(b) stellen den Betriebszustand der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dar, in welchem die Zirkulation der Rotationsenergie (insbesondere der Leistung) durch den durchgeschleiften mechanischen Pfad, der sich zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 erstreckt, der die anderen Leistungsaufteilrotoren umgeht, verschwindet. Das wird stattfinden, da der durchgeschleifte mechanische Pfad sich sowohl mit einem ersten Abzweigpfad, der zu der Leistungsquelle (insbesondere dem Motor-Generator 10) erstreckt, und einem zweiten Abzweigpfad, der zu dem Sonnenrad S des ersten Planetengetriebesatzes 22 führt, verbindet, so dass die Rotationsenergie aus dem durchgeschleiften mechanischen Pfad in den zweiten Abzweigpfad fließt, was somit verursacht, dass die Richtung, in der die Rotationsenergie durch das Getriebe G3 fließt, umgekehrt wird, um die Zirkulation der Leistung durch den durchgeschleiften mechanischen Pfad zu beseitigen. Das Verschwinden der Zirkulation der Leistung verursacht, dass der Betrag der Rotationsenergie (insbesondere der Leistung) pro Zeiteinheit in dem durchgeschleiften mechanischen Pfad kleiner als die Abgabe der Leistungsquelle (insbesondere des Motor-Generators 10) ist, was somit eine Verbesserung der Effizienz der Verwendung der Energie in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 zur Folge hat.
  • Wenn die Richtung des Flusses der Rotationsenergie bei dem Getriebe G3 umgekehrt wird, gibt es einen Augenblick, in dem der Betrag der Rotationsenergie, die in das Getriebe G3 eingeleitet oder von diesem abgegeben wird, verschwindet. Wenn das Übersetzungsverhältnis des CVT 30, das einen solchen Moment bildet, durch ein Übersetzungsverhältnissteuersignal unverändert gehalten wird, das von der Steuereinrichtung 40 abgegeben wird, kann das ein unerwünschtes mechanisches Geräusch zur Folge haben. Es ist somit denkbar, dass dann, wenn eine solche Bedingung vorliegt, die Steuereinrichtung 40 das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 zweckmäßig ändern sollte.
  • ZWEITER BETRIEBSMODUS
  • 5(a) stellt einen Leistungsübertragungspfad in dem Betriebsmodus dar, wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in einen EV-Fahrmodus (Elektrofahrzeugmodus) versetzt ist, in welchem das Fahrzeug nur durch den Motor-Generator 10 angetrieben wird. 5(b) zeigt ein nomographisches Diagramm, in dem EV-Fahrmodus. In diesem Modus ist die Kupplung C3 ausgerückt.
  • Der zweite Planetengetriebesatz 24, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, dient nicht dazu, überhaupt Leistung zu übertragen. Das liegt daran, dass das Drehmoment nicht auf das Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 aufgebracht wird, so dass das Drehmoment, wie aus den Gleichungen (c1) und (c2), die nachstehend angegeben sind, ersichtlich ist, ebenso an dem Sonnenrad S und dem Träger C des zweiten Planentengetriebesatzes 24 ausgeübt wird. Tr = –Tc/(1 + ρ) (c1) Ts = –ρTc/(1 + ρ) (c2)
  • Wobei ρ ein Verhältnis der Anzahl Zs der Zähne des Sonnenrads S zu der Anzahl Zr der Zähne des Hohlrads R ist (insbesondere Zs/Zr), und wobei Tr, Ts bzw. Tc Drehmomente des Hohlrads R, des Sonnenrads S bzw. des Trägers C sind.
  • Die Leistung, die durch den Motor-Generator 10 erzeugt wird, wird in das Sonnenrad S des ersten Planetengetriebesatzes 22 eingeleitet und ebenso in den Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 durch das CVT 30, die Kupplung C2 und das Getriebe G4 eingeleitet. Das verursacht, dass Leistungen des Sonnenrads S und des Trägers C des ersten Planetengetriebesatzes 22 außer dem Hohlrad R, das mit den angetriebenen Rädern 14 verbunden ist, ein identisches Vorzeichen zueinander haben, was somit gestattet, dass die angetriebenen Räder 14 mit einem hohen Effizienzgrad bezüglich der Rotationsenergie angetrieben werden. Es gibt zwei Leistungsübertragungspfade: einer, der sich von dem Motor-Generator 10 zu dem ersten Planetengetriebesatz 22 direkt erstreckt, und der zweite, der sich von dem Motor-Generator 10 zu dem ersten Planetengetriebesatz 22 durch das CVT 30 erstreckt, was die Effizienz der Verwendung der Rotationsenergie weitergehend vergrößert. Das liegt daran, dass die Effizienz der Übertragung der Leistung durch das CVT 30 im Allgemeinen geringer als diejenige beispielsweise durch ein Getriebe ist, dessen Übersetzungsverhältnis festgelegt ist.
  • 6(a) stellt einen Leistungsübertragungspfad dar, wenn die Kraftmaschine 12 in dem zweiten Betriebsmodus gestartet wird. 6(b) stellt ein nomographisches Diagramm in dem Betriebszustand der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in 6(a) dar.
  • Wenn es erforderlich ist, die Kraftmaschine 12 zu starten, rückt die Steuerung 40 die Kupplung C3 ein, um zu gestatten, dass das Drehmoment, das durch den Motor-Generator 10 erzeugt wird, auf die Kraftmaschine 12 durch die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 übertragen wird. Insbesondere wird die Rotationsenergie eines Kraftmaschinenstartrotors (insbesondere des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24) auf die Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 durch das Freilauflager 32 übertragen. 6(c) ist eine Tabelle, die Vorzeichen einer Drehrichtung, eines Drehmoments und einer Rotationsenergie (insbesondere einer Leistung) des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes darstellt. Die Tabelle zeigt, dass die Leistung des Sonnenrads S und des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 ein entgegengesetztes Vorzeichen zueinander haben, so dass die Leistung zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger C zirkuliert wird. Das ermöglicht, dass die Drehzahl des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 auf einen extrem niedrigen Wert oder Null (0) gebracht wird und ein absoluter Wert der Leistung des Hohlrads R ebenso auf einen sehr niedrigen Wert auch dann gebracht wird, wenn ein absoluter Wert einer Abgabe des Motor-Generators 10 oder einer Eingabe in die angetriebenen Räder 14 nicht Null (0) ist, was somit gestattet, dass eine Differenz einer Drehzahl zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Freilauflagers 32 (insbesondere ein Verhältnis der Drehzahl des Eingangs zu derjenigen des Ausgangs) in hohem Maße verringert wird, wenn die Kupplung C3 eingerückt ist, während die Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 angehalten ist. Das minimiert mechanische Schwingungen, die auf die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 durch Anlassen der Kraftmaschine 12 beim Einrücken der Kupplung C3 ausgeübt werden.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Kupplung C3 eingerückt wird, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 12 niedriger als oder gleich wie ein minimaler Wert ist, der zum Sicherstellen der Stabilität des Antriebs der Kraftmaschine 12 erforderlich ist. Wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 12 oberhalb des minimalen Werts liegt, beginnt die Steuereinrichtung 40, den Kraftstoff in der Brennkraftmaschine 12 zu verbrennen, die sich im Betrieb befindet, und die Verbrennung des Kraftstoffs in einem Verbrennungssteuermodus zu verbrennen.
  • 7(a) stellt einen Leistungsübertragungspfad dar, wenn das Fahrzeug gerade durch die Leistung der Kraftmaschine 12 in dem zweiten Betriebsmodus angetrieben wird. 7(b) stellt ein nomographisches Diagramm in dem Betriebszustand der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in 7(a) dar.
  • Wenn es erforderlich ist, das Fahrzeug durch die Kraftmaschine 12 anzutreiben, rückt die Steuereinrichtung 40 die Kupplung C3 aus, um zu gestatten, dass die Leistung von dem Motor-Generator 10 und der Kraftmaschine 12 auf die angetriebenen Räder 14 nur durch den ersten Planetengetriebesatz 22 übertragen wird. Insbesondere wird die Leistung, die durch die Kraftmaschine 12 erzeugt wird, auf die angetriebenen Räder 14 durch zwei Leistungsübertragungspfade übertragen: einer, der sich durch das Freilauflager 34, das Getriebe G3 und das Sonnenrad S des ersten Planetengetriebesatzes 22 erstreckt, und der andere, der sich durch das Freilauflager 34, das Getriebe G3, das CVT 30, die Kupplung C2, das Getriebe G4 und den Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 erstreckt. In ähnlicher Weise wird die Leistung, die durch den Motor-Generator 10 erzeugt wird, auf die angetriebenen Räder 14 durch zwei Leistungsübertragungspfade übertragen: einer, der sich direkt zu dem Sonnenrad S des ersten Planetengetriebesatzes 22 erstreckt, und der andere, der sich durch das CVT 30, die Kupplung C2, das Getriebe G4 und den Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 erstreckt. In diesem kraftmaschinenbetriebenen Fahrmodus sind die Vorzeichen der Leistungen des Trägers C und des Sonnenrads S des ersten Planetengetriebesatzes 22 beide negativ, so dass die Leistung nicht zwischen diesen zirkuliert wird.
  • In dem kraftmaschinenbetriebenen Fahrmodus muss der Motor-Generator 10 nicht notwendigerweise als Elektromotor betrieben werden, sondern kann nur als elektrischer Generator verwendet werden. Der Motor-Generator 10 kann alternativ in einen Ausschaltzustand versetzt werden.
  • UMSCHALTEN VON DEM ERSTEN BETRIEBSMODUS ZU DEM ZWEITEN BETRIEBSMODUS
  • 6(a) stellt eine Beziehung zwischen einem gesamten Übersetzungsverhältnis (insbesondere einem gesamten Übersetzungsverhältnis vom Ausgang zum Eingang) eines Leistungsübertragungspfads, der sich von dem Motor-Generator 10 oder der Kraftmaschine 12 zu den angetriebenen Rädern 14 erstreckt, und dem Übersetzungsverhältnis des CVT 30 dar, wenn die angetriebenen Räder 14 durch den Motor-Generator 10 oder die Kraftmaschine 12 angetrieben werden. Das Übersetzungsverhältnis, das hier angegeben ist, kann ebenso entweder durch ein Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang oder ein Drehzahlverhältnis vom Eingang zum Ausgang in Abhängigkeit davon ausgerückt werden, welche von der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl als Basis betrachtet wird. Wenn in den ersten Betriebsmodus eingetreten wird, kann die Steuereinrichtung 40 das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 stufenlos ändern, um die Richtung, in der das Fahrzeug fährt, von der Rückwärtsrichtung zu der Vorwärtsrichtung zu ändern. Wenn ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis des CVT 30 erreicht ist, wird der Betrieb der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 zu dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet, um dadurch einen Bereich zu vergrößern, in welchem das gesamte Übersetzungsverhältnis geändert werden kann.
  • Insbesondere kann die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 in dem ersten Betriebsmodus ändern, wie in 8(a) demonstriert ist, um die Drehrichtung der angetriebenen Räder 14 von der Rückwärtsrichtung zu der Vorwärtsrichtung stufenlos über den Augenblick zu ändern, in welchem die Drehzahl der angetriebenen Räder 14 Null ist, und nachfolgend das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 weitergehend ändern, um das gesamte Übersetzungsverhältnis in einem Leistungsübertragungspfad von dem Motor-Generator 10 zu den angetriebenen Rädern 14 zu vergrößern. Wenn der Zeitpunkt, in welchem der Wegfall der Übertragung des Drehmoments nicht auftritt, erreicht ist, wenn anders gesagt ein Modusumschaltpunkt P erreicht ist, kann die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 den ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus umschalten und dann das CVT 30 in die entgegengesetzte Richtung drehen (was nachstehend ebenso als CVT-Umkehrbetrieb bezeichnet wird), um das gesamte Übersetzungsverhältnis weitergehend zu vergrößern.
