DE112006001313T5

DE112006001313T5 - Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem

Info

Publication number: DE112006001313T5
Application number: DE112006001313T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Toyota Tabata; Yuji Toyota Inoue; Atsushi Toyota Kamada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-05-27
Also published as: US20090011895A1; US7803086B2; CN101180197A; JP4165526B2; DE112006001313B4; JP2006327436A; CN101180197B; DE112006001313B8; WO2006126741A1

Abstract

Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem, das einen stufenlos veränderbaren Getriebebereich, der als ein elektrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe betreibbar ist, und einen stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet, wobei der stufenlos veränderbare Getriebebereich einen Differentialmechanismus aufweist, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und ein Leistungsübertragungselement und an einen zweiten Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, zu verteilen, wobei der stufenweise veränderbare Getriebebereich einen Teil des Leistungsübertragungswegs bildet und als ein stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert, das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch einen Ausrückvorgang einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung auszuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende Merkmale:
eine Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung, die in dem Differentialmechanismus angeordnet ist, und die zum Begrenzen einer Differentialfunktion des Differentialmechanismus betreibbar ist, um einen Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu begrenzen, und...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugantriebssystem, das einen Differentialmechanismus mit einer Differentialfunktion und Elektromotoren beinhaltet, und insbesondere Techniken zum Reduzieren der Größenabmessungen der Elektromotoren.
Technischer Hintergrund
Bekannt ist ein Fahrzeugantriebssystem, das einen Differentialmechanismus beinhaltet, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und dessen Abtriebswelle zu übertragen, und an einen zweiten Elektromotor, der zwischen der Abtriebswelle des Differentialmechanismus und einem Antriebsrad des Fahrzeugs angeordnet ist. Die JP-2003-301731 A offenbart ein Beispiel für ein Fahrzeugantriebssystem, bei dem es sich um ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem handelt. Bei diesem Fahrzeug-Hybridantriebssystem besteht der Differentialmechanismus beispielsweise aus eine Planetenradsatz, und der Hauptanteil der Antriebskraft des Verbrennungsmotors wird durch die Differentialfunktion des Differentialmechanismus mechanisch an die Antriebsräder übertragen, während der Rest der Antriebskraft vom ersten Elektromotor an den zweiten Elektromotor durch einen dazwischen befindlichen elektrischen Weg elektrisch übertragen wird, so dass der Differentialmechanismus als ein Getriebe funktioniert, dessen Übersetzungsverhältnis stufenlos veränderbar ist, z. B. als ein elektronisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe, wodurch ermöglicht wird, das Fahrzeug unter der Steuerung einer Steuerungsvorrichtung anzutreiben, wobei der Verbrennungsmotor in einem optimalen Betriebszustand mit einer verbesserten Kraftstoffersparnis gehalten wird.
Im Allgemeinen ist ein stufenlos veränderbares Getriebe als ein Getriebe bekannt, das eine verbesserte Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs ermöglicht, während ein Zahnradgetriebe wie ein stufenweise veränderbares Automatikgetriebe andererseits bekanntermaßen einen hohe Leistungsübertragungseffizienz aufweist. Es gibt jedoch keinen Leistungsübertragungsmechanismus, der die Vorteile dieser beiden Getriebearten in sich vereint. Das in der vorstehend angegebenen Veröffentlichung JP-2003-301731 A offenbarte Hybridfahrzeug-Antriebssystem beinhaltet den elektrischen Weg zum Übertragen einer elektrischen Energie vom ersten Elektromotor zum zweiten Elektromotor, nämlich einen Leistungsübertragungsweg zum Übertragen eines Anteils der Fahrzeugantriebskraft als elektrische Energie, so dass der erste Elektromotor große Abmessungen aufweisen muss, um dem Anspruch an eine erhöhte Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors gerecht zu werden, und der zweite Elektromotor, der durch die elektrische Energie angetrieben wird, der durch den ersten Elektromotor erzeugt wird, ebenso dementsprechend große Abmessungen aufweisen muss, wodurch die Gesamtabmessungen des Hybridfahrzeug-Antriebssystem tendenziell umfangreich sind. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass ein Teil der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors einmal in elektrische Energie umgewandelt wird, die anschließend in eine an die Antriebsräder zu übertragende mechanische Energie umgewandelt wird, wodurch sich die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs möglicherweise entsprechend einer gewissen Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs verschlechtern kann, beispielsweise während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs in einem hohen Drehzahlbereich. Wenn der vorstehend beschriebene Differentialmechanismus ein Getriebe ist, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch veränderbar ist, beispielsweise ein stufenlos veränderbares Getriebe, also ein sogenanntes „Elektro-CVT", kann es bei dem Fahrzeugantriebssystem zu ähnlichen Nachteilen kommen.
