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Die folgende Erfindung bezieht sich
auf ein System zum Steuern einer Gangschaltung eines Getriebes in
einem Hybridfahrzeug, das zusätzlich
zu einer Brennkraftmaschine oder dergleichen als eine Antriebsmaschine
mit einem Elektromotor versehen ist, und insbesondere auf ein Schaltsteuersystem, das
für das
Hybridfahrzeug gedacht ist, das konstruiert ist, um eine Bewegungsenergie
des Motors auf ein Rad zu übertragen,
wenn eine Gangschaltung ausgeführt
wird.
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In dem Fahrzeug, das zwischen einem
Verbrennungsmotor und Rädern
mit einer Kupplung und einem Getriebe versehen ist, ist eine Steuerung
zum Senken einer Drehmomentkapazität einer Kupplung zu einer Schaltzeit
des Getriebes aus dem Stand der Technik bekannt. Wenn die Drehmomentkapazität der Kupplung
somit zur Schaltzeit des Getriebes gesenkt wird, gibt es jedoch
das Problem, dass ein Antriebsdrehmoment oder eine Beschleunigung
durch ein Senken des Drehmoments, das auf die Räder übertragen wird, schwankt. In
diesem Zusammenhang ist eine Technologie, die fähig ist, das Senken des Drehmoments
oder der Beschleunigung zu unterdrücken, sogar wenn die Drehmomentkapazität der Kupplung
zur Schaltzeit des Getriebes gesenkt ist, bekannt und ein Beispiel
einer derartigen Technologie ist in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 11-141665 offenbart.
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Das wie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift
11-141665 offenbarte Fahrzeug ist konstruiert, um eine Bewegungsenergie
des Verbrennungsmotors durch die Kupplung auf das Getriebe zu übertragen.
Das Getriebe hat eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, wobei
die Eingangswelle mit der Kupplung verbunden ist und die Ausgangswelle
durch Differentialzahnräder
mit dem Rad verbunden ist. Ferner ist ein Motor mit der Eingangswelle
oder der Ausgangswelle verbunden. Des Weiteren ist es konstruiert,
eine elektrische Energie einer Batterie durch eine Steuerung zu
dem Motor zuzuführen. Die
Kupplung wird zur Schaltzeit des Getriebes gelöst und die Ausgangswelle wird
durch Zuführen
elektrischen Stroms zu dem Motor angetrieben, wodurch das Beschleunigungsgefühl erhalten
wird. Ferner ist auch eine Technologie zum Übertragen der Bewegungsenergie
des Motors auf das Rad, wenn die Kupplung gelöst ist, in der Japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-89594 anders als in der vorstehend
genannten Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-141665 offenbart.
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Es gibt jedoch das Problem, dass
eine elektrische Energiequelle wie beispielsweise eine Batterie
zum Zuführen
der elektrischen Energie zu dem Motor in ihrer Kapazität und in
ihrer Abmessung vergrößert werden
muss, wenn die Steuerung stattfindet, um das Senken des Drehmoments,
das auf die Räder übertragen
wird, mit einem Ausgangsdrehmoment des Motors mittels Antreiben
des Motors mit der elektrischen Energie der Batterie zu kompensieren, wenn
die Kupplung gelöst
ist, wie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-141665
offenbart ist.
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Eine Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, das Vergrößern der
elektrischen Energiequelle zum Zuführen der elektrischen Energie
zu dem Elektromotor in ihrer Abmessung und Kapazität in dem
Fahrzeug zu unterdrücken,
das konstruiert ist, das Antriebsdrehmoment zur Schaltzeit durch
den Elektromotor zu unterstützen.
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Das Schaltsteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung hat einen Generator für
elektrische Energie, der durch die Antriebsmaschine wie beispielsweise
die Brennkraftmaschine angetrieben wird, und es ist konstruiert,
das Antriebsdrehmoment durch Antreiben des Elektromotors mit der
elektrischen Energie zu unterstützen,
die durch Antreiben des Generators für elektrische Energie mit der
Bewegungsenergie der Antriebsmaschine generiert wird, wenn eine
Drehmomentkapazität
eines Kupplungsmechanismus gesenkt wird, der zwischen der Antriebsmaschine
und dem Getriebe zur Schaltzeit des Getriebes angeordnet ist. Dementsprechend
ist die elektrische Energie, die zum Unterstützen des Drehmoments zur Schaltzeit
verwendet wird, die elektrische Energie, die von dem Generator für elektrische Energie
generiert wird, so dass keine große Belastung auf einen elektrischen
Akkumulator wie beispielsweise einer Batterie aufgebracht wird.
Daher kann die Batterie oder der elektrische Akkumulator in ihrer/seiner
Kapazität
gesenkt werden oder in ihrer/seiner Abmessung verkleinert werden.
Ferner wird das Antriebsdrehmoment durch den Elektromotor unterstützt, so
dass ein Auftreten eines Rucks zur Schaltzeit verhindert oder unterdrückt wird.
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Da der Generator für elektrische
Energie durch die Antriebsmaschine zur Schaltzeit angetrieben wird
und das Ausgangsdrehmoment der Antriebsmaschine absorbiert, wird
das Drehmoment, das von der Antriebsmaschine durch die Kupplung
zu dem Getriebe eingegeben wird, gesenkt. Daher kann die Gangschaltung
sogar in einem Fall des Ausführens
der Gangschaltung durch ein Schalten eines Synchronisationsmechanismus
oder dergleichen sanft ausgeführt
werden.
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Es ist bevorzugt, dass ein gesamtes
Drehmoment, das von der Antriebsmaschine zur Schaltzeit ausgegeben
wird, durch den Generator für
elektrische Energie absorbiert wird. Im Fall, dass das gesamte Drehmoment,
das von der Antriebsmaschine ausgegeben wird, nicht durch den Generator
für elektrische
Energie absorbiert werden kann, wird die Antriebsmaschine gesteuert,
um das Ausgangsdrehmoment zur Schaltzeit zu senken. Dementsprechend wirkt
ein sogenanntes Torsionsdrehmoment zur Schaltzeit nicht auf das
Getriebe, so dass der Schaltruck verhindert oder unterdrückt werden
kann.