  • Der vorstehend genannte Betrieb wird durch Auswählen der Richtung erzielt, in welcher das gesamte Übersetzungsverhältnis sich mit einer Änderung eines Übersetzungsverhältnisses des CVT 30 in dem zweiten Betriebsmodus ändert, so dass diese entgegengesetzt zu derjenigen in dem ersten Betriebsmodus ist. Das wird unter der Bedingung erzielt, dass ein Ableitungswert einer Funktion, in welcher das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 durch eine unabhängige Variable ausgedrückt wird, und das gesamte Übersetzungsverhältnis durch eine abhängige Variable ausgedrückt wird, mit Bezug auf das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 in dem zweiten Betriebsmodus ein entgegengesetztes Vorzeichen zu demjenigen in dem ersten Betriebsmodus hat. Die Bedingung wird durch die Getriebe G4 und G5 verwirklicht. Insbesondere hängt die Möglichkeit des CVT-Umkehrbetriebs von dem Vorzeichen eines Produkts von Übersetzungsverhältnissen der Getriebe G4 und G5 ab. Bedingungen, in welchen der CVT-Umkehrbetrieb ausführbar ist, werden in einem Abschnitt „CVT-Umkehrbetrieb” angegeben, der in dem letzten Abschnitt dieser Anmeldung diskutiert werden wird.
  • Die Steuereinrichtung 40 führt die Umschaltung vom ersten zum zweiten Betriebsmodus unter der Bedingung durch, dass das gesamte Übersetzungsverhältnis, nämlich ein Verhältnis einer Eingangsdrehzahl, die die Drehzahl der angetriebenen Räder 14 ist, zu einer Eingangsdrehzahl ist, die die Drehzahl des Motor-Generators 10 oder der Kraftmaschine 12 ist, nicht verändert wird. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn Drehzahlen eines Eingangs und eines Ausgangs der Kupplung C1 identisch zueinander sind und Drehzahlen eines Eingangs und eines Ausgangs der Kupplung C2 identisch zueinander sind. Das Umschalten des ersten zum zweiten Betriebsmodus kann daher über die Zeit vorgenommen werden, wenn beide der Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig eingerückt sind, was somit den Wegfall der Übertragung des Drehmoments auf die angetriebenen Räder 14 vermeidet.
  • Der Wegfall der Übertragung des Drehmoments auf die angetriebenen Räder 14 wird mittels der Getriebe G4 und G5 in 1(a) vermieden. Der zweite Planetengetriebesatz 24 ist, wie vorstehend beschrieben ist, so aufgebaut, dass die Drehzahlen des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R entweder alle identisch zueinander oder alle unterschiedlich zueinander sind. Anders gesagt ist die Drehzahl des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R unterschiedlich zueinander, es sei denn, alle sind Null (0). Es ist daher unmöglich, dass nur das CVT 30 die Bedingung verwirklicht, dass die Drehzahlen des Eingangs und des Ausgangs der Kupplung C1 identisch zueinander sind und Drehzahlen des Eingangs und des Ausgangs der Kupplung C2 identisch zueinander sind. Demgemäß hat die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 das Getriebe G4 und G5, um die Stabilität des Eingriffs der Kupplungen C1 und C2 ohne den Wegfall der Übertragung des Drehmoments zu den angetriebenen Rädern 14 sicherzustellen. Insbesondere dient das Getriebe G4, das zwischen dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und dem Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 angeordnet ist, als Betriebsmodusumschaltdrehzahlvariator zum Ausgleichen einer Differenz der Drehzahl zwischen dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und dem Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 beim Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus. In ähnlicher Weise dient das Getriebe G5, das zwischen dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und dem Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 angeordnet ist, als Betriebsmodusumschaltdrehzahlvariator zum Ausgleichen einer Differenz der Drehzahl zwischen dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und dem Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 beim Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann zumindest eines der Getriebe G4 und G5 haben, um den Wegfall der Übertragung des Drehmoments beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus zu beseitigen. Das Sonnenrad S, der Träger C und das Hohlrad R von jedem des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes 22 und 24, wie später im Einzelnen beschrieben wird, können gegenseitig ausgetauscht werden. Beispielsweise können das Sonnenrad S und der Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 gegenseitig ausgetauscht werden. In diesem Fall ist das Getriebe G4 mechanisch mit dem Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 verbunden. Die Übersetzungsverhältnisse der Getriebe G4 und G5 und des CVT 30, die erforderlich sind, um den Wegfall der Übertragung des Drehmoments auf die angetriebenen Räder 14 zu vermeiden, wird später in einem Abschnitt „MODUSUMSCHALTBEDINGUNG OHNE WEGFALL EINER ÜBERTRAGUNG DES DREHMOMENTS” diskutiert.
  • Wie aus der vorstehend genannten Diskussion ersichtlich ist, ergibt die Umschaltung von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus einen vergrößerten Bereich, in welchem das gesamte Übersetzungsverhältnis geändert werden kann. Das gestattet, dass die Abmessung des CVT 30 reduziert wird. In dem zweiten Betriebsmodus wird die Leistung nicht zirkuliert, was somit ermöglicht, dass die Leistungsübertragungseffizienz, die das Verhältnis der Eingangsenergie zu der Ausgangsenergie in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ist, im Vergleich mit dem ersten Betriebsmodus vergrößert wird. 8(b) ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen der Leistungsübertragungseffizienz und dem gesamten Übersetzungsverhältnis darstellt. Die Graphik zeigt, dass ein sehr niedriger Bereich der Leistungsübertragungseffizienz in dem ersten Betriebsmodus vorhanden ist, aber dieser nicht in dem zweiten Betriebsmodus vorhanden ist. In der Graphik von 8(b) ist die Leistungsübertragungseffizienz in dem ersten Betriebsmodus, unmittelbar bevor zu dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird, höher als diejenige in dem zweiten Betriebsmodus dargestellt, aber bedeutet das nicht, dass die Leistungsübertragungseffizienz, wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ausgelegt ist, so dass diese nur in dem ersten Betriebsmodus arbeitet, höher ist als wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ausgelegt wird, so dass diese zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird.
  • Die Steuereinrichtung 40 betätigt die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in dem ersten Betriebsmodus, um zu gestatten, dass die angetriebenen Räder 14 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht werden und angehalten werden, wie es notwendig ist, ohne dass das Vorzeichen der Drehzahl (insbesondere die Richtung der Drehung) des Motor-Generators 10 geändert werden muss, auch wenn die Leistungsübertragungseffizienz gering ist. Die Steuereinrichtung 40 kann ebenso die Zirkulation der Leistung in dem ersten Planetengetriebesatz 22 in einem Drehzahlbereich beseitigen, in welchem die angetriebenen Räder 14 sich in der Vorwärtsrichtung in dem ersten Betriebsmodus drehen, um die Leistungsübertragungseffizienz in dem ersten Betriebsmodus zu verbessern. Die Steuereinrichtung 40 kann ebenso von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus in einem Bereich umschalten, in welchem die Drehzahl der angetriebenen Räder 14 höher als ein vorgegebener Wert ist, um die Leistungsübertragungseffizienz zu verbessern und den Bereich zu vergrößern, in welchem das gesamte Übersetzungsverhältnis geändert werden kann.
  • Das Sonnenrad S, der Träger C und das Hohlrad R von jedem des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes 22 und 24 können, wie später im Einzelnen beschrieben wird, gegenseitig ausgetauscht werden. Beispielsweise können das Sonnenrad S und der Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 gegeneinander ausgetauscht werden. In diesem Fall ist die Kupplung C2 mechanisch mit dem Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 verbunden.
  • Der Aufbau des Hybridsystems (insbesondere der Leistungsübertragungsvorrichtung 20) dieses Ausführungsbeispiels bietet die folgenden Vorteile:
    • 1) Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ist ausgelegt, so dass diese einen Aufbau hat, bei welchem ein erster Rotor (insbesondere das Hohlrad R) des zweiten Planetengetriebesatzes 24 mechanisch mit einem zweiten Rotor gekoppelt ist, der einer (insbesondere der Träger C) der drei Leistungsaufteilrotoren des ersten Planetengetriebesatzes 22 außer einem ersten Rotor (insbesondere dem Hohlrad R) ist, der mechanisch mit den angetriebenen Rädern 14 gekoppelt ist, und wobei die verbleibenden zwei Leistungsaufteilrotoren (insbesondere das Sonnenrad S und der Träger C) des zweiten Planetengetriebesatzes 24 Leistung mit einem unterschiedlichen Vorzeichen zueinander haben. Das ermöglicht, dass die Bedingung, in der die Leistung zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor (insbesondere dem Träger C und dem Sonnenrad S) des ersten Planetengetriebesatzes 22 zirkuliert wird, zu der Bedingung verändert wird, in der die Leistung nicht zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor des ersten Planetengetriebesatzes 22 zirkuliert wird.
    • 2) Zwei (insbesondere das Sonnenrad S und der Träger C) der drei Leistungsaufteilrotoren des zweiten Planetengetriebesatzes 24 sind mechanisch miteinander durch einen durchgeschleiften Leistungsübertragungspfad verbunden (der ebenso als Bypass-Leistungsübertragungspfad nachstehend bezeichnet wird), der sich von einem (insbesondere dem Sonnenrad S) der zwei Leistungsaufteilrotoren zu dem anderen (insbesondere dem Träger C) der drei Leistungsaufteilrotoren durch das CVT 30 und das Getriebe G erstreckt und den anderen Leistungsaufteilrotor (insbesondere das Hohlrad R) des zweiten Planetengetriebesatzes 24 umgeht, um dadurch eine Bedingung zu erzielen, in welcher die zwei der Leistungsaufteilrotoren Leistung mit einem unterschiedlichen Vorzeichen zueinander haben, und zu gestatten, dass nur eine einzige elektrische Rotationsmaschine (insbesondere der Motor-Generator 10) in einer mechanischen Verbindung zu der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 anders bei herkömmlichen Hybridfahrzeugen verwendet wird.
    • 3) Das CVT 30 ist in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad angeordnet, der zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 eine Verbindung herstellt und das Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 umgeht, um dadurch zu gestatten, dass die Drehzahlen des Sonnenrads S und des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 variiert werden, wenn die Richtung der Drehung des Hohlrads R des Planetengetriebesatzes 24 umgekehrt wird.
    • 4) Der erste Abzweigpfad, der mechanisch mit dem Motor-Generator 10 verbunden ist, und der zweite Abzweigpfad, der mechanisch mit einem (insbesondere dem Sonnenrad S) der Leistungsaufteilrotoren des ersten Planetengetriebesatzes 22 verbunden ist, sind mechanisch mit dem Bypass-Leistungsübertragungspfad verbunden, der zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 eine Verbindung herstellt und der das Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 umgeht, um dadurch zu ermöglichen, dass die Rotationsenergie von dem Bypass-Leistungsübertragungspfad zu dem zweiten Abzweigpfad fließt, um eine Verringerung einer Effizienz der Verwendung der Energie in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 zu minimieren.