Bezüglich des vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeug-Antriebssystems ist es hinreichend bekannt, dass ein stufenweise veränderbares Getriebe in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsabgabeelement des Differentialmechanismus (elektrisch gesteuerten, stufenlos veränderbaren Getriebes) und dem Fahrzeugantriebsrad zu dem Zweck angeordnet ist, die erforderliche Kapazität des zweiten Elektromotors zu verringern, wenn ein hohes Fahrzeugantriebsdrehmoment angefordert wird, um dadurch die Abmessungen des zweiten Elektromotors zu reduzieren.
Als Beispiel für das stufenweise veränderbare Getriebe ist ein stufenweise veränderbares Getriebe bekannt, das Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgänge ausführt, die jeweils durch einen Ausrückvorgang einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung bewirkt werden. Im Allgemeinen wird ein derartiger Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes gemäß einer sogenannten „Überlappungssteuerung" bewirkt, bei der eine Überlappung eines Einrückdrehmoments der Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang und eines Einrückdrehmoments der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang gesteuert wird. Die Überlappungssteuerung wird beispielsweise implementiert, um die Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen bei deren Ausrück -und Einrückvorgängen und die Steuerzeitpunkte der Ausrück- und Einrückvorgänge anzupassen, so dass ein Betrag der Zunahme des Überdrehens (der nachstehend als „Überdrehbetrag" bezeichnet wird) der Verbrennungsmotordrehzahl (Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes) auf einen gewünschten Wert gesteuert wird, um den Schaltstoß zu reduzieren und den durch den Fahrer wahrgenommenen Schaltvorgang zu verbessern. Somit setzt die Überlappungssteuerung die Zunahme des Überdrehens der Verbrennungsmotordrehzahl (nachstehend als „Überdrehen" bezeichnet) während eines jeweiligen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs voraus, so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang mit dem Überdrehen der Verbrennungsmotordrehzahl bewirkt wird, das heißt, in einem unzureichenden Überlappungszustand der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen.
In dem Antriebssystem, das die beiden Getriebemechanismen in Form des Differentialmechanismus (elektrisch gesteuerten, stufenlos veränderbaren Getriebes) und des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes beinhaltet, kann jedoch ein Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebes einen Schaltvorgang des Differentialmechanismus als Reaktion auf den Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebes bewirken, da das Gesamtübersetzungsverhältnis des Antriebssystems durch die Überset zungsverhältnisse der beiden Getriebemechanismen bestimmt wird. Dementsprechend kann das Antriebssystem, das die beiden Getriebemechanismen beinhaltet, dahingehend eine kompliziertere Steuerung voraussetzen, um den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang zu bewirken, als ein Antriebssystem, das nur das stufenweise veränderbare Automatikgetriebe beinhaltet.
Wenn z. B. das Antriebssystem insgesamt als ein stufenlos veränderbares Getriebe betrieben wird, tritt der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes, der zu einer stufenweisen oder nicht stufenlosen Veränderung von dessen Übersetzungsverhältnisses führt, in Begleitung von einem Schaltvorgang des Differentialmechanismus auf, um dessen Übersetzungsverhältnis in der Richtung entgegengesetzt zu der des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes zu ändern, und zwar in der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, in der die Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes sich synchron zum Fortschritt des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs ändert. Folglich wird das Gesamtübersetzungsverhältnis des Antriebssystems im Verlauf des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs stufenlos verändert. Somit ist es notwendig, eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl im Verlauf des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs einzuschränken. Gleichzeitig wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand des ansteigenden Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes zum Reduzieren des Schaltstoßes bewirkt. Dieses ansteigende Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Automatikgetriebes erschwert die gleichzeitige Steuerung des Schaltvorgangs des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs, um so die Änderung der Verbrennungsmotordrehzahl synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang einzuschränken, so dass die Gefahr der Entstehung eines erheblichen Schaltstoßes besteht.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend beschriebenen technischen Hintergrund entwickelt. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem zu schaffen, das einen Differentialmechanismus, der betreibbar ist, um eine Differentialfunktion zum Verteilen einer Leistungs abgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und dessen Abtriebswelle, an einen zweiten Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Differentialmechanismus und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, auszuführen, und ein stufenweise veränderbares Getriebe beinhaltet, das einen Teil des Leistungsübertragungswegs ausbildet und das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang auszuführen, wobei die Steuervorrichtung eine Reduktion der erforderlichen Abmessungen oder eine Verbesserung der Kraftstoffersparnis des Fahrzeugantriebssystems und eine Reduktion des Schaltstoßes des stufenweise veränderbaren Getriebes beim Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang erlaubt.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einer ersten Form der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung geschaffen für (a) ein Fahrzeugantriebssystem, das einen stufenlos veränderbaren Getriebebereich, der als ein elektrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe betreibbar ist, und einen stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet, wobei der stufenlos veränderbare Getriebebereich einen Differentialmechanismus aufweist, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und ein Leistungsverteilungselement, und an einen zweiten Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, zu verteilen, wobei der stufenweise veränderbare Getriebebereich einen Teil des Leistungsübertragungswegs ausbildet und als ein stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert, das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch einen Ausrückvorgang einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung auszuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende Merkmale aufweist: b) eine Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung, die im Differentialmechanismus angeordnet ist und betreibbar ist, um eine Differentialfunktion des Differentialmechanismus zum Begrenzen eines Betriebs des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu begrenzen, und (c) eine stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung, um einen Überdrehbetrag einer Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs abhängig davon zu ändern, ob der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt ist.