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Das vorstehend und weitere Ziele
und neue Merkmale der Erfindung werden vollständiger aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn dieselbige unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen gelesen wird. Es ist jedoch ausdrücklich zu
verstehen, dass die Zeichnungen nur dem Zweck der Veranschaulichung
dienen und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung beabsichtigt
sind.
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1 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die
in einem Steuersystem gemäß der Erfindung
ausgeführt
wird;
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2 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Getriebezug eines Hybridfahrzeugs
zeigt, in dem das Steuerbeispiel in 1 anwendbar
ist;
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3 ist
ein schematisches Schaubild, das ein Steuersystem und ein elektrisches
System des Fahrzeugs zeigt, das in 2 gezeigt
ist;
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4 ist
ein Schaubild, das ein Beispiel eines Zeitablaufes in dem Fall zeigt,
in dem die Steuerung von 1 ausgeführt wird;
und
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5 ist
ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel eines Zeitablaufs in dem
Fall zeigt, in dem die Steuerung von 1 ausgeführt wird.
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Als Nächstes wird diese Erfindung
unter Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel
eines Getriebezugs eines Fahrzeugs (eines Hybridfahrzeugs) Ve, in
dem die vorliegende Erfindung angewandt wird, ist in 2 gezeigt, und ein Steuersystem
und ein elektrisches System des Fahrzeugs Ve sind in 3 gezeigt. Gemäß dem Getriebezug,
der in 2 gezeigt ist,
ist es konstruiert, ein Drehmoment einer Antriebsmaschine 1 durch
eine Kupplung 2, ein Getriebe 3 und ein Differential 4 auf
ein Rad (Vorderrad) 5 zu übertragen. Die Kupplung 2 ist
aus einer Reibkupplung, einer elektromagnetischen Kupplung, einer
Pulverkupplung und so weiter konstruiert. Die Antriebsmaschine
1 ist
zum Beispiel aus einer Brennkraftmaschine konstruiert und insbesondere
eines Benzinverbrennungsmotors, eines Dieselverbrennungsmotors,
eines Flüssiggasverbrennungsmotors
oder dergleichen. Nachstehend wird ein Fall, in dem der Benzinverbrennungsmotor
als die Antriebsmaschine 1 eingesetzt wird, beschrieben
und die Antriebsmaschine 1 wird zugunsten der Übersichtlichkeit „Verbrennungsmotor 1" genannt.
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Dieser Verbrennungsmotor 1 hat
eine Kurbelwelle 6 und das Getriebe 3 hat eine
Eingangswelle 7 und eine Ausgangswelle 8. Die
Kupplung 2 steuert eine Kraftübertragungsbedingung zwischen
der Kurbelwelle 6 und der Eingangswelle 7 und
es ist ein erster Antriebsmechanismus 9 zum Eingreifen/Lösen der
Kupplung 2 und zum Steuern ihrer Drehmomentkapazität vorgesehen.
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Andererseits sind die Eingangswelle 7 und die
Ausgangswelle 8 parallel zueinander und in die Richtung
der Breite des Fahrzeugs Ve angeordnet (in die horizontale Richtung).
Ein Antriebszahnrad eines ersten Gangs 10, ein Antriebszahnrad
eines zweiten Gangs 11, ein Antriebszahnrad eines dritten
Gangs 12, ein Antriebszahnrad eines vierten Gangs 13,
ein Antriebszahnrad eines fünften
Gangs 14 und ein Antriebszahnrad eines Rückwärtsgangs 15 sind
an einer äußeren Umfangsseite
der Eingangswelle 7 angeordnet. Hier sind das Antriebszahnrad
des ersten Gangs 10, das Antriebszahnrad des zweiten Zahnrads 11 und
das Antriebszahnrad des Rückwärtsgangs 15 an
der Eingangswelle 7 montiert, um integral mit der Eingangswelle 7 zu
drehen. Im Gegensatz dazu sind das Antriebszahnrad des dritten Gangs 12,
das Antriebszahnrad des vierten Gangs 13 und das Antriebszahnrad
des fünften
Gangs 14 über
ein Lager (nicht gezeigt) an der Eingangswelle 7 montiert,
um relativ zu der Eingangswelle 7 zu drehen.
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Andererseits sind ein Antriebszahnrad
des ersten Gangs 16, ein Antriebszahnrad des zweiten Gangs 17,
ein Antriebszahnrad des dritten Gangs 18, ein Antriebszahnrad
des vierten Gangs 19, ein Antriebszahnrad des fünften Gangs 20 und
ein Antriebszahnrad des Rückwärtsgangs 21 an
einer äußeren Umfangsseite
der Ausgangswelle 8 angeordnet. Hier sind das Antriebszahnrad
des dritten Gangs 18, das Antriebszahnrad des vierten Gangs 19 und
das Antriebszahnrad des fünften
Gangs 20 an der Ausgangswelle 8 montiert, um integral
mit der Ausgangswelle 8 zu drehen. Im Gegensatz dazu sind
das Antriebszahnrad des ersten Gangs 16, das Antriebszahnrad
des zweiten Gangs 17 und das Antriebszahnrad des Rückwärtsgangs 21 durch
ein Lager (nicht gezeigt) an der Ausgangswelle 8 montiert,
um relativ zu der Ausgangswelle 8 zu drehen.
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Das Antriebszahnrad des ersten Gangs 10 und
das Antriebszahnrad des ersten Gangs 16 sind miteinander
in Eingriff und das Antriebszahnrad des zweiten Gangs 11 und
das Antriebszahnrad des zweiten Gangs 17 sind miteinander
in Eingriff. Ferner sind das Antriebszahnrad des dritten Gangs 12 und das
Antriebszahnrad des dritten Gangs 18 mit einander in Eingriff
und das Antriebszahnrad des vierten Gangs 13 und das Antriebszahnrad
des vierten Gangs 19 sind miteinander in Eingriff. Des
Weiteren sind das Antriebszahnrad des fünften Gangs 14 und das
Antriebszahnrad des fünften
Gangs 20 miteinander in Eingriff. Darüber hinaus ist ein Zwischenzahnrad 22 vorgesehen,
das um eine Achse parallel zu der Eingangswelle 7 und der
Ausgangswelle 8 dreht, und das Zwischenzahnrad 22 ist
mit dem Antriebszahnrad des Rückwärtsgangs 15 in
Eingriff.