    • 5) Die Richtung des Flusses der Rotationsenergie in zumindest einem Abschnitt des Bypass-Leistungsübertragungspfads kann in einem Bereich umgekehrt werden, in welchem das Übersetzungsverhältnis CVT geändert werden kann um dadurch zu ermöglichen, dass die Zirkulation der Leistung innerhalb des Bypass-Leistungsübertragungspfads beseitigt wird.
    • 6) Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ist mit den Kupplungen C1 und C2 ausgestattet, die den Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 mit dem Hohlrad R bzw. dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 verbinden. Das ermöglicht, dass die Steuereinrichtung 40 einen der Leistungsaufteilrotoren des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes 22 und 24 auswählt, die gemäß Steuerbedingungen des Motor-Generators 10, der Brennkraftmaschine 12 oder der angetriebenen Räder 14 miteinander zu verbinden sind.
    • 7) Ein Ableitungswert eine Funktion, in der das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 durch eine unabhängige Variable ausgedrückt wird, und das gesamte Übersetzungsverhältnis in den Leistungsübertragungspfad zwischen der Leistungsquelle (insbesondere dem Motor-Generator 10 oder der Kraftmaschine 12) und den angetriebenen Rädern 14 durch eine abhängige Variable in dem zweiten Betriebsmodus ausgedrückt wird, wird mit einem entgegengesetzten Vorzeichen zu demjenigen in dem ersten Betriebsmodus eingerichtet, wie vorstehend beschrieben ist. Das ermöglicht den CVT-Umkehrbetrieb, um den Bereich, in welchem das gesamte Übersetzungsverhältnis geändert werden kann, zu verbreitern, und gestattet ebenso, dass die Abmessung des CVT 30 reduziert wird.
    • 8) Die Leistungsübertragungsvorrichtung ist mit einer mechanischen Maßnahme (insbesondere den Getrieben G4 und G5) ausgestattet, die eine Differenz der Drehzahl zwischen dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 in dem ersten Betriebsmodus und dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 in dem zweiten Betriebsmodus ausgleicht, um dadurch den momentanen Wegfall einer Übertragung eines Drehmoments auf die angetriebenen Räder 14 bei dem Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zu beseitigen.
    • 9) Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ist mit einem Leistungsübertragungssteuermechanismus (insbesondere der Kupplung C3 und dem Freilauflager 32) ausgestattet, der die Übertragung der Leistung zwischen dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und der Kraftmaschine 12 steuert. Die Leistung des Sonnenrads S und der Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 werden, wie vorstehend beschrieben ist, mit einem entgegengesetzten Vorzeichen zueinander eingerichtet, so dass die Leistung zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger C zirkuliert werden wird. Das ermöglicht, dass die Drehzahl des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 auf einen extrem niedrigen Wert oder auf Null (0) gebracht wird und ein absoluter Wert der Leistung des Hohlrads R ebenso auf einen sehr niedrigen Wert gebracht wird, auch wenn ein absoluter Wert eines Ausgangs des Motor-Generators 10 oder eines Eingangs zu den angetriebenen Rädern 14 nicht Null (0) ist, was somit gestattet, dass eine Differenz der Drehzahl zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Leistungsübertragungssteuermechanismus in hohem Maße verringert wird, während die Drehwelle 12(a) der Kraftmaschine 12 angehalten ist. Das minimiert mechanische Schwingungen, die an der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 durch Anlassen der Kraftmaschine 12 unter Verwendung des Drehmoments ausgeübt werden, das durch die Leistungsübertragungssteuermechanismen übertragen wird.
    • 10) Der Leistungsübertragungssteuermechanismus ist mit einem elektrisch gesteuerten Unterbrecher (insbesondere der Kupplung C3) ausgestattet, um die Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Kraftmaschinenstartrotor (insbesondere dem Träger R) des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 zu bilden oder zu blockieren, um dadurch einen Fehler einer Übertragung des Drehmoments von dem Kraftmaschinenstartrotor auf die Kraftmaschine 12 zu vermeiden, bevor die Kraftmaschine 12 gestartet wird, was einen unerwünschten Verbrauch von Energie oder Leistung in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 minimiert.
    • 11) Der Leistungsübertragungssteuermechanismus ist ebenso mit dem Freilauflager 32 ausgestattet, das die Übertragung eines Drehmoments von dem zweiten Planetengetriebesatz 24 auf die Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 unter der Bedingung bildet, dass die Drehzahl des Eingangs des Freilauflagers 32, der zu dem Kraftmaschinenstartrotor (insbesondere dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24) führt, nicht geringer als diejenige des Ausgangs des Freilauflagers 32 ist, der zu der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 führt, um dadurch die Übertragung des Drehmoments von der Kraftmaschine 12 auf den Kraftmaschinenstartrotor zu vermeiden, wenn das Drehmoment bei Start der Verbrennung des Kraftstoffs in einer Brennkammer der Kraftmaschine 12 erzeugt wird, so dass die Drehzahl der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 rasch ansteigt. Das liegt daran, dass dann, wenn die Drehzahl des Ausgangs des Freilauflagers 32 (insbesondere die Drehzahl der Drehwelle 12a) über diejenige des Eingangs des Freilauflagers 32 angehoben wird, das Freilauflager 32 die Übertragung des Drehmoments von dem Ausgang zu dem Eingang von diesem blockiert. Das vermeidet die Übertragung der Drehmomentpulsation auf den Betreiber des Fahrzeugs.
    • 12) Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 ist ebenso mit einem Leistungsübertragungssteuermechanismus (insbesondere dem Freilauflager 34) versehen, das selektiv die Übertragung der Leistung zwischen der Kraftmaschine 12 und zwei der Leistungsaufteilrotoren des zweiten Planetengetriebesatzes 24 außer dem Hohlrad R von diesem bildet oder blockiert, um dadurch zu ermöglichen, dass der Betrieb der Kraftmaschine 12 rasch in einen hocheffektiven Drehzahlbereich gebracht wird, nachdem die Kraftmaschine 12 gestartet ist.
  • 9 stellt die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dar, die in dem Hybridfahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung installiert ist. Dieselben Bezugszeichen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, beziehen sich auf dieselben oder ähnliche Teile, und eine genaue Erklärung von diesen wird an dieser Stelle weggelassen.
  • Eine Klimaanlage A/C (insbesondere eine Fahrzeugzubehörausstattung) ist in dem Hybridfahrzeug installiert und wird durch die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 angetrieben. Die Klimaanlage A/C ist mit einem Verdichter 50 ausgestattet, der eine angetriebene Welle hat, die mechanisch mit dem Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 verbunden ist, so dass das Drehmoment von dem Träger C zu der angetriebenen Welle des Verdichters 50 geführt wird. Die Leistungsübertragungsvorrichtung ist, wie vorstehend beschrieben ist, in der Lage, den Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 bei Drehzahlen zu drehen, die andere als Null (0) sind, wenn die angetriebenen Räder 14 sich in Ruhe befinden, und somit die Klimaanlage A/C anzutreiben, wenn das Fahrzeug geparkt ist.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dieses Ausführungsbeispiels kann die Effizienz des Betriebs des Motor-Generators 10 hochhalten, wenn der Verdichter 50 betätigt, wird, während das Fahrzeug angehalten ist. Das wird durch den Aufbau erzielt, der das Drehmoment sicherstellt, das zum Starten des Fahrzeugs erforderlich ist, ohne dass die Abmessung des Motor-Generators 10 vergrößert werden muss. Anders gesagt beseitigt der Aufbau der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dieses Ausführungsbeispiels den Bedarf, die Abmessung des Motor-Generators 10 zu vergrößern, um die Klimaanlage A/C zu betätigen. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt ein maximaler Betrag der Leistung, die von dem Motor-Generator 10 an den Verdichter 50 abgegeben werden muss, 25% bis 50% eines maximalen Betrags der Leistung, die von dem Motor-Generator 10 abgegeben wird. Die Effizienz des Motor-Generators 10 verringert sich üblicherweise, wenn dessen Ausgangsleistung sich in einem Bereich bis zu einer gewissen Ausgangsleistung verringert, die kleiner als eine maximale Ausgangsleistung des Motor-Generators 10 ist. Daher wird ermöglicht, dass die Effizienz des Motor-Generators 10 hoch gehalten wird, wenn der Motor-Generator 10 nur zum Antreiben des Verdichters 50 betrieben wird. Die maximale Ausgangsleistung von Motor-Generatoren, wie z. B. diejenigen, die in herkömmlichen Hybridfahrzeugen montiert sind, beträgt üblicherweise 50 kW oder mehr, was das Zehnfache oder mehr als das Dutzendfache einer maximalen erforderlichen Ausgangsleistung des Verdichters 50 ist (beispielsweise einige Kilowatt). Das verursacht, dass der Motor-Generator 10 zum Antreiben des Verdichters 50 mit einer niedrigen Effizienz betrieben wird, wenn das Fahrzeug angehalten ist.
  • Wenn eine erforderliche Ausgangsleistung des Motor-Generators 10 mit einer Vergrößerung der erforderlichen Fahrleistung des Fahrzeugs vergrößert wird, kann die Ausgangsleistung des Motor-Generators 10 hauptsächlich zum Fahren des Fahrzeugs verwendet werden, indem der Betrag der Energie zum Antreiben des Verdichters 50 beschränkt wird. Eine solche Erhöhung der Ausgangsleistung des Motor-Generators 10 ist üblicherweise erforderlich, um die Fahrleistung des Fahrzeugs zu verbessern, wenn dieses beschleunigt wird. Die Vergrößerung der Abmessung des Motor-Generators 10, um eine solche Anforderung zu erfüllen, führt zu großen Problemen hinsichtlich einer Erhöhung der Produktionskosten von diesem. Dagegen kann der Aufbau der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dieses Ausführungsbeispiels wirken, um die Energie oder Leistung, die zum Antreiben des Verdichters 50 erforderlich ist, zu beschränken, um die Fähigkeit zum Beschleunigen des Fahrzeugs sicherzustellen, ohne die Abmessung des Motor-Generators 10 vergrößern zu müssen, was eine Verbesserung der Fahrleistung des Fahrzeugs zur Folge hat.
  • Die Verbindung des Verdichters 50 mit dem Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22 beeinträchtigt die Zirkulation der Leistung, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, keinesfalls. Der Aufbau der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dieses Ausführungsbeispiels hat daher dieselben Vorteile wie diejenigen in dem ersten und zweiten Betriebsmodus in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Dieses Ausführungsbeispiel bietet eine zusätzliche vorteilhafte Wirkung, wie im Folgenden angegeben ist:
    • 13) Die Verwendung der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 als Leistungsquelle für den Verdichter 50 beseitigt den Bedarf nach einem zusätzlichen Elektromotor zum Antreiben des Verdichters 50.
  • 10 stellt die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, die in einem Automobil installiert ist, das nur durch die Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird, die als Hauptkraftmaschine wirkt. Dieselben Bezugszeichen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt sind, beziehen sich auf dieselben oder ähnliche Teile, und eine genaue Erklärung von diesen wird an dieser Stelle weggelassen.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann den neutralen Gang erzielen, der die Drehzahl der angetriebenen Räder 14 in dem ersten Betriebsmodus auf Null (0) hält, was somit den Bedarf nach einem Drehmomentwandler beseitigt. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann die angetriebenen Räder 14 in der Vorwärtsrichtung antreiben oder die Richtung der Drehung der angetriebenen Räder 14 umkehren, auch wenn die Kraftmaschine 12 nur in einer Richtung läuft, was somit den Bedarf nach einem Getriebesatz beseitigt, der die Richtung der Drehung der angetriebenen Räder 14 umkehrt. Die Zirkulation der Leistung zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger C des ersten Planetengetriebesatzes 22, die zum Erzielen der vorstehend genannten Bedingung erforderlich ist, kann durch Umkehren der Richtung der Drehung des Trägers C des ersten Planetengetriebesatzes 22 beseitigt werden. Wenn in den zweiten Betriebsmodus eingetreten wird, verbessert das die Leistungsübertragungseffizienz in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 und gestattet, dass der Bereich, in welchem das gesamte Übersetzungsverhältnis geändert werden kann, verbreitert wird.