In dem Fahrzeugantriebssystem, das wie oben beschrieben konstruiert ist, ist der stufenlos veränderbare Getriebebereich des Fahrzeugantriebssystems durch die Differentialbegrenzungsvorrichtung zwischen einem Differentialzustand, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion ohne Begrenzung aufweist, d. h. in einem stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist, und einem Nichtdifferentialzustand wie einem gesperrten Zustand schaltbar ist, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion nicht aufweist, d. h. einem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich nicht als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist. Dementsprechend weist das Fahrzeugantriebssystem sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffersparnis auf, die durch ein Getriebe ermöglicht wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch veränderbar ist, als auch den Vorteil einer hohen Leistungsübertragungseffizienz, die durch eine Zahnrad-Leistungsübertragungsvorrichtung ermöglicht wird, die für eine mechanische Übertragung der Leistung ausgelegt ist.
Wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand in einem normalen Leistungsabgabezustand des Verbrennungsmotors während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs im unteren oder mittleren Drehzahlbereich oder einem Fahrbetrieb mit geringer oder mittlerer Leistungsabgabe versetz wird, wird beispielsweise die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs verbessert. Wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs im oberen Drehzahlbereich versetzt wird, wird die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors an das Antriebsrad vorwiegend durch den mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen, so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung eines Umwandlungsverlusts von mechanischer Energie in elektrische Energie verbessert wird, was der Fall wäre, wenn das stufenlos veränderbare Getriebebereich als Getriebe betrieben wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch veränderbar ist. Wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand während eines Fahrbetriebszustands des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe versetzt wird, wird der stufenlos veränderbare Getriebebereich nur dann als Getriebe betrieben, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch veränderbar ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder Leistungsabgabe verhältnismäßig gering oder mittel ist, so dass der erforderliche Betrag von elektrischer Energie durch den Elektromotor erzeugt wird, d. h, dass der maximale Betrag der elektrischen Energie, der vom Elektromotor übertragen werden muss, verringert werden kann, wodurch ermöglicht wird, die Soll-Abmessungen des Elektromotors und des Fahrzeugantriebssystems einschließlich des Elektromotors zu minimieren.
In dem Fahrzeugantriebssystem, das den stufenlos veränderbaren Getriebebereich, dessen Betrieb als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe begrenzt ist, und den stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet, der einen Teil des Leistungsübertragungswegs zwischen dem stufenlos veränderbaren Getriebebereich und dem Fahrzeug-Antriebsrad ausbildet, wird der Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs durch die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungsseinrichtung, abhängig davon verändert, ob der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. Dementsprechend kann der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs mit dem Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs gesteuert werden, der abhängig davon passend gesteuert werden kann, ob der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand stattfindet, in dem das Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebes mit dem begrenzten Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebes als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe erwünscht ist, oder in einem Zustand, in dem es wünschenswert ist, das Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs ohne Begrenzung des Betriebs des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu verhindern oder zu minimieren. Der dadurch erzeugte Schaltstoß wird somit reduziert.
In einer zweiten Form der Erfindung ändert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, so dass der Betrag des Überdrehens geringer ist, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird, als wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich nicht betreibbar ist, um den stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In anderen Worten wird der Betrag des Überdrehens geändert, um den Betrag der Überlappung des Einrückdrehmoments der Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang und des Einrückdrehmoments der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs zu erhöhen, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand geschaltet wird. In diesem Fall wird der Betrag des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während dessen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs im Vergleich zum nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand verringert, so dass der Schaltvorgang des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs passender gesteuert werden kann.
In einer dritten Form der Erfindung steuert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebes derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Blockierzustand ausgeführt wird, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt ist. In diesem Fall wird der Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während dessen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs verringert, so dass der Schaltvorgang des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs synchron zum Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbare Getriebebereichs mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs passender gesteuert werden kann.
In einer vierten Form der Erfindung steuert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand ausgeführt wird, in dem das Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs ansteigt, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich nicht betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In diesem Fall tritt der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs in Begleitung eines Anstiegs des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs in dem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs auf, so dass die Erzeugung des Schaltstoßes durch angemessenes Anpassen des Betrags des Anstiegs des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs reduziert werden kann.
In einer fünften Form der Erfindung weist die Steuerungsvorrichtung ferner eine Elektromotor-Steuerungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, um eine Veränderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs durch Steuern des ersten Elektromotors synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang einzuschränken, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während des Betriebs des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In diesem Fall wird der Schaltvorgang des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs gesteuert, um eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs durch Steuern des ersten Elektromotors einzuschränken, während der Betrag des Anstiegs des Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs im Vergleich zum nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand verringert wird, so dass der Schaltvorgang des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs durch die Elektromotorsteuerungseinrichtung mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs passender gesteuert werden kann.