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Jedes vorstehende genannte Zahnradpaar, das
miteinander in Eingriff ist, setzt einzeln eine vorgegebene Gangstufe
fest, und es ist eine Vielzahl von Synchroneingriffsmechanismen
(Synchronisierer) zum wahlweisen Eingreifen dieser Zahnradpaare mit
der Eingangswelle 7 oder der Ausgangswelle 8 vorgesehen.
Und zwar gibt es einen Synchronisationsmechanismus 23 zum
wahlweisen Eingreifen des Antriebszahnrads des dritten Gangs 12 oder
des Antriebszahnrads des vierten Gangs 13 mit der Eingangswelle 7.
Ferner gibt es einen Synchronisationsmechanismus 24 zum
wahlweisen Eingreifen des Antriebszahnrads des fünften Gangs 14 mit
der Eingangswelle 7. Des Weiteren ist ein Synchronisationsmechanismus 25 zum
wahlweisen Eingreifen des Antriebszahnrads des ersten Gangs 16 oder
des Antriebszahnrads des zweiten Gangs 17 mit der Eingangswelle 8 vorgesehen.
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Eine Konstruktion dieser Synchronisationsmechanismen 23, 24 und 25 ist
in den Figuren nicht im Detail gezeigt, aber ähnlich zu denen der bekannten
Synchronisatoren. Und zwar ist eine Hülse, die in die axiale Richtung
beweglich ist, mit einer Nabe verkeilt, die integral mit der Eingangswelle 7 oder
der Ausgangswelle 8 dreht, und ist konstruiert, um mit der
Hülse mit
der Verzahnung, die mit einem angrenzenden Zahnrad integral ist,
mittels Bewegung der Hülse
in die axiale Richtung einzugreifen. Der Synchronisationsmechanismus 25 zum
wahlweisen Eingreifen des Antriebszahnrads des ersten Gangs 16 oder
des Antriebszahnrads des zweiten Gangs 17 mit der Eingangswelle 8 ist
konstruiert, so dass die Hülse und
das Antriebszahnrad des Rückwärtsgangs 21 integral
drehen und dass ein Rückwärtsgang
mittels Bewegen des Antriebszahnrads des Rückwärtsgangs 21 in die
axiale Richtung festgelegt ist, um wahlweise mit dem Zwischenzahnrad 22 einzugreifen.
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Ferner ist ein zweiter Betätigungsmechanismus 26 zum
einzelnen Betätigen
der Synchronisationsmechanismen 23, 24 und 25 vorgesehen.
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Andererseits hat das Differential 4 ein
Differentialgetriebegehäuse 27,
ein Paar Ritzel 29, die über Ritzelwellen 28 an
das Differentialgetriebegehäuse 27 geführt sind,
und ein Paar Kegelräder 30, die
mit diesen Ritzeln 29 eingreifen. Eine Antriebswelle 31 zum Übertragen
des Drehmoments von dem Kegelrad 30 auf das Rad 5 ist
mit dem Kegelrad 30 verbunden. Ferner ist ein Tellerrad 32 an
dem Differentialgetriebegehäuse 27 vorgesehen.
Ferner ist ein Zahnrad 33, das an der Ausgangswelle 8 vorgesehen ist,
mit dem Tellerrad 32 in Eingriff.
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Darüber hinaus ist der erste Motorgenerator 34 mit
der Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 1 in
einem kraftübertragbaren
Zustand verbunden. Dieser erste Motorgenerator 34 entspricht
dem Generator für
elektrische Energie der vorliegenden Erfindung und ist mit dem Verbrennungsmotor 1 näherliegend
als zu der Kupplung 2 verbunden. Abgesehen davon ist ein
zweiter Motorgenerator 35 vorgesehen und eine Ausgangswelle 36 des
zweiten Motorgenerators 35 ist mit einem Zahnrad 37 vorgesehen.
Dieser zweite Motorgenerator 35 entspricht dem Generator
für elektrische
Energie der vorliegenden Erfindung und unterstützt das Antriebsdrehmoment.
Ein Mechanismus zum Unterstützen
des Antriebsdrehmomentes wird nachstehend beschrieben. Es gibt eine
Kraftübertragungswelle 38 und
Zahnräder 39 und 40 sind
darauf angeordnet. Das Zahnrad 37, das an der Ausgangswelle 36 des
zweiten Motorgenerators 35 vorgesehen ist, und das Zahnrad 39 sind
miteinander in Eingriff und ein weiteres Zahnrad 40 und das
Ringzahnrad 32 sind miteinander in Eingriff.
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Als Nächstes wird das elektrische
System in dem vorstehend genannten Fahrzeug Ve nachstehend beschrieben.
Der erste Motorgenerator 34 und der zweite Motorgenerator 35 haben
nicht nur eine krafterzeugende Funktion zum Umwandeln einer elektrischen
Energie in eine Bewegungsenergie sondern auch eine regenerierende
Funktion zum Umwandeln einer Bewegungsenergie in eine elektrische Energie.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird der Fall beschrieben, in dem ein Dreiphasenwechselstrommotorgenerator
als der erste Motorgenerator 34 und der zweite Motorgenerator 35 eingesetzt
werden. Eine Batterie 43 ist durch einen Wandler 42 mit
dem ersten Motorgenerator 34 verbunden und der zweite Motorgenerator 35 ist
durch einen anderen Wandler 44 mit der Batterie 43 verbunden.
Dementsprechend sind der erste Motorgenerator 34 und der
zweite Motorgenerator 35 parallel zueinander mit der Batterie 43 verbunden.