  • Wenn es erforderlich ist, die Kraftmaschine 12 zu starten, betätigt die Steuerung 40 einen Starter 52, um ein Anfangsdrehmoment für die Kraftmaschine 12 zur Verfügung zu stellen.
  • ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele können abgewandelt werden, wie nachstehend diskutiert ist.
  • STRUKTUR DER LEISTUNGSÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG 20
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann einen Aufbau haben, der nachstehend gezeigt ist. 11 stellt eine schematische Ansicht eines Leistungsübertragungspfads in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 dar. Dabei gibt „EINGANG” einen Eingang an, in den die Leistung von zumindest einem des Motor-Generators 10 und der Brennkraftmaschine 12 übertragen wird. „AUSGANG” gibt einen Ausgang an, von dem die Leistung auf die angetriebenen Räder 14 übertragen wird. „P1” gibt den ersten Planetengetriebesatz 22 an. „P2” gibt den zweiten Planetengetriebesatz 24 an. Der erste Planetengetriebesatz P1 ist mit drei Leistungsaufteilrotoren U, V und W ausgestattet, die eine von allen möglichen sechs Kombinationen des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R sind. In ähnlicher Weise ist der Planetengetriebesatz P2 mit drei Leistungsaufteilrotoren X, Y und Z ausgestattet, die eine von allen möglichen sechs Kombinationen des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R sind. Folglich ist eine mögliche Kombination der sechs Leistungsaufteilrotoren U, V, W, X, Y und Z eine von sechsunddreißig (36) Kombinationen bestehend aus (S, C, R, S, C, R), (S, C, R, S, R, C), (S, C, R, C, S, R), (S, C, R, C, R, S), (S, C, R, R, S, C), (S, C, R, R, C, S), (S, R, C, S, C, R), (S, R, C, S, R, C), (S, R, C, C, S, R), (S, R, C, C, R, S), (S, R, C, R, S, C), (S, R, C, R, C, S), (C, S, R, S, C, R), (C, S, R, S, R, C), (C, S, R, C, S, R), (C, S, R, C, R, S), (C, S, R, R, S, C), (C, S, R, R, C, S), (C, R, S, S, C, R), (C, R, S, S, R, C), (C, R, S, C, S, R), (C, R, S, C, R, S), (C, R, S, R, S, C), (C, R, S, R, C, S), (R, S, C, S, C, R), (R, S, C, S, R, C), (R, S, C, C, S, R), (R, S, C, C, R, S), (R, S, C, R, S, C), (R, S, C, R, C, S), (R, C, S, S, C, R), (R, C, S, S, R, C), (R, C, S, C, S, R), (R, C, S, R, C, S), (R, C, S, R, S, C) und (R, C, S, R, C, S).
  • Die Leistungsübertragungspfade, die die mechanischen Verbindungen zwischen den Leistungsaufteilrotoren U, V, W, X des ersten Planetengetriebesatzes P herstellen, die mechanischen Verbindungen zwischen den Leistungsaufteilrotoren X, Y, und Z des zweiten Planetengetriebesatzes P2 und die mechanischen Verbindungen zwischen den Leistungsaufteilrotoren U, V, W, X, Y und Z können dabei einen Mechanismus (Mechanismen) angeordnet haben, wie z. B. ein Getriebe oder einen Getriebesatz, der ausgelegt ist, um eine Eingangsdrehzahl in eine Ausgangsdrehzahl mit einer feststehenden Rate umzuwandeln. Die Vorzeichen der Leistungen der Leistungsaufteilrotoren V und W des ersten Planetengetriebesatzes P1 oder die Vorzeichen der Leistungen der Leistungsaufteilrotoren Y und Z des zweiten Planetengetriebesatzes P2 können entgegengesetzt zueinander sein durch Auswählen der Lage des Getriebes (der Getriebe) in dem Leistungsübertragungspfad oder der Struktur des Getriebes (der Getriebe). Die Richtung des Flusses der Rotationsenergie in einem Abschnitt eines mechanischen Pfads, der die Leistungsaufteilrotoren Y und Z des zweiten Planetengetriebesatzes P2 verbindet, kann durch Auswählen des Übersetzungsverhältnisses des CVT 30 umgekehrt werden. Ferner kann der Leistungsübertragungspfad darin die Kupplungen C1 und C2 angeordnet haben, um den zweiten Betriebsmodus zu bilden. Der Leistungsübertragungspfad kann ebenso die Kupplung C3 haben, um den Leistungsaufteilrotor X als den Kraftmaschinenstartrotor zu verwenden.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann alternativ ausgelegt sein, so dass diese eine der Strukturen hat, die in den 12(a) bis 12(d) oder den 13(a) bis 13(c) dargestellt sind. Wie diejenigen der 11 ist der Planetengetriebesatz P1 mit drei Leistungsaufteilrotoren U, V und W ausgestattet, die eine von allen möglichen sechs Kombinationen des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R sind. In ähnlicher Weise ist der zweite Planetengetriebesatz P2 mit drei Leistungsaufteilrotoren X, Y und Z ausgestattet, die eine von allen möglichen sechs Kombinationen des Sonnenrads S, des Trägers C und des Hohlrads R sind. Folglich ist eine mögliche Kombination der sechs Leistungsaufteilrotoren U, V, W, X, Y und Z eine von sechsunddreißig (36) Kombinationen bestehend aus (S, C, R, S, C, R), (S, C, R, S, R, C), (S, C, R, C, S, R), (S, C, R, C, R, S), (S, C, R, R, S, C), (S, C, R, R, C, S), (S, R, C, 5, C, R), (S, R, C, S, R, C), (S, R, C, C, S, R), (S, R, C, C, R, S), (S, R, C, R, S, C), (S, R, C, R, C, S), (C, S, R, S, C, R), (C, S, R, S, R, C), (C, S, R, C, S, R), (C, S, R, C, R, S), (C, S, R, R, S, C), (C, S, R, R, C, S), (C, R, S, S, C, R), (C, R, S, S, R, C), (C, R, S, C, S, R), (C, R, S, C, R, S), (C, R, S, R, S, C), (C, R, S, R, C, S), (R, S, C, S, C, R), (R, S, C, S, R, C), (R, S, C, C, S, R), (R, S, C, C, R, S), (R, S, C, R, S, C), (R, S, C, R, C, S), (R, C, S, S, C, R), (R, C, S, S, R, C), (R, C, S, C, S, R), (R, C, S, R, C, S), (R, C, S, R, S, C) und (R, C, S, R, C, S).
  • Die Leistungsübertragungspfade, die die mechanischen Verbindungen zwischen den Leistungsaufteilrotoren U, V, W, X des ersten Planetengetriebesatzes P1, die mechanischen Verbindungen zwischen den Leistungsaufteilrotoren X, Y und Z des zweiten Planetengetriebesatzes P2 und die mechanischen Verbindungen zwischen den Leistungsaufteilrotoren U, V, W, X, Y und Z herbeiführen, können darin einen Mechanismus (Mechanismen) angeordnet haben, wie z. B. ein Getriebe oder einen Getriebesatz, der ausgelegt ist, um eine Eingangsdrehzahl in eine Ausgangsdrehzahl mit einer feststehenden Rate umzuwandeln. Die Vorzeichen von Leistungen der Leistungsaufteilrotoren V und W des ersten Planetengetriebesatzes P1 oder die Vorzeichen von Leistungen der Leistungsaufteilrotoren Y und Z des zweiten Planetengetriebesatzes P2 können entgegengesetzt zueinander sein durch Auswählen der Lage des Getriebes (der Getriebe) in dem Leistungsübertragungspfad oder der Struktur des Getriebes (der Getriebe). Ferner kann der Leistungsübertragungspfad darin die Kupplungen C1 und C2 angeordnet haben, um den zweiten Betriebsmodus zu bilden. Der Leistungsübertragungspfad kann ebenso die Kupplung C3 haben, um den Leistungsaufteilrotor X als den Kraftmaschinenstartrotor zu verwenden. Die Richtung des Flusses der Rotationsenergie in einem Abschnitt eines mechanischen Pfades, der die Leistungsaufteilrotoren Y und Z des zweiten Planetengetriebesatzes P2 verbindet, kann durch Auswählen des Übersetzungsverhältnisses des CVT 30 umgekehrt werden.
  • Jedoch hat jede der Strukturen der 13(a) und 13(b) keinen Abzweigpfad, der sich mit dem ersten Planetengetriebesatz P1 verbindet und von einem Bypass Leistungsübertragungspfad abzweigt, der zwischen den Leistungsaufteilrotoren Y und Z des zweiten Planetengetriebesatzes P2 eine Verbindung herstellt und den Leistungsaufteilrotor X des zweiten Planetengetriebesatzes P2 umgeht. Es ist daher unmöglich, das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 auszuwählen, um den Fluss der Rotationsenergie in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad umzukehren.
  • Der Aufbau von 12(d) unterscheidet sich hinsichtlich der Lage des Eingangs „EINGANG” von demjenigen von 11. 14 ist eine Prinzipansicht, die eine Abwandlung der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 von 1 darstellt, die den Aufbau von 12(d) verwendet. Der Aufbau von 13(b) hat das CVT 30, das in dem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebesatz P1 und P2 eine Verbindung herstellt und mit demjenigen von 1(a) verwendet werden kann. Insbesondere kann die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 mit zwei CVTs ausgestattet werden: Einer ist wie in 1(a) zwischen dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und dem Motor-Generator 10 angeordnet, und der andere ist wie in 13(b) zwischen dem ersten und dem zweiten Planetengetriebesatz 22 und 24 angeordnet.
  • PLANETENGETRIEBESATZ
  • Die Bedingung, die erforderlich ist, um die Drehzahl des Trägers C auf Null (0) zu versetzen, wenn die Drehzahlen des Hohlrads R und des Sonnenrads S nicht Null (0) sind, ist nicht notwendigerweise auf die Bedingung beschränkt, bei der die Vorzeichen der Drehzahlen (insbesondere die Richtungen der Drehung) des Hohlrads R und des Sonnenrads S entgegengesetzt zueinander sind. Beispielsweise kann die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 alternativ ausgelegt sein, so dass dann, wenn die Vorzeichen der Drehzahlen des Sonnenrads S und des Hohlrads R identisch zueinander sind, die Drehzahl des Trägers C Null (0) beträgt. Das wird beispielsweise durch einen Doppelritzelplanetengetriebesatz wie z. B. demjenigen verwirklicht, der in der japanischen Patenterstveröffentlichung Nr. 2001-108073 offenbart ist.