Gemäß einer sechsten Form der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung geschaffen für (a) ein Fahrzeugantriebssystem, das einen Differentialbereich und einen stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet, wobei der Differentialbereich einen Differentialmechanismus aufweist, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und ein Leistungsübertragungselement, und an einen zweiten Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, zu verteilen, wobei der stufenweise veränderbare Getriebebereich einen Teil des Leistungsübertragungswegs ausbildet und als ein stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert, das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch einen Ausrückvorgang einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung auszuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende Merkmale aufweist: b) eine Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung, die im Differentialmechanismus angeordnet ist und betreibbar ist, um eine Differentialfunktion des Differentialmechanismus zum Begrenzen einer Differentialfunktion des Differentialbereichs zu begrenzen und c) eine stufenweise Schaltsteuerungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Betrag des Überdrehens einer Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, abhängig davon zu ändern, ob die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
In dem wie vorstehend beschrieben konstruierten Fahrzeugantriebssystem ist der Differentialbereich des Fahrzeugantriebssystems durch die Differentialbegrenzungsvorrichtung zwischen einem Differentialzustand, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion ohne eine Begrenzung aufweist, d. h. einem stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in dem der Differentialbereich als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist, und einem Nichtdifferentialzustand wie einem Sperrzustand schaltbar, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion nicht aufweist, d. h. einem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in dem der Differentialbereich nicht als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist. Dementsprechend weist das Fahrzeugantriebssystem sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffersparnis, die durch ein Getriebe ermöglicht wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch veränderbar ist, als auch den Vorteil einer hohen Leistungsübertragungseffizienz auf, die durch eine Zahnrad-Leistungsübertragungsvorrichtung ermöglicht wird, die für die mechanische Übertragung von Leistung ausgelegt ist.
Wenn der Differentialbereich in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand in einem normalen Leistungsabgabezustand des Verbrennungsmotor während eines Fahrbetriebs im unteren oder mittleren Drehzahlbereich oder eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit niedriger oder mittlerer Leistungsabgabe versetzt wird, wird beispielsweise die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs verbessert. Wenn der Differentialbereich in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit hoher Drehzahl versetzt wird, wird die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors vorwiegend durch den mechanischen Leistungsübertragungsweg an das Antriebsrad übertragen, so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung des Umwandlungsverlusts von einer mechanischen in eine elektrische Energie verbessert wird, was der Fall wäre, wenn der Differentialbereich als ein Getriebe betrieben würde, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch veränderbar ist. Wenn der Differentialbereich in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe versetzt wird, wird der Differentialbereich nur dann als ein Getriebe betrieben, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch veränderbar ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder -leistungsabgabe relativ niedrig oder mittel ist, so dass der erforderliche Betrag der elektrischen Energie, die durch einen Elektromotor erzeugt wird, d. h. der maximale Betrag der elektrischen Energie, der vom Elektromotor übertragen werden muss, reduziert werden kann, wodurch ermöglicht wird, die erforderlichen Abmessungen des Elektromotors und die erforderlichen Abmessungen des Fahrzeugantriebssystems einschließlich des Elektromotors zu minimieren.
In dem Fahrzeugantriebssystem, das den Differentialbereich, dessen Betrieb als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe begrenzt wird, und den stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet, der einen Teil des Leistungsübertragungswegs zwischen dem Differentialbereich und dem Fahrzeugantriebsrad ausbildet, wird der Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs durch die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung abhängig davon geändert, ob der Betrieb des Differentialbereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. Dementsprechend kann der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs mit dem Betrag des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs gesteuert werden, der abhängig davon passend gesteuert wird, ob der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand stattfindet, in dem das Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebes mit dem begrenzten Betrieb des Differentialbereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe erwünscht ist, oder in einem Zustand, in dem es wünschenswert ist, das Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs ohne Begrenzung des Betriebs des Differentialbereichs als das elektronische gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu verhindern oder zu minimieren. Somit wird die Erzeugung des Schaltstoßes reduziert.
In einer siebten Form der Erfindung ändert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Betrag des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs derart, dass der Betrag des Überdrehens geringer ist, wenn der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die Differentialzustand-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird, als wenn der Differentialbereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich nicht betreibbar ist, um den stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In diesem Fall wird der Betrag des Anstiegs der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs verringert, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs in dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs mit reduziertem Schaltstoß passender gesteuert werden kann.
In einer achten Form der Erfindung steuert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Blockierzustand ausgeführt wird, wenn der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In diesem Fall wird der Betrag des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs verringert, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs passender gesteuert werden kann.
In einer neunten Form der Erfindung steuert der stufenweise veränderbare Schaltsteuerungsbereich den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbare Getriebebereich derart, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs ausgeführt wird, wenn der Differentialbereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich nicht betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In diesem Fall findet der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs in Begleitung eines Anstieges des Überdrehens der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebe bereichs im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs statt, so dass die Erzeugung des Schaltstoßes durch angemessenes Anpassen des Betrags des Anstiegs des Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs reduziert werden kann.