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Es ist ein elektrischer Steuerkreis
A1, der vorstehen genannte Wandler 42, 44 und
die Batterie 43 hat, vorgesehen, der konstruiert ist, um
nachstehend beschriebene Steuerung auszuführen. Zu allererst wird der
zweite Motorgenerator 35 mit elektrischer Energie der Batterie 43 versorgt
und als der Motor angetrieben. Ferner bewirkt der elektrische Steuerkreis
A1, dass der erste Motorgenerator 34 als der Generator
für elektrische
Energie arbeitet und die Batterie 43 mit generierter elektrischer
Energie lädt. Des
Weiteren führt
der elektrische Steuerkreis A1 die elektrische Energie, die von
dem ersten Motorgenerator 34 erzeugt wird, zu dem zweiten
Motorgenerator 35 mit oder ohne Durchlaufen der Batterie 43.
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Des Weiteren wird nachstehend ein
Steuersystem des Fahrzeugs Ve beschrieben. Zuerst ist eine elektrische
Steuereinheit (ECU) 45 zum gesamten Steuern des Fahrzeugs
Ve vorgesehen. Diese elektronische Steuereinheit 45 entspricht
der Steuerung der vorliegenden Erfindung und sie hat einen Mikrocomputer,
der hauptsächlich
aus einem Prozessor (CPU oder MPU), einer Speichereinheit (RAM oder
ROM) und einer Eingangs/Ausgangsschnittstelle besteht. Erfassungssignale
einer Beschleunigungsanforderung (zum Beispiel eine Gaspedalstellung),
eine Bremsanforderung, eine Schaltposition, eine Fahrzeuggeschwindigkeit,
eine Drosselöffnung, eine
Verbrennungsmotordrehzahl, eine Batterieladehöhe, eine Drehzahl der Eingangswelle 7 des
Getriebes 3 und so weiter werden in die elektronische Steuereinheit 45 eingegeben.
Andererseits werden ein Signal zum Steuern einer Ausgangsleistung
des Verbrennungsmotors, ein Signal zum Steuern des ersten Antriebs 9 und
des zweiten Antriebs 26, ein Signal zum Steuern von Wandlern 42, 44 und
so weiter von der elektronischen Steuereinheit 45 ausgegeben.
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Beispielsweise wird ein Antriebsbefehlsignal des
Verbrennungsmotors 1 basierend auf dem Signal, das in die
elektronische Steuereinheit 45 eingegeben wird, und Daten,
die in der elektronischen Steuereinheit 45 gespeichert
sind, ausgegeben und der Verbrennungsmotor 1 wird hierdurch
angetrieben. Unter derartigen Bedingungen wird die Drehmomentkapazität der Kupplung 2 erhöht und das
Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 wird auf die
Eingangswelle 7 des Getriebes 3 übertragen. Die
elektronische Steuereinheit 45 führt eine Gangschaltentscheidung
des Getriebes 3 in Übereinstimmung
mit den Signalen der Schaltposition, der Fahrzeuggeschwindigkeit,
der Beschleunigungsanforderung und so weiter aus, und das Steuersignal
wird in Übereinstimmung
mit dem Entscheidungsergebnis zu dem ersten Antrieb 9 und
dem zweiten Antrieb 26 ausgegeben.
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Insbesondere wird in dem Fall, in
dem eine Vorwärtsposition
gewählt
ist, wenn der erste Gang mittels Eingreifen des Antriebszahnrads
des ersten Gangs 16 mit der Ausgangswelle 8 unter
Betätigung des
Synchronisationsmechanismus 25 gesetzt ist, das Drehmoment
der Eingangswelle 7 auf die Ausgangswelle 8 durch
das Antriebszahnrad des ersten Gangs 10 und das Antriebszahnrad
des ersten Gangs 16 übertragen.
Ferner wird, wenn der zweite Gang mittels Eingreifen des Antriebszahnrads
des zweiten Gangs 17 mit der Ausgangswelle 8 unter
Betätigen
des Synchronisationsmechanismus 25 eingestellt ist, das
Drehmoment der Eingangswelle 7 durch das Antriebszahnrad
des zweiten Gangs 11 und das Antriebszahnrad des zweiten
Gangs 17 übertragen.
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Des Weiteren wird, wenn der dritte
Gang mittels Eingreifen des Antriebszahnrads des dritten Gangs 12 mit
der Eingangswelle 7 unter Betätigung des Synchronisationsmechanismus 23 eingestellt
ist, das Drehmoment der Eingangswelle 7 durch das Antriebszahnrad
des dritten Gangs 12 und das Antriebszahnrad des dritten
Gangs 18 auf die Ausgangswelle 8 übertragen.
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Ferner wird, wenn der vierte Gang
mittels Eingreifen des Antriebszahnrads des vierten Gangs 13 mit
der Eingangswelle 7 unter Betätigung des Synchronisationsmechanismus 23 eingestellt
ist, das Drehmoment der Eingangswelle 7 durch das Antriebszahnrad
des vierten Gangs 13 und das Antriebszahnrad des vierten
Gangs 19 auf die Ausgangswelle übertragen.
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Darüber hinaus wird, wenn der fünfte Gang mittels
Eingreifen des Antriebszahnrads des fünften Gangs 14 mit
der Eingangswelle 7 unter Betätigung des Synchronisationsmechanismus 24 eingestellt
ist, das Drehmoment der Eingangswelle 7 durch das Antriebszahnrad
des fünften
Gangs 14 und das Antriebszahnrad des fünften Gangs 20 auf
die Ausgangswelle 8 übertragen.
Ferner wird in dem Fall des Schaltens der Getriebestufe das Verbrennungsmotordrehmoment
entsprechend dem Erfordernis gesenkt und die Drehmomentkapazität der Steuerkupplung 2 wird
ferner gesenkt, um den Synchronisationsmechanismus sanft zu betreiben,
dann der Gangwechsel ausgeführt
und danach die Drehmomentkapazität
der Kupplung 2 erhöht
und die Steuerung zum Erhöhen
des Verbrennungsmotordrehmoments ausgeführt. Im Fall des Steuerns des
Verbrennungsmotorausgangs (Drehmoment x Zahl der Umdrehungen) wird
mindestens eine der nachstehenden Steuerungen ausgeführt, wie
beispielsweise eine Steuerung eines Volumens an Einlassluft, eine
Steuerung einer Zündungszeitgebung
oder eine Steuerung einer Kraftstoffeinspritzmenge.