  • 15 stellt ein Beispiel dar, bei dem die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 mit dem Doppelritzelplanetengetriebesatz ausgestattet ist. Dieselben Bezugszeichen, die in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen eingesetzt werden, beziehen sich auf dieselben oder ähnliche Teile. Die Getriebe G2, G3, G4, G5, G6 und G7 sind ein Vorgelege, ein Vorwärtsgetriebe, ein Vorgelege, ein Vorwärtsgetriebe (ebenso ein Getriebe mit normaler Rotation), ein Vorwärtsgetriebe bzw. ein Vorgelege. Der dargestellte Aufbau kann den neutralen Gang erzielen, der die Drehzahl des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 auf Null (0) versetzt, und ebenso den CVT-Umkehrbetrieb beim Umschalten von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus bilden.
  • ROTOREN DER LEISTUNGSÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann alternativ mit einem Satz aus drei Rotoren ausgestattet sein, wie z. B. einem Differenzialgetriebesatz, der als Leistungsaufteilrotoren wirkt, die bezüglich ihrer Drehzahl auf einer Geraden in dem nomographischen Diagramm aufgereiht sind, anstelle von einem oder beiden des ersten und des zweiten Satzes der Rotoren (insbesondere des ersten und zweiten Planetengetriebesatzes 22 und 24).
  • DREHZAHLVARIATOR (CVT 30)
  • Anstelle des CVT 30 der mechanischen Riemenbauart kann eine Traktionsantriebsbauart eines stufenlos variablen Getriebes oder ein hydraulisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe eingesetzt werden. Ein nicht stufenlos variables Getriebe kann ebenso verwendet werden.
  • KRAFTMASCHINENSTARTBETRIEB
  • Die Kraftmaschine 12 kann alternativ in dem ersten Betriebsmodus gestartet werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 40 die Kraftmaschine 12 starten, wenn das Fahrzeug angehalten ist, und dann die Leistung zum Bewegen des Fahrzeugs verwenden.
  • Die Steuereinrichtung 40 kann ebenso die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in einen Betriebsmodus versetzten, der ein anderer als der erste und der zweite Betriebsmodus ist, und dann die Kraftmaschine 12 starten. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 40 sowohl die Kupplung C1 als auch die Kupplung C2 ausrücken und dann die Kraftmaschine 12 starten. Das wird in der Steuereinrichtung 40 durch Blockieren der angetriebenen Räder 14 durch eine Bremse, wenn das Fahrzeug angehalten ist, Einrücken der Kupplung C3 und Betätigen des Motor-Generators 10 zum Zuführen der Leistung von dem Motor-Generator 10 zu der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 durch den zweiten Planetengetriebesatz 24, das Freilauflager 32 und die Kupplung C3 erzielt.
  • Wenn es erforderlich ist, die Kraftmaschine 12 zu starten, kann die Steuereinrichtung 40 das Drehmoment des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 zu der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 zuführen, nachdem eine Differenz einer Drehzahl zwischen dem Hohlrad R und der Drehwelle 12a unterhalb eines vorgegebenen Werts versetzt ist. Eine solche Bedingung muss jedoch nicht notwendigerweise erfüllt werden. Wenn beispielsweise die Differenz der Drehzahl zwischen dem Hohlrad R und der Drehwelle 12a relativ groß ist, kann die Steuereinrichtung 40 den Grad des Eingriffs der Kupplung C3 graduell erhöhen, um einen teilweise eingerückten Zustand von dieser zu bilden, und dann die Zufuhr des Drehmoments von dem Hohlrad R zu der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 starten.
  • BEDINGUNG ZUM EINRÜCKEN DER KUPPLUNG C3
  • Wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 12 unterhalb eines minimalen Wertes liegt, der zum Sicherstellen der Stabilität des Betriebs der Kraftmaschine 12 benötigt wird, und wenn eine Kraftmaschinenstartanforderung vorgenommen wird, rückt die Steuereinrichtung 40 die Kupplung C3 in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ein, aber kann alternativ ein solches Einrücken vornehmen, wenn es erforderlich ist, das Fahrzeug zu bremsen. Das wird in dem Aufbau des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels ermöglicht, der ausgelegt ist, um das Kraftmaschinenstartdrehmoment auch dann sicherzustellen, wenn die Abmessung des Motor-Generators 10 reduziert wird. Die Reduktion der Abmessung des Motor-Generators 10 auf einen Grad, der bis zu einem Vielfachen von 10 kW erzeugt, kann eine Schwierigkeit bei der Vergrößerung der Bremskraft zur Folge haben, die durch einen regenerativen Betrieb des Motor-Generators 10 mit einem erforderlich Niveau erzeugt wird. Jedoch wird die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 des ersten oder des zweiten Ausführungsbeispiels in die Lage versetzt, die Kupplung C3 einzurücken und eine Widerstandskraft von der Kraftmaschine 12 auf die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 auszuüben, um eine Kraftmaschinenbremsung zu erzeugen.
  • ERSTER DREHMOMENTÜBERTRAGUNGSSTEUERMECHANISMUS
  • Die erste Kupplung C3 und das Freilauflager 32 wirken als erster Drehmomentübertragungssteuermechanismus, um eine Übertragung eines Drehmoments zwischen der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 und dem Kraftmaschinenstartrotor der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 (insbesondere dem Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24) selektiv zu blockieren oder zu bilden, wenn es erforderlich ist die Kraftmaschine 12 zu starten. Der erste Leistungsübertragungssteuermechanismus kann jedoch ausgelegt sein, so dass dieser nur die Kupplung C3 aufweist. In diesem Fall wird eine ungewollte Übertragung eines Drehmoments, das plötzlich beim Start einer Verbrennung von Kraftstoff in der Kraftmaschine 12 vergrößert wird, auf die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 durch Ausrücken der Kupplung C3 vor dem Start des Verbrennungsstoffs in der Kraftmaschine 12 vermieden, nachdem eine Anfangsdrehung durch die Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 abgegeben wird. Der erste Drehmomentübertragungssteuermechanismus kann ebenso nur aus dem Freilauflager 32 bestehen.
  • Die Kupplung C3 kann alternativ mit dem Ausgang des Freilauflagers 32 verbunden werden.
  • Anstelle des Freilauflagers 32, das die Übertragung des Drehmoments auf die Kraftmaschine 12 unter der Bedingung bildet, dass die Drehzahl des Eingangs des Freilauflagers 32 (insbesondere des Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24, der als Kraftmaschinenstartrotor dient) nicht niedriger als diejenige des Ausgangs des Freilauflagers 32 ist (insbesondere der Drehwelle 12a der Kraftmaschine), kann eine Einwegkupplung oder eine andere ähnliche Bauart eines Einwegleistungsübertragungsmechanismus verwendet werden, der wirkt, so dass die Drehwelle 12a der Drehung des Kraftmaschinenstartrotors mit oder ohne einen Schlupf folgt.
  • Die Kupplung C3, die selektiv die Übertragung des Drehmoments von der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 auf die Drehwelle 12a blockiert, um die Kraftmaschine 12 zu starten, ist eine normalerweise offene Bauart, aber kann eine normalerweise geschlossene Bauart sein.
  • ZWEITER DREHMOMENTÜBERTRAGUNGSSTEURMECHANISMUS
  • Das Freilauflager 34 wirkt als zweiter Drehmomentübertragungssteuermechanismus um selektiv eine mechanische Verbindung zwischen der Kraftmaschine 12 und einen Leistungsübertragungsrotor der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 (insbesondere dem Sonnenrad S des zweiten Planetengetriebesatzes 24) zu bilden, um ein Drehmoment von der Kraftmaschine 12 auf die angetriebenen Räder 14 zu übertragen, wenn es erforderlich ist, die angetriebenen Räder 14 anzutreiben. Der zweite Leistungsübertragungssteuermechanismus kann jedoch alternativ aus einer Einwegkupplung bestehen.
  • Anstelle des Freilauflagers 34, das die Übertragung eines Drehmoments von der Kraftmaschine 12 auf die angetriebenen Räder 14 unter der Bedingung bildet, dass die Drehzahl des Eingangs des Freilauflagers 34 (insbesondere die Drehzahl der Kraftmaschine 20) nicht geringer als diejenige des Ausgangs des Freilauflagers 34 ist (insbesondere die Drehzahl eines Eingangs der Leistungsübertragungsvorrichtung 20), kann eine Einwegkupplung oder eine andere ähnliche Bauart eines Einwegleistungsübertragungsmechanismus verwendet werden, der einen Ausgang hat, der der Drehung eines Eingangs von diesem mit oder ohne einen Schlupf folgt.
  • Anstelle des Einwegleistungsübertragungsmechanismus kann eine Kupplung verwendet werden. In diesem Fall werden ungewollte mechanische Schwingungen, die sich aus dem Einrücken der Kupplung ergeben und an der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 wirken, durch Steuern der Drehzahl der Kraftmaschine 12 oder der Drehzahl des Leistungsübertragungsrotors vermieden, um die Drehzahlen eines Eingangs und eines Ausgangs der Kupplung in Übereinstimmung miteinander zu bringen und dann die Kupplung einzurücken.
  • DURCH EIN DREHMOMENT DES LEISTUNGSAUFTEILROTORS ANGETRIEBENE ZUBEHÖRAUSSTATTUNG
  • Zusätzlich zu dem Verdichter 50 der Klimaanlage kann die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 zum Zuführen von Leistung zu einer Bremspumpe, die einen Hydraulikdruck zum Aufbringen einer Bremskraft auf die angetriebenen Räder 14 erzeugt, einer Wasserpumpe für ein Kühlmittel der Kraftmaschine 12 oder einen Kühllüfter für die Kraftmaschine 12 verbunden sein.
  • MIT EINER ZUBEHÖRAUSSTATTUNG GEKOPPELTER LEISTUNGSAUFTEILROTOR
  • Einer oder diejenigen der Leistungsaufteilrotoren außer diesem, wie in 9 dargestellt ist, können mechanisch mit der Zubehörausstattung (ebenso als Hilfsvorrichtung bezeichnet), wie z. B. dem Verdichter 50, der in dem Fahrzeug installiert ist, mechanisch gekoppelt werden. Die Zubehörausstattung kann mechanisch zwischen dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes 24 und der Kupplung C1 in 9 verbunden werden. Diese Verbindung wird die Zirkulation der Leistung in dem zweiten Betriebsmodus auch zu einem Zeitpunkt außer demjenigen zur Folge haben, zu dem die Kraftmaschine 12 gestartet wird, was somit zu einer Verringerung der Leistungsübertragungseffizienz führt, aber den Vorteil zur Verfügung stellt, dass die Drehzahl des Hohlrads R auf Null (0) oder einen anderen Wert eingestellt werden kann, während das Fahrzeug fährt, und dass die Leistung zu der Zubehörausstattung sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Betriebsmodus zugeführt werden kann, auch wenn das Fahrzeug angehalten ist.
  • ANHALTEN ODER ABSCHLEPPEN DES FAHRZEUGS
  • Wenn es erforderlich ist, das Fahrzeug anzuhalten oder abzuschleppen, rückt die Steuereinrichtung 40 vorzugsweise die Kupplungen C1 und C2 aus. Das vermeidet, dass die Drehung des CVT 30 dem Abschleppen des Fahrzeugs folgt, wodurch die Verschlechterung des CVT 30 minimiert wird, auch wenn dieses mit einem Metallriemen ausgestattet ist. Wenn beispielsweise in dem Aufbau von 1 die Steuereinrichtung 40 sowohl die Kupplung C1 als auch die Kupplung C2 ausrückt, verursacht das, dass der Motor-Generator 10 das CVT 30 von der Drehung abhält, und gestattet, dass die Kupplungen C1 und C2 sich im Leerlauf befinden. Grundsätzlich wird ein solcher Betrieb sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Betriebsmodus bei dem Aufbau der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 erzielt, bei dem das CVT 30 in einem durchgeschleiften Pfad angeordnet ist, der sich zwischen den zwei Leistungsaufteilrotoren der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 erstreckt, und der Motor-Generator 10 mechanisch mit einem der Enden des CVT 30 verbunden ist. 30 zeigt eine Abfolge von logischen Schritten, die durch die Steuereinrichtung 40 des ersten Ausführungsbeispiels mit einem regelmäßigen Intervall ausgeführt werden können, wenn das Fahrzeug angehalten ist.