In einer zehnten Form der Erfindung weist die Steuerungsvorrichtung eine Elektromotorsteuerungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, um eine Veränderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs durch Steuerung des ersten Elektromotors synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang einzuschränken, wenn der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird. In diesem Fall wird der Schaltvorgang des Differentialbereichs gesteuert, um eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs durch Steuerung des ersten Elektromotors einzuschränken, während der Betrag des Anstiegs des Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs, im Vergleich zum nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs verringert wird, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs durch die Elektromotorsteuerungseinrichtung mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs passender gesteuert werden kann.
Die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung ist vorzugsweise so konfiguriert, dass der Differentialmechanismus in einen Differentialzustand versetzt wird, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion ausführt, um dadurch den stufenlos veränderbaren Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich als das elektrisch ge steuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist, und um den Differentialmechanismus in einen Differentialzustand (beispielsweise einen Sperrzustand) zu versetzen, in dem der Differentialmechanismus keine Differentialfunktion ausführt, um dadurch den stufenlos veränderbaren Getriebebereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand (beispielsweise einen stufenweise veränderbaren Schaltzustand) zu versetzen, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich nicht als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist. In diesem Fall ist der stufenlos veränderbare Getriebebereich zwischen dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand und dem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand schaltbar.
Die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Differentialzustands-Schaltvorrichtung, die betreibbar ist, um den Differentialmechanismus zwischen einem Differentialzustand, in dem der Differentialmechanismus die Differentialfunktion ausführt, um dadurch den Differentialbereich in einen Differentialzustand zu versetzen, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen Differentialbereich auszuführen, und einem Nichtdifferentialzustand (beispielsweise einem Sperrzustand) zu schalten, in dem der Differentialmechanismus keine Differentialfunktion ausführt, um dadurch den Differentialbereich in einen Nichtdifferentialzustand zu versetzen (beispielsweise einen Sperrzustand) zu versetzen, in dem der Differentialbereich nicht betreibbar ist, um eine Differentialfunktion auszuführen.
Der Differentialmechanismus weist vorzugsweise ein erstes Element auf, dass mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, ein zweites Element, das mit dem ersten Elektromotor verbunden ist, und ein drittes Element, das mit dem Leistungsübertragungselement verbunden ist, und die Differentialbegrenzungsvorrichtung ist betreibbar, um den Differentialmechanismus in einen Differentialzustand zu versetzen, in dem das erste, zweite und dritte Element des Differentialmechanismus zueinander drehbar sind, und um den Differentialmechanismus in einen Nichtdifferentialzustand (beispielsweise einen Sperrzustand) zu versetzen, in dem zumindest das zweite und dritte Element bei jeweils unterschiedlichen Drehzahlen nicht drehbar sind. Das zweite und dritte Element sind bei jeweils unterschiedlichen Drehzahlen im Differentialzustand des Differential mechanismus drehbar, und das erste, zweite und dritte Element werden als eine Einheit gedreht, oder das zweite Element wird im Nichtdifferential- oder Sperrzustand des Differentialmechanismus feststehend gehalten. Somit ist der Differentialmechanismus zwischen dem Differential- und dem Nichtdifferentialzustand schaltbar.
Die Differentialbegrenzungsvorrichtung beinhaltet vorzugsweise eine Kupplung, die betreibbar ist, um beliebige zwei aus dem ersten, zweiten und dritten Element des Differentialmechanismus miteinander zum Drehen des ersten, zweiten und dritten Elements als eine Einheit zu verbinden, und/oder eine Bremse, die betreibbar ist, um das zweite Element mit einem feststehenden Element zum feststehenden Halten des zweiten Elements zu fixieren. Diese Anordnung ermöglicht, dass der Differentialmechanismus ohne Weiteres zwischen dem Differential- und dem Nichtdifferentialmechanismus geschaltet werden kann.
Die Kupplung und Bremse werden vorzugsweise ausgerückt, um den Differentialmechanismus in den Differentialzustand zu versetzen, in dem zumindest das zweite und das dritte Element bei jeweils unterschiedlichen Drehzahlen drehbar sind, und in dem der Differentialmechanismus als eine elektrisch gesteuerte Differentialvorrichtung betreibbar ist. In diesem Fall wird die Kupplung eingerückt, um dem Differentialmechanismus zum ermöglichen, als ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 betreibbar zu sein, oder die Bremse wird eingerückt, um dem Differentialmechanismus zu ermöglichen, als ein drehzahlerhöhendes Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von weniger als 1 betreibbar zu sein. In dieser Anordnung ist der Differentialmechanismus zwischen dem Differentialzustand und dem Nichtdifferentialzustand schaltbar, und ist als ein Getriebe mit einer einzelnen Zahnradposition mit einem einzigen feststehenden Übersetzungsverhältnis oder einer Mehrzahl von Zahnradpositionen mit jeweils feststehenden Übersetzungsverhältnissen betreibbar.