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Im Fall, dass eine Rückwärtsposition
ausgewählt
wird, wird andererseits eine Rückwärtsgangstufe
mit Eingreifen des Antriebszahnrads des Rückwärtsgangs 21 mit dem
Zwischenzahnrad 22 eingestellt. Dementsprechend wird das
Drehmoment der Eingangswelle 7 durch das Antriebszahnrad
des Rückwärtsgangs 15,
das Zwischenzahnrad 22 und das Antriebszahnrad des Rückwärtsgangs 21 auf
die Ausgangswelle 8 übertragen.
Selbstverständlich
ist die Umdrehungsrichtung der Ausgangswelle bei der Vorwärtsgangstufe
entgegengesetzt zu der bei der Rückwärtsgangstufe.
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Wenn das Verbrennungsmotordrehmoment somit
durch die Eingangswelle 7 auf die Ausgangswelle 8 übertragen
wird, wird dann das Drehmoment durch das Differential 4 und
die Antriebswelle 31 auf beide, das rechte und das linke
Rad 5, übertragen.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird eine Drehmomentanforderung des Fahrers basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Gaspedalstellung (das heißt die Antriebsbedingung) entschieden,
und die Drehmomentanforderung an den Verbrennungsmotor und an den
zweiten Motorgenerator 35 werden basierend auf dem Entscheidungsergebnis
entschieden. Zusätzlich
ist das Fahrzeug Ve, das in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist,
ein sogenanntes Hybridfahrzeug, das die Drehmomente des Verbrennungsmotors 1 und
des Motorgenerators 35 auf das gleiche Rad 5 übertragen
können.
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Ein Modus zum Steuern des Verbrennungsmotordrehmoments
in Übereinstimmung
mit der vorstehend genannten Drehmomentanforderung an den Verbrennungsmotor
wird als ein Drehmomentsteuermodus beschrieben. Ferner kann ein
anderer Umdrehungssteuermodus als der Drehmomentsteuermodus ausgewählt werden.
Ein Beispiel zum Schalten jedes Modus wird beschrieben. Zum Beispiel
wird der Drehmomentsteuermodus vor Ausführen der Gangschaltung des
Getriebes 3 ausgewählt.
Danach wird, wenn die Gangschaltung ausgeführt ist, die Drehmomentkapazität der Kupplung 2 vor
Ausführung
der Gangschaltung gesenkt. Die Gangschaltung des Getriebes 3 beginnt,
wenn die Kupplung 2 gelöst
wird und der Steuermodus des Verbrennungsmotors 1 wird
von dem Drehmomentsteuermodus zu dem Umdrehungssteuermodus geschaltet.
Und zwar wird der Verbrennungsmotor 1 basierend auf der
Verbrennungsmotordrehzahl gesteuert, die durch die elektronische
Steuereinheit 45 berechnet wird. Insbesondere wird die
Verbrennungsmotordrehzahl gesteuert, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl
nach Abschluss der Gangschaltung des Getriebes 3 nahe der Drehzahl
der Eingangswelle 7 nach Abschluss der Gangschaltung ist.
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Dann schaltet, wenn die Gangschaltung
des Getriebes 3 abgeschlossen ist und die Verbrennungsmotor-Ist-Drehzahl
die Verbrennungsmotordrehzahl nach Abschluss der Gangschaltung erreicht,
der Umdrehungssteuermodus wieder zu dem Drehmomentsteuermodus und
die Drehmomentkapazitäten
des Verbrennungsmotordrehmoments und der Kupplung 2 werden
erhöht.
Um das Senken des Drehmoments, das von dem Verbrennungsmotor 1 zur
Schaltzeit des Getriebes 3 auf das Rad 5 übertragen
wird und das Einhergehen eines Rucks zu verhindern, wird die nachstehende
Steuerung ausgeführt.
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Zur Schaltzeit des Getriebes 3 wird
die elektrische Energie zu dem zweiten Motorgenerator 35 zugeführt, um
zu bewirken, dass er als der Elektromotor arbeitet, und das Drehmoment
des zweiten Motorgenerators 35 wird durch die Kraftübertragungswelle 38 und
das Differential 4 übertragen. Dementsprechend
wird das Senken des Antriebsdrehmoments des Rads 5 unterdrückt und
der Ruck hierdurch verhindert. Hierbei wird das Drehmoment, das
von dem zweiten Motorgenerator 35 ausgegeben wird, basierend
auf einem Getriebeverhältnis des
Getriebes 3, einem Kraftverlust, bis das Verbrennungsmotordrehmoment
auf das Rad 5 übertragen ist,
oder dergleichen berechnet.
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Unterdessen wird im Fall des Unterstützens des
Antriebsdrehmoments des Getriebes 3 zur Schaltzeit durch
das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motorgenerators 35 das
Vergrößern der
Batterie 43 in ihrer Abmessung und Kapazität durch Steuern
der elektrischen Energie unterdrückt,
die zu dem zweiten Motorgenerator 35 zugeführt wird,
wie nachstehend erwähnt
ist.
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1 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Steuerung erläutert. Zuerst
wird ein regeneratives Drehmoment des ersten Motorgenerators 34, in
anderen Worten eine notwendige Erzeugung der elektrischen Energie
des ersten Motorgenerators 34, berechnet (Schritt S1).
Hier wird das regenerative Drehmoment TMG(t) des ersten Motorgenerators 34 durch TMG1(t) = ETRQ_DRV(t) – ETRQ_STD(t)erhalten,
wobei ETRQ_DRV(t) das angeforderte Drehmoment des Fahrers repräsentiert,
das auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gaspedalstellung
usw. berechnet wird. Ferner repräsentiert ETRQ_STD(t)
das Drehmoment, das auf den Verbrennungsmotor 1 aufgebracht
ist. Genauer ist es das Verbrennungsmotordrehmoment, das fortschreitend
gesenkt wird, um eine Störung
des Getriebes 3 und einen Ruck durch diese Störung zu
verhindern, und es wird gewöhnlich
auf Null gesenkt, wenn die Kupplung in dem Stand der Technik gelöst ist.