  • Nach dem Eintreten in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 10 weiter, bei dem bestimmt wird, ob ein Fahrterlaubnisschalter 95, der in 1 dargestellt ist, ausgeschaltet ist oder nicht. Der Fahrterlaubnisschalter 95 ist ein Schalter, der durch einen Fahrzeugbetreiber ein- oder ausgeschaltet wird, um zu gestatten, dass das Fahrzeug fährt. Der Fahrterlaubnisschalter 95 kann so ausgelegt werden, dass er drahtlos ein- oder ausgeschaltet werden kann, wenn eine tragbare Schnurlosvorrichtung, die durch den Fahrzeugbetreiber getragen wird, sich in der Nähe eines Fahrzeugsteuersystems befindet, das mit der Steuereinrichtung 40 ausgestattet ist. Wenn beispielsweise der Fahrterlaubnisschalter 95 eingeschaltet wird, wird der Wandler 42 elektrisch mit einer Speicherbatterie verbunden, die in dem Fahrzeug installiert ist. Wenn eine Antwort von JA erhalten wird, was bedeutet, dass der Fahrterlaubnisschalter 95 sich in dem Ausschaltzustand befindet, schreitet dann die Routine zu Schritt 12 weiter, bei dem die Steuereinrichtung 40 die Kupplungen C1 und C2 ausrückt. Wenn eine Antwort von NEIN in Schritt 10 oder nach Schritt 12 erhalten wird, endet die Routine.
  • Die Steuereinrichtung 40 kann die Kupplungen C1 und C2 einrücken und dann das gesamte Übersetzungsverhältnis der Leistungsübertragungsvorrichtung auf ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis hoher Drehzahlen einrichten oder alternativ das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 auf Werte ändern, die sich zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus unterscheiden, und dann die Kupplungen C1 und C2 einrücken, um dadurch die angetriebenen Räder 14 zu blockieren. 19 zeigt eine Abwandlung einer Abfolge von logischen Schritten, die durch die Steuereinrichtung 40 des ersten Ausführungsbeispiels mit einem regelmäßigen Intervall ausgeführt werden können, wenn das Fahrzeug angehalten ist. Dieselben Schrittnummern, die in 18 eingesetzt sind, beziehen sich auf dieselben Vorgänge und eine genaue Erklärung von diesen wird an dieser Stelle weggelassen.
  • Wenn eine Antwort von JA in Schritt 10 erhalten wird, was bedeutet, dass der Fahrterlaubnisschalter 95 ausgeschaltet ist, schreitet dann die Routine zu Schritt 14 weiter, bei dem die Steuereinrichtung 40 das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 reguliert, um das gesamte Übersetzungsverhältnis auf ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis hoher Drehzahl einzurichten, oder ändert alternativ das Übersetzungsverhältnis des CVT 30, so dass dieses Werte hat, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus unterscheiden. Die Routine schreitet dann zu Schritt 16 weiter, bei dem die Steuereinrichtung 40 die Kupplungen C1 und C2 einrückt. Wenn eine Antwort von NEIN in Schritt 10 oder nach Schritt 16 erhalten wird, endet die Routine.
  • ANDERE ABWANDLUNGEN
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann ausgelegt werden, um den Wegfall einer Übertragung eines Drehmoments auf die angetriebenen Räder 14 beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus zu gestatten. Das bietet ebenso denselben Vorteil 1), der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Insbesondere erhöht die Steuereinrichtung 40 graduell den Grad des Eingriffs von einer der Kupplungen C1 und C2, die von dem ausgerückten Zustand zu dem eingerückten Zustand umzuschalten ist, um den Teileingriff von der einen der Kupplungen C1 und C2 zu bilden. Wenn jedoch in einem Fehlerschrittmodus eingetreten wird, bei dem es erforderlich ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus ungeachtet eines mechanischen Stoßes, der sich daraus ergibt, rasch umzuschalten, kann die Steuereinrichtung 40 zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus erzwungen bei einem Übersetzungsverhältnis des CVT 30 umschalten, das Werte des gesamten Übersetzungsverhältnisses entwickeln wird, die sich zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus unterscheiden, oder den Teileingriff von der einen der Kupplungen C1 und C2 zu bilden.
  • Die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 kann den Aufbau haben, der in 16 dargestellt ist. Insbesondere ist ein Getriebe oder ein Getriebekasten zwischen der Kupplung C3 und der Drehwelle 12a der Kraftmaschine 12 angeordnet, um dadurch zu gestatten, dass die Abmessung der Kupplung C3 reduziert wird.
  • Die Steuereinrichtung 40 muss nicht notwendigerweise die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 in den zweiten Betriebsmodus versetzen.
  • Ein Automobil, in welchem die Leistungsübertragungsvorrichtung 20 zu installieren ist, kann ein durch eine Kraftmaschine betriebenes Fahrzeug sein, das nur mit der Kraftmaschine 12 ausgestattet ist, oder ein Elektrofahrzeug sein, das nur mit dem Motor-Generator 10 ausgestattet ist, und ebenso ein Hybridfahrzeug, wie vorstehend beschrieben ist, das sowohl mit der Kraftmaschine 12 als auch mit dem Motor-Generator 10 ausgestattet ist. Das Automobil kann ebenso mit einer Vielzahl von elektrischen Rotationsmaschinen zur Verwendung beim Antreiben der angetriebenen Räder 14 ausgestattet sein. Die elektrischen Rotationsmaschinen können alle oder teilweise durch Motor-Generatoren ermöglicht werden. Beispielsweise können einige der elektrischen Rotationsmaschine nur als Elektromotoren verwendet werden, während einige der elektrischen Rotationsmaschine nur als elektrische Generatoren verwendet werden, die ebenso zum Laden einer Hochspannungsbatterie wirken, die in dem Fahrzeug installiert ist, um elektrische Leistung zu den Elektromotoren zuzuführen.
  • GESAMTES ÜBERSETZUNGSVERHÄLTNIS
  • Das gesamte Übersetzungsverhältnis in der Leistungsübertragungsvorrichtung 20 des ersten Ausführungsbeispiels kann unter Verwendung eines äquivalenten Aufbaus bestimmt werden, der in 17 dargestellt ist. Der dargestellte Aufbau hat Getriebe G1, G2, G3, G4, G5, G6 und G7. Das Getriebe G1 entspricht dem CVT 30. Der Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von demjenigen in 17 hinsichtlich der Getriebe G2 und G6. Wenn die Übersetzungsverhältnisse r2 und r5 der Getriebe G2 und G6 beide als Eins (1) ausgewählt werden, wird der Aufbau von 17 derselbe wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedes der Getriebe G2 bis G7 ist ein Drehzahlvariatormechanismus, der eine Eingangsdrehzahl in eine Ausgangsdrehzahl mit einer feststehenden Rate umwandelt, und besteht aus einem einzelnen Getriebe oder einem Satz einer Vielzahl von Getrieben, die ebenso mit einer Kette oder einem Riemen ausgestattet sein können.
  • Das Übersetzungsverhältnis rn des Getriebes Gn (n = 1 bis 7) wird hier als Verhältnis der Drehzahl b zu der Drehzahl a definiert. Es ist anzumerken, dass „a” und „b” in jedem Block von 17 jeweils eines von einem Eingang und einem Ausgang des entsprechenden Getriebes andeutet. Die Anzahl von Zähnen des Sonnenrads S/Anzahl von Zähnen des Hohlrads R des ersten Planetengetriebes P1 ist als Übersetzungsverhältnis ρ1 definiert. Die Anzahl der Zähne des Sonnenrads S/Anzahl der Zähne des Hohlrads R des zweiten Planetengetriebes P2 ist als Übersetzungsverhältnis ρ2 definiert. Die Drehzahlen des Sonnerads S, des Hohlrads R und des Trägers C des ersten Planetengetriebesatzes P1 sind als ωS1, ωR1 bzw. ωC1 definiert. Die Drehzahlen des Sonnenrads S, des Hohlrads R und des Trägers des zweiten Planetengetriebesatzes P2 sind als ωS2, ωR2 bzw. ωC2 definiert. Die Drehzahl eines Eingangs „EINGANG” eines Leistungsübertragungspfads, in den die Ausgangsleistung der Kraftmaschine 12 oder des Motor-Generators 10 eingeleitet wird, ist als ωIN definiert. „AUSGANG” deutet einen Ausgang des Leistungsübertragungspfads an, von dem die Leistung auf die angetriebenen Räder 14 übertragen wird. Die Gleichungen (c3) und (c4) werden erfüllt. P1ωS1 – (1 + ρ1)ωC1 + ωR1 = 0 (c3) P2ωS2 – (1 + ρ2)ωC2 + ωR2 = 0 (c4)
  • 1 GESAMTES ÜBERSETZUNGSVERHÄLTNIS IM ERSTEN BETRIEBSMODUS
  • In dem ersten Betriebsmodus werden die Drehzahl ωS2 des Sonnenrads S und die Drehzahl ωC2 des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes P2 durch die folgenden Beziehungen angegeben. ωC2 = r2·ωIN (c5) ωS2 = r3·r1·ωIN (c6)
  • Daher beträgt die Drehzahl ωR2 des Holrads R des zweiten Planetengetriebesatzes P2 ωR2 = {(1 + ρ2)·r2 – ρ2·r1·r3}ωIN (c7)
  • Das Entfernen der Drehzahlen ωS1, ωC1 und ωR1 aus Gleichung (c3) unter Verwendung von Gleichung (c7) ergibt ρ1·r6·r3·ωIN – (1 + ρ1)·r5·{(1 + ρ2)·r2 – ρ2·r1·r3}ωIN + ωR2 = 0 (c8)
  • Demgemäß beträgt das gesamte Übersetzungsverhältnis in dem ersten Betriebsmodus Gesamtes Übersetzungsverhältnis = –rλρ1·r6·r3 – (1 + ρ1)·r5·{(1 + ρ2)·r2 – ρ2·r1·r3}] (c9)
  • 2 GESAMTES ÜBERSETZUNGSVERHÄLTNIS IM ZWEITEN BETRIEBSMODUS
  • Unter Berücksichtigung eines Leistungsübertragungspfads, der sich durch die Getriebe G3, G1 und G4 erstreckt, und eines Leistungsübertragungspfads, der sich durch die Getriebe G3 und G6 in Gleichung (3c) erstreckt, ergibt sich ρ1·r3·r6·ωIN – (1 + ρ1)·r3·r1·r4·ωIN + ωR2 = 0 (c10)
  • Daher beträgt das gesamte Übersetzungsverhältnis in dem zweiten Betriebsmodus Gesamtes Übersetzungsverhältnis = –r7{ρ1·r3·r6 – (1 + ρ1)·r3·r1·r4} (c11)
  • MODUS UMSCHALTBEDINGUNG OHNE WEGFALL DER ÜBERTRAGUNG DES DREHMOMENTS
  • Kein Wegfall der Übertragung des Drehmoments wird unter der Bedingung erzielt, dass die gesamten Übersetzungsverhältnisse in dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus identisch zueinander sind. Diese Bedingung wird ausgedrückt durch –rλρ1·r6·r3 – (1 + ρ1)·r5·{(1 + ρ2)·r2 – ρ2·r1·r3}] = –r7{ρ1·r3·r6 – (1 + ρ1)·r3·r1·r4}
  • Umschreiben der vorstehend angegebenen Gleichung ergibt r1 = {r2·r5·(ρ2 + 1)}/{r3·(r5 + ρ2 + r4)} (c12)
  • Das Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus ohne Wegfall der Übertragung des Drehmoments auf die angetriebenen Räder 14 wird daher durch Auswählen des Übersetzungsverhältnisses r1 des CVT 30 (insbesondere des Getriebes G1) erzielt, so dass dieses den Wert auf der rechten Seite von Gleichung (c12) hat.