Bei dem Differentialmechanismus handelt es sich vorzugsweise um einen Planetenradsatz, und das erste Element ist ein Träger des Planetenradsatzes, und das zweite Element ist ein Sonnenrad des Planetenradsatzes, während das dritte Element ein Hohl rad des Planetenradsatzes ist. In dieser Anordnung kann die axiale Abmessung des Differentialmechanismus reduziert werden und wird einfach durch die Planetengetriebevorrichtung ausgebildet.
Der Planetenradsatz ist vorzugsweise ein Einzelrad-Planetenradsatz. In diesem Fall kann die axiale Abmessung des Differentialmechanismus reduziert werden, und der Differentialmechanismus wird einfach durch einen Planetenradsatz ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Gesamtübersetzungsverhältnis des Fahrzeugantriebssystems durch ein Übersetzungsverhältnis des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs und ein Übersetzungsverhältnis des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs definiert. In diesem Fall kann die Fahrzeugantriebskraft über einen relativ weiten Bereich des Gesamtübersetzungsverhältnisses erhalten werden, indem das Übersetzungsverhältnis des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs genutzt wird, so dass die Effizienz der stufenlos veränderbaren Schaltsteuerung des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs weiter verbessert wird. Wenn der stufenweise veränderbare Getriebebereich ein drehzahlreduzierendes Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von mehr als 1 ist, kann das Abgabedrehmoment des zweiten Elektromotors geringer sein als das Drehmoment der Abtriebswelle des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs, so dass die erforderlichen Abmessungen des zweiten Elektromotors reduziert werden können. Der stufenlos veränderbare Getriebebereich, der in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, und der stufenweise veränderbare Getriebebereich wirken zusammen, um ein stufenlos veränderbares Getriebe zu bilden, während der stufenlos veränderbare Getriebebereich, der in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, und der stufenweise veränderbare Getriebebereich zusammen wirken, um ein stufenweise veränderbares Getriebe zu bilden.
Ein Gesamtübersetzungsverhältnis des Fahrzeugantriebssystems ist vorzugsweise durch ein Übersetzungsverhältnis des Differentialbereichs und ein Übersetzungsverhältnis des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs definiert. In diesem Fall kann die Fahrzeugantriebskraft über einen relativ weiten Bereich des Gesamtübersetzungs verhältnisses erhalten werden, indem das Übersetzungsverhältnis des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs genutzt wird, so dass die Effizienz der stufenlos veränderbaren Schaltsteuerung des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs weiter verbessert wird. Wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich ein drehzahlreduzierendes Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von mehr als 1 ist, kann das Abgabedrehmoment des zweiten Elektromotors geringer sein als das Drehmoment der Abtriebswelle des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs, so dass die erforderlichen Abmessungen des zweiten Elektromotors reduziert werden können. Der Differentialbereich, der in seinen Differentialzustand versetzt wird, und der stufenweise veränderbare Getriebebereich wirken zusammen, um ein stufenlos veränderbares Getriebe zu bilden, während der Differentialbereich, der in seinen Nichtdifferentialzustand versetzt ist, und der stufenweise veränderbare Getriebebereich zusammenwirken, um ein stufenweise veränderbares Getriebe zu bilden.
Der stufenweise veränderbare Getriebebereich ist ein stufenweise veränderbares Automatikgetriebe. In diesem Fall wird das Gesamtübersetzungsverhältnis des Antriebssystems schrittweise geändert, wenn der stufenweise veränderbare Getriebebereich geschaltet wird. Die schrittweise Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses vollzieht sich rascher als wenn das Gesamtübersetzungsverhältnis stufenlos geändert wird. Dementsprechend funktioniert das Antriebssystem als ein stufenlos veränderbares Getriebe, das in der Lage ist, das Fahrzeug-Antriebsdrehmoment reibungslos zu ändern, und das auch in der Lage ist, das Übersetzungsverhältnis schrittweise zu schalten, um das Fahrzeug-Antriebsdrehmoment rasch zu erhalten.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Anordnung eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Tabelle, die Schaltvorgänge des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 1, das in einem aus einem stufenlos veränderbaren Schaltzustand und einem stufenweise veränderbaren Schaltzustand ausgewählten Zustand betreibbar ist, in Beziehung zu unterschiedlichen Kombination von Betriebszuständen von hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen, um die jeweiligen Schaltvorgänge zu bewirken, anzeigt.
3 ein kollineares Diagramm, das die relativen Drehzahlen des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 1, das in dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand betrieben wird, in unterschiedlichen Zahnradpositionen des Antriebssystems anzeigt.
4 ist eine Ansicht, die Eingangs- und Ausgangssignale einer elektronischen Steuerungsvorrichtung darstellt, die in dem Antriebssystem der Ausführungsform von 1 angeordnet ist.