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Es wird entschieden, ob das regenerative Drehmoment
TMG(t) des ersten Motorgenerators 34, das bei dem vorstehend
genannten Schritt S1 berechnet wird, größer als ein oberer Grenzwert
(ein oberer Grenzschutzwert) TGMG1(t) ist oder ob nicht. Und zwar
wird entschieden, ob: TMG(t) ≥ TGMG1(t)erfüllt ist
oder ob nicht (Schritt S2). Hier ist der obere Grenzwert (ein oberer
Grenzschutzwert) TGMG1(t) ein tolerierter Maximalwert des regenerativen
Drehmoments für
den ersten Motorgenerator 34. Wenn die Antwort bei Schritt
S2 JA ist, wird das regenerative Drehmoment TMG(t) des ersten Motorgenerators 34 auf
den maximalen Wert TGMG1(t) begrenzt, so dass das regenerative Drehmoment
TMG(t) des ersten Motorgenerators 34 unter der Steuerung
auf den maximalen Wert TGMG1(t) eingestellt wird (Schritt S3). Unter
dieser Bedingung kann das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 durch
den ersten Motorgenerator 34 nicht völlig absorbiert werden.
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Als Nächstes wird das Drehmoment
TED, das von dem Verbrennungsmotor 1 angefordert ist, bestimmt
(Schritt 4). Und zwar wird: TED(t) = ETRQ_STD(t)
+ TMG(t)berechnet.
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Da das Drehmoment TMG(t), das durch
den ersten Motorgenerator 34 toleriert wird, kleiner als das
Drehmoment ist, das dem vorstehend genanntem Schritt S1 berechnet
wird, wird das Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor 1 durch
das Getriebe 3 zu dem Rad 5 übertragen wird, gesenkt, um
die Störung
durch das Drehmoment zu verringern, das auf beide, die Eingangs-
und Ausgangsseite des Getriebes 3 während dem Ablauf der Gangschaltung wirkt.
Und zwar wird das vorstehend genannte Drehmoment ETRQ_STD(t), das
auf den Verbrennungsmotor 1 aufgegeben wird, fortschreitend
gesenkt, um den Ruck nicht zu verursachen. Daher wird das angeforderte
Drehmoment TED(t) für
den Verbrennungsmotor (1) bestimmt, um das Drehmoment auszugegeben,
das die Gesamtsumme des Drehmoment ETRQ_STD(t) und des Drehmoments
TMG(t) des ersten Motorgenerators 34 ist. Dementsprechend
wird das angeforderte Drehmoment TED(t) fortschreitend während dem
Ablauf der Gangschaltung gesenkt und es kehrt zu dem früheren Drehmoment
zurück,
wenn die Gangschaltung abgeschlossen ist. Das Ausgangsdrehmoment
des Verbrennungsmotors 1, das somit durch den Vorgang der Gangschaltung
gesenkt wird und zu dem früheren Drehmoment
zurückkehrt,
ist das Drehmoment, das das Drehmoment überschreitet, das durch den
ersten Motorgenerator 34 absorbiert wird.
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Der erste Motorgenerator 34 wird
obligatorisch angetrieben und arbeitet als der elektrische Generator
in Zusammenwirkung mit dem Steuern des Verbrennungsmotors 1,
um das vorstehend genannte angeforderte Drehmoment TED(1) zu erhalten, und
die elektrische Energie wird zu dem elektrischen Steuerkreis A1
zugeführt
(Schritt S4). Und zwar wird die elektrische Energie, die von dem
ersten Motorgenerator 34 erzeugt wird, zu dem zweiten Motorgenerator 35 zugeführt, und
das Drehmoment des zweiten Motorgenerators 35 unterstützt das
Antriebsdrehmoment. Die Unterstützung
des Antriebsdrehmoments durch den zweiten Motorgenerator 35 wird
in Übereinstimmung
mit dem Drehmoment ausgeführt,
das durch den ersten Motorgenerator 34 absorbiert wird oder
mit Senken des Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 1.
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Insbesondere wird ein angefordertes
Drehmoment TMG2(t) des zweiten Motorgenerators 35 berechnet
(Schritt S5) und der zweite Motorgenerator 35 wird auf
der Basis des Berechnungsergebnisses gesteuert. Die elektrische
Energie in diesem Fall ist die elektrische Energie, die von dem
ersten Motorgenerator 34 generiert wird. Ferner wird das
angeforderte Drehmoment des zweiten Motorgenerators 35 auf
der Basis des Getriebeverhältnisses
des Getriebes 3, des Kraftverlusts, bis das Verbrennungsmotordrehmoment
auf das Rad 5 übertragen
ist, oder dergleichen berechnet.
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Wenn die Antwort des vorstehend genannten Schritts
S2 NEIN ist, wird das angeforderte Drehmoment TED(t) an dem Verbrennungsmotor 1 auf
das angeforderte Drehmoment ETRQ_DRV(t) des Fahrers eingestellt
(Schritt S6). Und zwar wird es als das Drehmoment vor dem Beginn
der Gangschaltung beibehalten. Danach schreitet die Routine zu Schritt S5
fort. Das heißt,
dass in diesem Fall die elektrische Energiegenerierung durch Absorbieren
des Gesamtausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 1 ausgeführt wird,
und das notwendige Antriebsdrehmoment kann durch Antreiben des zweiten
Motorgenerators 35 mit der generierten elektrischen Energie ausgegeben
werden. Daher wird das angeforderte Drehmoment TED(t) an dem Verbrennungsmotor 1 als das
angeforderte Drehmoment ETRQ_DRV(t) des Fahrers ohne Ausführen der
Steuerung zum Senken des Verbrennungsmotordrehmoments sogar zur
Schaltzeit gehalten.
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Die Steuerung jedes vorstehend genannten Schritts
wird durch elektronische Steuereinheit 45 ausgeführt. Dementsprechend
korrespondiert die Funktion der elektronischen Steuereinheit 45 zum Ausführen des
vorstehend genannten Schritts S2 mit einer Entscheidungseinrichtung
der vorliegenden Erfindung; die Funktion der elektronischen Steuereinheit 45 zum
Ausführen
des vorstehend genannten Schritts S5 korrespondiert zu einer Drehmomentsteuereinrichtung
der vorliegenden Erfindung; und die Funktion der elektronischen
Steuereinheit 45 zum Ausführen des vorstehend genannten
Schritts S6 korrespondiert zu einer Drehmomentaufrechterhaltungseinrichtung
der vorliegenden Erfindung.