  • CVT-UMKEHRBETRIEB
  • Der CVT-Umkehrbetrieb wird unter der Bedingung erzielt, dass das Produkt von Werten, die durch Differenzieren einer Funktion abgeleitet werden, in der das gesamte Übersetzungsverhältnis durch eine abhängige Variable ausgedrückt ist und das Übersetzungsverhältnis r1 durch eine unabhängige Variable ausgedrückt ist, mit Bezug auf das Übersetzungsverhältnis r1 in dem ersten Betriebsmodus und in dem zweiten Betriebsmodus negativ ist.
  • Unter Verwendungen der Gleichungen (c9) und (c11) wird die vorstehend angegebene Bedingung gegeben durch {–(1 + ρ1)·r7·r5·ρ2·r3}·{r7·(1 + ρ1)·r3·r4} < 0
  • Umschreiben der vorstehend angegebenen Relation ergibt –r5·r4· < 0 (c13)
  • In dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels gilt r4 < 0 und r5 < 0.
  • Das gesamte Übersetzungsverhältnis bei dem Aufbau von 11 kann ebenso auf dieselbe Weise bestimmt werden, wie vorstehend beschrieben ist.
  • UNBESCHRÄNKTES DREHMOMENT IM ERSTEN BETRIEBSMODUS
  • Die folgende Diskussion bezieht sich auf den Aufbau von 17 zur Vereinfachung.
  • Wenn ein Verhältnis der Anzahl Zs der Zähne des Sonnenrads S zu der Anzahl Zr der Zähne des Hohlrads R (insbesondere Zs/Zr) des ersten Planetengetriebesatzes 22 als ρ1 definiert wird, die Drehmomente des Hohlrads R, des Sonnenrads S, des Trägers C des ersten Planetengetriebesatzes 22 als Tr1, Ts1 bzw. Tc1 definiert werden, werden die folgenden Gleichungen (c14) und (c15) erfüllt. Ts1 = ρ1·Tr1 (c14) Tc1 = –(1 + ρ1)·Tr1(c15)
  • Das Getriebe Gn hat einen Eingang Gna und einen Ausgang Gnb. Wenn die Drehmomente des Eingangs Gna und des Ausgangs Gnb als Tna bzw. Tnb definiert werden (n = 1 bis 7), wird die folgende Gleichung erfüllt. T5a = –r5·T5b = r5·Tc1 = –r5·(1 + ρ1)Tr1 (c16) T6a = –r6·T6b = r6·Ts1 = r6·ρ1·Tr1 (c17)
  • Wenn ein Verhältnis der Anzahl Zs der Zähne des Sonnenrads S zu der Anzahl Zr der Zähne des Hohlrads R (insbesondere Zs/Zr) des zweiten Planetengetriebesatzes 24 als ρ2 definiert wird und die Drehmomente des Hohlrads R, des Sonnenrad S, des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 als Tr2, Ts2 bzw. Tc2 definiert werden, werden die folgenden Gleichungen (c18) und (c19) aus den Gleichungen (c1) und (c2) erfüllt. Ts2 = ρ2·Tr2 (c18) Tc2 = –(1 + ρ2)·Tr2 (c19)
  • Das Drehmoment Tr2 wird durch die folgende Gleichung angegeben. Tr2 = –T5a = r5·T5b = –r5·T1c = r5·(1 + ρ1)·Tr1 (c20)
  • Daher wird die folgende Beziehung erfüllt: T1a = –r1·T1b = r1·Ts2 = r1·ρ2·Tr2 = r1·ρ2·r5·(1 + ρ1)·Tr1 (c21) T2a = –r2·T2b = r2·Tc2 = –r2·(1 + ρ2)·Tr2 = –r2·r5·(1 + ρ2)·(1 + ρ1)·Tr1 (c22)
  • Aus den Gleichungen (c17) und (c20) wird die folgende Beziehung erfüllt: T3b = –(T1a + T6a) = –{r1·ρ2·r5·(1 + ρ1) + r6·ρ1}·Tr1 (c23)
  • Ein Eingangsdrehmoment TIN, das ein Drehmoment ist, das auf den Eingang „EINGANG” in 17 übertragen wird, wird durch die folgende Gleichung (c24) angegeben: TIN = –(T3a + T2a) = –(–r3·Tb3 + T2a) = –{r3·r1·ρ2·r5·(1 + ρ) + r3·r6·ρ1 – r2·r5·(1 + ρ2)·(1 + ρ1)}·Tr1 (c24)
  • Die Gleichung (c24) zeigt, dass das Drehmoment Tr1 einen extrem großen Wert relativ zu dem endlichen Eingangsdrehmoment TIN haben wird, wenn das Übersetzungsverhältnis r1 so reguliert wird, dass der Koeffizient von Tr1 (insbesondere der erste Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (c24) nahe Null (0) gebracht wird. Der Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels hat den Motor-Generator 10, der eine Verbindung zwischen dem Getriebe G3 und dem CVT 30 herstellt, so dass die Drehzahl des Motor-Generators 10 durch das Übersetzungsverhältnis r3 umgewandelt wird. Das Übersetzungsverhältnis r2 wird somit durch das Produkt von r3 und r2 bei dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels ausgedrückt. Das Drehmoment der angetriebenen Räder 14 (insbesondere das Drehmoment Tr1) bei dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels kann somit in hohem Maße durch Einrichten des Übersetzungsverhältnisses r3 auf Eins (1) und Auswählen des Übersetzungsverhältnisses r1 (insbesondere des Übersetzungsverhältnisses des CVT 30) erhöht werden.
  • ENERGIEUMKEHRUNG IN DEM ERSTEN BETRIEBSMODUS
  • Die folgende Diskussion bezieht sich auf den Aufbau in 17 zu Vereinfachung.
  • Solange die Drehzahl des Eingangs „EINGANG” sich nicht ändert, bleiben die Vorzeichen der Drehzahlen (insbesondere die Richtungen der Drehung) des Sonnenrads S und des Trägers C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 unverändert. Die Tatsache, dass die Drehzahl des Eingangs „EINGANG” sich nicht ändert, aber die Richtung des Flusses der Rotationsenergie bei dem Getriebe G3 umgekehrt wird, ist äquivalent zu der Tatsache, dass das Vorzeichen des Drehmoments des Getriebes G3 umgekehrt wird.
  • Aus Gleichung (c23) ist eine Bedingung, die zum Umkehren des Vorzeichens des Drehmoments des Betriebs G3 durch Auswählen des Übersetzungsverhältnisses r1 erforderlich ist, dass die Vorzeichen des Koeffizienten einschließlich des Übersetzungsverhältnisses r1 (insbesondere der erste Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (c23) und eines konstanten Ausdrucks (insbesondere des zweiten Ausdrucks auf der rechten Seite von Gleichung (c23) entgegengesetzt zueinander sind, da Gleichung (c23) eine lineare Funktion des Übersetzungsverhältnisses r1 ist und das Übersetzungsverhältnis r1 größer Null ist. Anders gesagt soll die vorstehend benannte erforderliche Bedingung die folgende Gleichung (c25) erfüllen: {ρ2·r5·(1 + ρ1)}·{r6·ρ1} < 0 (c25)
  • Da in dem ersten Ausführungsbeispiel das Übersetzungsverhältnis r5 < 0 ist und das Übersetzungsverhältnis r6 = 1 ist, ist Gleichung (c25) erfüllt. Die Bedingung, die durch Gleichung (c25) ausgedrückt wird, zeigt, dass das Getriebe G6 unentbehrlich ist, anders gesagt erforderlich ist, dass der Bypass-Leistungsübertragungspfad, der das Sonnenrad S und den Träger C des zweiten Planetengetriebesatzes 24 miteinander mechanisch verbindet, einen Abzweigpfad hat, der sich mit dem ersten Planetengetriebesatz 22 verbindet. Da insbesondere Gleichung (c23) eine lineare Funktion des Übersetzungsverhältnisses r1 ist, ist es vorzugsweise erforderlich, dass der Wert des Übersetzungsverhältnisses r1 (insbesondere Gleichung (c26), die nachstehend angegeben ist), wenn das Drehmoment T3 Null (0) ist, innerhalb eines einstellbaren Übersetzungsverhältnisbereichs liegt, in welchen das Übersetzungsverhältnis r1 durch Steuern des CVT 30 geändert werden kann. r1 = (–1)·(r6·ρ1)/{ρ2·r5·(1 + ρ1)} (c26)
  • Wenn das Übersetzungsverhältnis r1 sich in der Mitte des einstellbaren Übersetzungsverhältnisbereichs befindet, wird die Umkehrung des Vorzeichens der Rotationsenergie des Getriebes G3 durch Regulieren eines absoluten Werts des Übersetzungsverhältnisses jedes Getriebes (oder jedes Getriebekastens) in Gleichung (c26) erzielt. Jedoch ist es in den vorstehend benannten Ausführungsbeispielen erforderlich, dass das Übersetzungsverhältnis r1, das Gleichung (c26) erfüllt, innerhalb eines Vorwärtsfahrbereichs des Fahrzeugs liegt.
  • Wenn es erforderlich ist, die Rotationsenergie in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad unterhalb derjenigen des Eingangs „EINGANG” durch Umkehren des Vorzeichens der Rotationsenergie in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad zu verringern, hat der Leistungsaufteilrotor (insbesondere das Sonnenrad S in 1(a)) des zweiten Planetengetriebesatzes P2, der mit einem T-förmigen Pfad ohne Durchgang durch den Abzweigpfad verbunden ist, wie vorstehend beschrieben ist, der sich mit der Leistungsquelle verbindet, eine positive Leistung. Der T-förmige Pfad ist ein Pfad, der eine Verbindung zwischen dem Abzweigpfad herstellt, der sich mit dem ersten Planetengetriebesatz P1 und dem Bypass-Leistungsübertragungspfad verbindet.
  • Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart wurde, um ein besseres Verständnis von dieser zu vereinfachen, ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Wegen ohne Abweichung von den Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden kann. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass diese alle möglichen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst, die ohne Abweichungen von den Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden können, die in den beigefügten Ansprüchen vorgelegt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009-261386 [0001]
    • JP 2006-308039 [0003]
    • JP 2001-108073 [0114]

Claims (18)

  1. Leistungsübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit: einem ersten Rotorsatz umfassend einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotor, die so mechanisch verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; und einem zweiten Rotorsatz umfassend einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotor, die so mechanisch miteinander verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind, wobei der erste und der zweite Rotorsatz als Leistungsaufteilvorrichtung dienen, um Rotationsenergie, die durch eine Leistungsquelle erzeugt wird, auf ein angetriebenes Rad eines Fahrzeugs zu übertragen, wobei der erste Rotor des ersten Rotorsatzes mechanisch mit dem angetriebenen Rad verbunden ist und der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes mechanisch mit dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes verbunden ist, und wobei der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes so verknüpft sind, dass sie Leistungen mit Vorzeichen haben, die unterschiedlich zueinander sind.