5 ist ein funktionales Blockdiagramm, das wichtige Steuerungsfunktionen der elektronischen Steuerungsvorrichtung von 4 darstellt.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines gespeicherten Schaltgrenzlinien-Kennfelds, das zur Bestimmung eines Schaltvorgangs eines Automatikgetriebebereichs verwendet wird, ein Beispiel eines gespeicherten Schaltgrenzlinien-Kennfelds, das zum Schalten des Schaltzustands eines Getriebemechanismus verwendet wird, und ein Beispiel eines gespeicherten Antriebsleistungsquellen-Schaltgrenzlinien-Kennfelds, das Grenzlinien zwischen einem Verbrennungsmotorantriebsbereich und einem Elektromotorantriebsbereich zum Schalten zwischen einem Verbrennungsmotorantriebsmodus und einem Elektromotorantriebsmodus definiert, in dem gleichen zweidimensionalen Koordinatensystem anzeigt, das durch Steuerungsparameter in der Form einer Fahrgeschwindigkeit und eines Abgabedrehmoments des Fahrzeugs definiert ist, so dass diese Kennfelder in Bezug zueinander stehen.
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Kraftstoffverbrauchskennfelds veranschaulicht, das eine höchste Kraftstoffverbrauchskurve eines Verbrennungsmotors definiert und eine Differenz zwischen einem Betrieb des Verbrennungsmotors in einem stufenlos veränderbaren Schaltzustand (der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist) des Getriebemechanismus und einem Betrieb des Verbrennungsmotors in einem stufenweise veränderbaren Schaltzustand (der durch eine Strich-Punktlinie dargestellt ist) des Getriebemechanismus erläutert.
8 ist eine Ansicht, die eine gespeicherte Beziehung darstellt, die Grenzlinien zwischen einem stufenlos veränderbaren Schaltbereich und einem stufenweise veränderbaren Schaltbereich definiert, wobei die Beziehung zum Abbilden von Grenzlinien verwendet wird, die stufenlos veränderbare und die stufenweise veränderbare Schaltbereiche definieren, die durch gestrichelte Linien in 6 angezeigt sind.
9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl als Folge eines Hochschaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebes darstellt.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer manuell betriebenen Schaltvorrichtung darstellt, die einen Schalthebel beinhaltet und betreibbar ist, um eine von einer Mehrzahl von Schaltpositionen auszuwählen.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerbetrieb der elektronischen Steuervorrichtung von 4 darstellt, d. h. eine Steuerroutine, um einen Betrag des Überdrehen des Verbrennungsmotors während eines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs zu ändern.
12 ist ein Zeitdiagramm, das den Steuerbetrieb, der im Flussdiagramm von 11 dargestellt ist, wenn dem Automatikgetriebebereich befohlen wird, einen Hochschaltvorgang von einer zweiten Zahnradposition zu einer dritten Zahnradposition zu bewirken, im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs erläutert.
13 ist ein Zeitdiagramm, das den Steuerbetrieb, der im Flussdiagramm von 11 dargestellt ist, wenn dem Automatikgetriebebereich befohlen wird, den Hochschaltvorgang von der zweiten Zahnradposition in die dritte Zahnradposition zu bewirken, im Sperrzustand (stufenweise veränderbarer Schaltzustand) des Differentialbereichs erläutert.
14 ist eine schematische Ansicht, die der von 1 entspricht, zur Erläuterung einer Anordnung eines Hybridfahrzeug-Antriebssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Tabelle, die der von 2 entspricht, die Schaltvorgänge des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 14, das in einem aus dem stufenlos veränderbaren und dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand ausgewählten Zustand betreibbar ist, in Bezug zu unterschiedlichen Kombinationen von Betriebszuständen von hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen, um die jeweiligen Schaltvorgänge zu bewirken, anzeigt.