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Ein Beispiel eines Zeitablaufes in
dem Fall des Ausführens
der vorstehend genannten Steuerung ist in 4 und 5 gezeigt.
Das Beispiel, das in 4 und 5 gezeigt ist, ist ein Beispiel,
dass das angeforderte Drehmoment ETRQ_DRV(t) des Fahrers bevor ebenso
wie nach der Gangschaltung konstant ist. Ferner ist das Beispiel,
das in 4 gezeigt ist, das
Beispiel, dass die Antwort des Schritts 52 NEIN ist, das heißt der Fall,
dass das regenerative Drehmoment, das möglich ist, aus dem ersten Motorgenerator 34 generiert
zu werden, ausreichend groß ist. Das
Beispiel, das in 5 gezeigt
ist, ist das Beispiel, dass die Antwort des Schritts S2 JA ist,
das heißt
der Fall, dass das regenerative Drehmoment, das möglich ist,
um von dem Motorgenerator 34 generiert zu werden, klein
ist.
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Als Erstes greift in 4 die Kupplung vor der Generierung der
Gangschaltungsanforderung ein und ein angefordertes Drehmoment des
Fahrers und das angeforderte Drehmoment an dem Verbrennungsmotor
sind im Wesentlichen gleich. Ferner wird das regenerative Drehmoment
des ersten Motorgenerators auf das vorgegebene niedrige Drehmoment (Null)
gesteuert. Des Weiteren ist das Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor
zu dem Getriebe eingegeben wird, das Drehmoment, das zum Laufen notwendig
ist, und wird auf ein vorgegebenes hohes Drehmoment eingestellt.
Darüber
hinaus wird das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motorgenerators (das
heißt
ein Unterstützungsdrehmoment)
auf ein vorgegebenes niedriges Drehmoment (Null) gesteuert.
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Dann wird, wenn die Gangschaltungsanforderung
generiert ist, die Drehmomentkapazität Tc der Kupplung ab der Zeit
t1 gesenkt, und das regenerative Drehmoment des ersten Motorgenerators
wird erhöht.
Obwohl das angeforderte Drehmoment an dem Verbrennungsmotor nicht
gesenkt ist, wird die Drehmomentkapazität Tc der Kupplung gesenkt;
daher wird das Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor zu dem
Getriebe eingegeben wird, gesenkt. Des Weiteren wird das Unterstützungsdrehmoment des
zweiten Motorgenerators fortschreitend erhöht, so dass das Antriebsdrehmoment
in Verbindung mit dem Senken der Drehmomentkapazität Tc der
Kupplung kompensiert wird. Die elektrische Energie ist die elektrische
Energie, die von dem ersten Motorgenerator 34 generiert
wird.
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Die Kupplung greift teilweise nach
der Zeit t2 ein und die Kupplung schlupft. In diesem Prozess wird
das regenerative Drehmoment des ersten Motorgenerators erhöht und das
Eingangsdrehmoment zu dem Getriebe wird in Verbindung damit fortschreitend
gesenkt. Das Drehmoment des zweiten Motorgenerators wird zusätzlich fortschreitend
zu diesem gesenkt, so dass das Antriebsdrehmoment nicht gesenkt
werden wird.
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Des Weiteren wird die Kupplung zu
der Zeit t3 gelöst,
wenn das Eingangsdrehmoment des Getriebes ausreichend gesenkt ist,
und das Eingangsdrehmoment des Getriebes wird Null. Danach wird die
Gangschaltung ausgeführt.
Ferner wird das regenerative Drehmoment des ersten Motorgenerators maximal
und das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motorgenerators wird maximal.
Des Weiteren wird die Drehmomentkapazität Tc der Kupplung fortschreitend
erhöht
und der Status wird ein Teileingriff nach der Zeit t4, wenn die
Gangschaltung abgeschlossen ist, und das Drehmoment, das zu dem
Getriebe eingegeben wird, wird hierdurch erhöht.
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Ferner beginnt das regenerative Drehmoment
des ersten Motorgenerators sich zu verringern, so dass das Drehmoment,
das durch die Kupplung zu dem Getriebe eingegeben wird, fortschreitend
erhöht wird.
Zusätzlich
wird das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motorgenerators fortschreitend
gesenkt. Da es keine oder eine kleine Möglichkeit einer Umdrehungsänderung
gibt, die durch eine Änderung
der Drehmomentkapazität
Tc der Kupplung verursacht wird, das heißt eine Erzeugung eines Massenträgheitsdrehmoments,
wird die Drehmomentkapazität Tc
in Vergleich mit dem Teileingriffstatus erhöht und die Kupplung ist zu
der Zeit t6 in Eingriff. Ferner wird das Drehmoment, das zu dem
Getriebe eingegeben wird zu einem hohen Drehmoment zurückkehren, das
regenerative Drehmoment des ersten Motorgenerators wird Null und
das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motorgenerators wird ebenso Null.
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Andererseits wird gemäß dem Beispiel,
das in 5 gezeigt ist,
das Drehmoment, das von dem Motor ausgegeben wird, teilweise über das
Getriebe zu dem Rad 5 übertragen;
daher wird das angeforderte Drehmoment an dem Verbrennungsmotor
geändert.
Und zwar wird das angeforderte Drehmoment an dem Verbrennungsmotor
nach der Zeit t2 gesenkt. Dies erfolgt, um das Drehmoment, das von
der Verbrennungsmotorseite zu dem Getriebe eingegeben wird, zu senken.
Und das regenerative Drehmoment des ersten Motorgenerators erreicht
den oberen Grenzwert vor der Zeit t3. Die Periode betreffend, bei der
das regenerative Drehmoment des ersten Motorgenerators maximal wird,
ist der Fall in 5 früher im Vergleich
mit dem Fall in 4. Das
Drehmoment, das von dem Verbrennungsmotor durch die Kupplung zu
dem Getriebe übertragen
wird, wird durch die Beschränkung
des Drehmoments generiert, das durch den ersten Motorgenerator generiert
wird.