  2. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes und der erste Rotor des zweiten Rotorsatzes mechanisch miteinander ohne Durchgang durch den ersten und dritten Rotor des ersten Rotorsatzes und den zweiten und dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes gekoppelt sind, wobei der zweite Rotorsatz mechanisch mit der Leistungsquelle verbunden ist, und wobei die Leistungsaufteilvorrichtung einen Betriebsmodus hat, in welchem die Rotationsenergie, die durch die Leistungsquelle erzeugt wird, auf den ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes nur durch den zweiten und dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes übertragen wird.
  3. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Verbindungsmechanismus, der außerhalb des zweiten Rotorsatzes angeordnet ist und eine Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Rotor des zweiten Rotorsatzes mechanisch herstellt.
  4. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der zweite und dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes mechanisch durch einen Bypass-Leistungsübertragungspfad verbunden sind, in dem der Verbindungsmechanismus angeordnet ist, und ferner mit einem Drehzahlvariator, der in dem Bypass-Leistungsübertragungspfad angeordnet ist und wirkt, um eine Drehzahl eines Eingangs von diesem in eine Drehzahl eines Ausgangs von diesem mit einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang umzuwandeln.
  5. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner mit einem ersten Abzweigpfad und einem zweiten Abzweigpfad, die mechanisch mit dem Verbindungsmechanismus verbunden sind, wobei der erste Abzweigpfad zu der Leistungsquelle führt, wobei der zweite Abzweigpfad sich zu dem ersten Rotorsatz erstreckt.
  6. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, ferner mit einem Drehzahlvariator, der zwei des ersten bis dritten Rotors des ersten und zweiten Rotorsatzes verbindet, wobei der Drehzahlvariator wirkt, um eine Drehzahl eines Eingangs von diesem in eine Drehzahl eines Ausgangs von diesem mit einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zu Eingang umzuwandeln, wobei der zweite und dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes mechanisch durch einen Bypass-Leistungsübertragungspfad verbunden sind, und wobei eine Richtung eines Flusses einer Rotationsenergie in einem Abschnitt des Bypass-Leistungsübertragungspfads innerhalb eines variablen Bereichs umgekehrt werden kann, in welchem das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zu Eingang des Drehzahlvariators geändert werden kann.
  7. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Drehzahlvariator, der zwei des ersten bis dritten Rotors des ersten und zweiten Rotorsatzes verbindet, wobei der Drehzahlvariator wirkt, um eine Drehzahl eines Eingangs von diesem in eine Drehzahl eines Ausgangs von diesem mit einem variablen Drehzahlverhältnis von Ausgang zum Eingang umzuwandeln.
  8. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei zwei des ersten, zweiten und dritten Rotors des ersten Rotorsatzes mechanisch mit zwei des ersten, zweiten und dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes verbunden sind.
  9. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit einem ersten Umschaltmechanismus und einem zweiten Umschaltmechanismus, wobei der erste Umschaltmechanismus selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und von einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt wird, wobei der zweite Umschaltmechanismus selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und einem des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes bildet, und von einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem einen des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt wird.
  10. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, ferner mit einem Drehzahlvariator, der in zumindest einem von einem Leistungsübertragungspfad, der mechanisch die Leistungsquelle und den zweiten Rotorsatz miteinander verbindet, und von einem Leistungsübertragungspfad, der mechanisch den ersten Rotorsatz und den zweiten Rotorsatz miteinander verbindet, angeordnet ist und wirkt, um eine Drehzahl eines Eingangs von diesem in eine Drehzahl eines Ausgangs von diesem mit einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang umzuwandeln, wobei dann, wenn der erste Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt ist und der zweite Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt ist, in einen ersten Betriebsmodus eingetreten wird, während dann, wenn der erste Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt ist und der zweite Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt ist, in einen zweiten Betriebsmodus eingetreten wird, wobei ein Leistungsübertragungspfad zwischen der Leistungsquelle und dem angetriebenen Rad vorgesehen ist, und wobei ein Ableitungswert einer Funktion, in welcher das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zu Eingang des Drehzahlvariators durch eine unabhängige Variable ausgedrückt wird und ein gesamtes Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Leistungsübertragungspfads durch eine abhängige Variable ausgedrückt wird, mit Bezug auf die unabhängige Variable in dem ersten Betriebsmodus ein entgegengesetztes Vorzeichen zu demjenigen in dem zweiten Betriebsmodus hat.
  11. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, ferner mit einem Modusumschaltdrehzahlvariator, der in zumindest einem eines ersten Leistungsübertragungspfads, der in dem ersten Betriebsmodus gebildet wird und sich zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes erstreckt, und eines zweiten Leistungsübertragungspfads, der in dem zweiten Betriebsmodus gebildet wird und sich zwischen einem des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes erstreckt, angeordnet ist, wobei der Modusumschaltdrehzahlvariator dazu dient, eine Differenz einer Drehzahl zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes oder zwischen dem einen des zweiten Rotors und des dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes auszugleichen, die beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus auftritt.
  12. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Leistungsquelle eine elektrische Rotationsmaschine und eine Brennkraftmaschine aufweist, ferner mit einem Drehmomentübertragungssteuermechanismus, der selektiv eine Übertragung von Leistung zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und der Brennkraftmaschine bildet und blockiert.
  13. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Drehmomentübertragungssteuermechanismus einen elektronisch gesteuerten Unterbrecher aufweist, der die Übertragung der Leistung zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und der Brennkraftmaschine blockiert.
  14. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Drehmomentübertragungssteuermechanismus ebenso einen Einwegleistungsübertragungsmechanismus aufweist, der die Übertragung von Leistung zwischen dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes und der Brennkraftmaschine unter der Bedingung bildet, dass eine Drehzahl eines Eingangs des Einwegleistungsübertragungsmechanismus, der zu dem ersten Rotor führt, höher als oder gleich wie diejenige eines Ausgangs des Einwegleistungsübertragungsmechanismus ist, der zu der Brennkraftmaschine führt.
  15. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, ferner mit einem zweiten Drehmomentübertragungssteuermechanismus, der selektiv eine Übertragung von Leistung zwischen einem des ersten bis dritten Rotors des zweiten Rotorsatzes außer dem ersten Rotor und der Brennkraftmaschine bildet und blockiert.
  16. Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jeder des ersten, zweiten und dritten Rotors von jedem des ersten und zweiten Rotorsatzes eines von einem Sonnenrad, einem Träger und einem Hohlrad eines Planetengetriebesatzes ist.
  17. Leistungsübertragungssteuersystem für ein Fahrzeug mit: einem ersten Rotorsatz umfassend einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotor, die so mechanisch verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen aufgereiht sind; einem zweiten Rotorsatz umfassend einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotor, die so mechanisch verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; einem ersten und einem zweiten Umschaltmechanismus; und einer Steuereinrichtung, wobei der erste und der zweite Rotorsatz als Leistungsaufteilvorrichtung wirken, um Rotationsenergie, die durch eine Leistungsquelle erzeugt wird, auf ein angetriebenes Rad eines Fahrzeugs zu übertragen, wobei der erste Rotor des ersten Rotorsatzes mechanisch mit dem angetriebenen Rad verbunden ist und der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes mechanisch mit dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes verbunden ist, wobei der zweite und dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes so verknüpft sind, dass sie Leistungen mit Vorzeichen haben, die unterschiedlich zueinander sind, wobei der erste Umschaltmechanismus selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt wird, und wobei der zweite Umschaltmechanismus selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt wird, und wobei die Steuereinrichtung sowohl den ersten als auch den zweiten Umschaltmechanismus in ihre ausgerückten Zustände versetzt, wenn ein Fahrterlaubnisschalter für das Fahrzeug sich in einem Ausschaltzustand befindet.
  18. Leistungsübertragungssteuersystem für ein Fahrzeug mit: einem ersten Rotorsatz umfassend einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotor, die so mechanisch verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; einem zweiten Rotorsatz umfassend einen ersten, einen zweiten und einen dritten Rotor, die so mechanisch verknüpft sind, dass ihre Drehzahlen auf einer Geraden in einem nomographischen Diagramm aufgereiht sind; einem ersten und einem zweiten Umschaltmechanismus; einem Drehzahlvariator, der in zumindest einem von einem Leistungsübertragungspfad, der mechanisch die Leistungsquelle und den zweiten Rotorsatz verbindet, und von einem Leistungsübertragungspfad, der mechanisch den ersten Rotorsatz und den zweiten Rotorsatz verbindet, angeordnet ist und der wirkt, um eine Drehzahl eines Eingangs von diesem in eine Drehzahl eines Ausgangs von diesem mit einem variablen Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang umzuwandeln; und einer Steuereinrichtung, wobei der erste und der zweite Rotorsatz als Leistungsaufteilvorrichtung wirken, um Rotationsenergie, die durch eine Leistungsquelle erzeugt wird, auf ein angetriebenes Rad eines Fahrzeugs zu übertragen, wobei der erste Rotor des ersten Rotorsatzes mechanisch mit dem angetriebenen Rad verbunden ist und der zweite Rotor des ersten Rotorsatzes mechanisch mit dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes verbunden ist, wobei der zweite und der dritte Rotor des zweiten Rotorsatzes so verknüpft sind, dass sie Leistungen mit Vorzeichen haben, die unterschiedlich zueinander sind, wobei der erste Umschaltmechanismus selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und von einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem ersten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt wird, und wobei der zweite Umschaltmechanismus selektiv in einen von einem eingerückten Zustand, der eine mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes bildet, und von einem ausgerückten Zustand, der die mechanische Verbindung zwischen dem zweiten Rotor des ersten Rotorsatzes und dem zweiten Rotor des zweiten Rotorsatzes blockiert, versetzt wird, und wobei dann, wenn der erste Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt wird und der zweite Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt wird, in einen ersten Betriebsmodus eingetreten wird, während dann, wenn der erste Umschaltmechanismus in den ausgerückten Zustand versetzt wird und der zweite Umschaltmechanismus in den eingerückten Zustand versetzt wird, in einen zweiten Betriebsmodus eingetreten wird, wobei ein Leistungsübertragungspfad zwischen der Leistungsquelle und dem angetrieben Rad vorgesehen ist und wobei ein Ableitungswert einer Funktion, in der das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators durch eine unabhängige Variable ausgedrückt wird und ein gesamtes Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Leistungsübertragungspfads durch eine abhängige Variable ausgedrückt wird, mit Bezug auf die unabhängige Variable in dem ersten Betriebsmodus ein entgegengesetztes Vorzeichen zu demjenigen in dem zweiten Betriebsmodus hat, und wobei die Steuereinrichtung das Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang des Drehzahlvariators so steuert, dass das gesamte Drehzahlverhältnis vom Ausgang zum Eingang Werte hat, die zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus unterschiedlich sind, und dann sowohl den ersten als auch den zweiten Umschaltmechanismus in ihre eingerückten Zustände versetzt, wenn ein Fahrterlaubnisschalter für das Fahrzeug ausgeschaltet ist.
DE102010043926A 2009-11-16 2010-11-15 Fahrzeugleistungsübertragungsvorrichtung und Steuersystem für eine Leistungsübertragung Withdrawn DE102010043926A1 (de)

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