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Das Drehmoment wird jedoch fortschreitend durch
Senken des angeforderten Drehmoments an dem Verbrennungsmotor gesenkt
und das Drehmoment wird zu der Zeit t3 fast Null. Dementsprechend wird
die Gangschaltung unter dieser Bedingung ausgeführt. Insbesondere wird jeglicher
vorstehend genannter Synchronisationsmechanismus geschaltet. Dementsprechend
wird der Schaltvorgang sanft ausgeführt.
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Dann wird das angeforderte Drehmoment
an dem Verbrennungsmotor nach der Zeit t4 erhöht, wenn das Schalten des Synchronisationsmechanismus
fast erfolgt ist, und das angeforderte Drehmoment des Fahrers und
das angeforderte Drehmoment an dem Verbrennungsmotor wird zu der
Zeit t6 im Wesentlichen gleich. Hier in 5 ändern
sich die Drehmomentkapazitäten
Tc der Kupplung, das Eingangsdrehmoment des Getriebes und das Ausgangsdrehmoment
des zweiten Motorgenerators gleichermaßen zu dem Beispiel, das in 4 gezeigt ist.
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Somit wird gemäß dem Steuerungsbeispiel in 1 im Fall des Ausführens der
Gangschaltung durch das Getriebe 3 mit Senken der Drehmomentkapazität Tc der
Kupplung 2 zusammen mit dem Übertragen des Drehmoments des
zweiten Motorgenerators 35 zu dem Rad 5 die elektrische
Energie mittels Übertragen
des Drehmoments des Verbrennungsmotors 1 zu dem ersten
Motorgenerator 34 generiert und die generierte elektrische
Energie wird zu dem elektrischen Steuerkreis A1 zugeführt. Und
zwar treibt die elektrische Energie, die durch den ersten Motorgenerator 34 generiert
wird, den zweiten Motorgenerator 35 an und sein Triebmoment
unterstützt das
Antriebsdrehmoment. Dementsprechend wird die elektrische Energie
der Batterie 43 zum Unterstützen des Drehmoments zur Schaltzeit
nicht verwendet oder die verbrauchte Menge ist ziemlich klein, so
dass das Vergrößern der
Batterie 43 in ihrer Abmessung und Kapazität unterdrückt werden
kann und die kostengünstige
Batterie als die Batterie 43 eingesetzt werden kann. Ferner
wird das Verbrennungsmotordrehmoment durch den ersten Motorgenerator 34 absorbiert,
so dass die Übertragung
des Verbrennungsmotordrehmoments sicherer unterdrückt wird.
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Ferner wird, obwohl die Batterie
in 2 als die elektrische
Akkumulatorvorrichtung (das heißt eine
sekundäre
Batterie) gezeigt ist, kann die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug
angewandt werden, in dem ein Kondensator anstelle der Batterie eingesetzt
ist. Ferner ist der Getriebezug in 2 konstruiert,
das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 und des zweiten
Motorgenerators 35 auf das gleiche Rad (Vorderrad) 5 zu übertragen;
die vorliegende Erfindung kann jedoch auf eine Steuervorrichtung
angewandt werden, die für
das Fahrzeug gedacht ist, das einen Getriebezug hat, der konstruiert ist,
um das Drehmoment einer Antriebsmaschine und des Generators für elektrische
Energie auf Hinterräder
zu übertragen.
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Ferner kann die vorliegende Erfindung
auf eine Steuervorrichtung angewandt werden, die für das Fahrzeug
gedacht ist, das einen Getriebezug hat, der konstruiert ist, um
das Drehmoment einer Antriebsmaschine und des elektrischen Motors
auf verschiedene Räder
zu übertragen.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf eine Steuervorrichtung
angewandt werden, die für
das Fahrzeug gedacht ist, das einen Getriebezug hat, der konstruiert ist,
um das Drehmoment einer Antriebsmaschine auf das Vorderrad zu übertragen
und das Drehmoment des Elektromotors auf das Hinterrad zu übertragen oder
einen Getriebezug, um das Drehmoment einer Antriebsmaschine auf
das Hinterrad zu übertragen und
das Drehmoment des Elektromotors auf das Vorderrad zu übertragen.
Ferner ist der Getriebezug von 1 konstruiert,
um die Gangschaltung durch die elektronische Steuereinheit 45 zu
entscheiden und die Gangschaltung des Getriebes 3 durch
den ersten Antrieb 9 auszuführen; die vorliegende Erfindung kann
jedoch auf ein Fahrzeug angewandt werden, das ein Getriebe hat,
das konstruiert ist, das Schalten der Getriebestufe des Getriebes
durch eine Betätigung
des Fahrers auszuführen.
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Hier werden die Vorteile theoretisch
beschrieben, die durch diese Erfindung erhalten werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird, wenn die Bewegungsenergie des Elektromotors auf
das Rad übertragen
wird, elektrische Energie durch die Bewegungsenergie der Antriebsmaschine
generiert und die generierte elektrische Energie kann zu dem elektrischen
Steuerkreis zugeführt
werden, der mit dem Elektromotor verbunden ist; daher kann die elektrische
Energiequelle zum Zuführen
der elektrischen Energie zu dem Elektromotor in ihrer Abmessung
und Kapazität
klein sein.
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Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung,
da das Drehmoment der Antriebsmaschine durch den Generator für elektrische
Energie absorbiert wird, ein Übertragen
des Drehmoments der Antriebsmaschine zu dem Getriebe sicherer unterdrückt werden.
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Ein Schaltsteuersystem für Hybridfahrzeuge, das
konstruiert ist, um eine Bewegungsenergie der Antriebsmaschine über eine
Kupplung und ein Getriebe auf ein Rad zu übertragen, hat eine elektrische Energiegenerierungseinrichtung
zum Generieren einer elektrischen Energie durch die Bewegungsenergie
der Antriebsmaschine und zum Zuführen
der generierten elektrischen Energie zu einem Elektromotor, wenn
eine Gangschaltung des Getriebes ausgeführt wird und die Bewegungsenergie
des Motors auf das Rad übertragen
wird.