16 ist ein kollineares Diagramm, das dem von 3 entspricht, das relative Drehzahlen der Drehelemente des Hybridfahrzeug-Antriebssystems von 14 im stufenweise schaltbaren Schaltzustand in den unterschiedlichen Zahnradpositionen anzeigt.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer manuell betreibbaren Schaltzustands-Auswählvorrichtung in der Form eines Kippschalter darstellt, der durch einen Benutzer betätigt wird, um den Schaltzustand auszuwählen.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Die Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Getriebemechanismus 10, der einen Teil eines Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug bildet, wobei das Antriebssystem durch eine Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gesteuert wird. In 1 beinhaltet der Getriebemechanismus 10 folgende Merkmale: ein Eingangs-Drehelement in der Form einer Antriebswelle 14; einen stufenlos veränderbaren Getriebebereich in Form eines Differentialbereichs 11, der mit der Antriebswelle 14 entweder direkt oder indirekt über eine pulsationsabsorbierende Dämpfungseinrichtung (Vibrationsdämpfungsvorrichtung) verbunden ist, die nicht gezeigt ist; einen stufenweise veränderbaren oder mehrstufigen Getriebebereich in der Form eines Automatikgetriebebereichs 20, der zwischen dem Differentialbereich 11 und Antriebsrädern 38 des Fahrzeug angeordnet ist und über ein Leistungsübertragungselement 18 (Leistungsübertragungswelle) mit dem Differentialbereich 11 und den Antriebsrädern 38 serielle verbunden ist; und ein Abgabe-Drehelement in Form einer Abtriebswelle 22, die mit dem Automatikgetriebebereich 20 verbunden ist. Die Antriebswelle 14, der Differentialbereich 11, der Automatikgetriebebereich 20 und die Abtriebswelle 22 sind auf einer gemeinsamen Achse in einem Getriebegehäuse 12 (das nachstehend als Gehäuse 12 bezeichnet wird), das als feststehendes Element funktioniert, das an einer Karosserie des Fahrzeugs angebracht ist, koaxial angeordnet und seriell miteinander verbunden. Der Getriebemechanismus 10 wird passend für ein Quer-FR-Fahrzeug (Frontmotor, Hinterradantrieb) verwendet und ist zwischen einer Antriebsleistungsquelle in Form eines Verbrennungsmotors 8 und dem Paar von Antriebsrädern 38 angeordnet, um eine Fahrzeugantriebskraft vom Verbrennungsmotor 8 an das Paar von Antriebsrädern 38 durch eine Differentialgetriebevorrichtung 36 (endgültiges Drehzahlreduktionsgetriebe) und ein Paar von Antriebsachsen zu übertragen, wie in 5 gezeigt ist. Der Verbrennungsmotor 8 kann ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor sein und funktioniert als eine Fahrzeug-Antriebsleistungsquelle, die direkt mit der Antriebswelle 14 oder indirekt über eine pulsationsaborbierende Dämpfungseinrichtung verbunden ist.
In dem vorstehend beschriebenen, vorliegenden Getriebemechanismus 10 sind der Verbrennungsmotor 8 und der Differentialbereich 11 direkt miteinander verbunden. Die direkte Verbindung bedeutet, dass der Verbrennungsmotor 8 und der Differentialbe reich 11, ohne eine dazwischen angeordnete fluidbetätigte Leistungsübertragungsvorrichtung wie einen Drehmomentwandler oder eine Fluidkupplung miteinander verbunden sind, jedoch, wie vorstehend beschrieben, durch die pulsationsabsorbierende Dämpfungseinrichtung miteinander verbunden sein können. Es ist zu beachten, dass eine untere Hälfte des Getriebemechanismus 10, der in Bezug auf seine Achse symmetrisch konstruiert ist, in der schematischen Ansicht von 1 weggelassen wurde. Das gleiche gilt für die anderen Ausführungsformen der Erfindung, die nachstehend beschrieben sind.
Der Differentialbereich 11 ist mit folgenden Merkmalen versehen: einem ersten Elektromotor M1; einem Leistungsverteilungsmechanismus 16, der als ein Differentialmechanismus funktioniert, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8, die durch die Antriebswelle 14 aufgenommen wird, an den ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 mechanisch zu verteilen; und an einen zweiten Elektromotor M2, der mit der Abtriebswelle 22 gedreht wird. Der zweite Elektromotor M2 kann an einem beliebigen Bereich des Leistungsübertragungswegs zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und den Antriebsrädern 38 angeordnet sein. Bei dem ersten und zweiten Elektromotor M1 und M2, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, handelt es sich jeweils um einen sogenannten Elektromotor/Generator mit der Funktion eines Elektromotors und der Funktion eines Elektrogenerators. Der erste Elektromotor M1 sollte jedoch zumindest als ein Elektrogenerator funktionieren, der betreibbar ist, um eine elektrische Energie und eine Reaktionskraft zu erzeugen, während der zweite Elektromotor M2 zumindest als Antriebsleistungsquelle funktionieren sollte, die betreibbar ist, um eine Fahrzeugantriebskraft zu erzeugen.
Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 beinhaltet als Hauptkomponenten einen ersten Einzelrad-Planetenradsatz 24 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von beispielsweise etwa 0,418, eine Schaltkupplung C0 und eine Schaltbremse B0. Der erste Planetenradsatz 24 weist Drehelemente auf, die aus einem ersten Sonnenrad S1, einem ersten Planetenrad P1; einem ersten Träger CA1, der das erste Planetenrad P1 derart lagert, dass das erste Planetenrad P1 um seine Achse und um die Achse des ersten Sonnenrads S1 drehbar ist; und einem erstem Hohlrad R1 bestehen, das mit dem ersten Sonnenrad S1 durch das erste Planetenrad P1 in Eingriff gelangt. Wenn die Zähnezahl des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Hohlrads R1 durch ZS1 bzw. ZR1 dargestellt werden, wird das vorstehend angezeigt Zähnezahlverhältnis ρ1 durch ZS1/ZR1 dargestellt.
In diesem Leistungsverteilungsmechanismus 16 ist der erste Träger CA1 mit der Antriebswelle 14 verbunden, d. h. mit dem Verbrennungsmotor 8, und das erste Sonnenrad S1 ist mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden, während das erste Hohlrad R1 mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden ist. Die Schaltbremse B0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem Gehäuse 12 angeordnet, und die Schaltkupplung C0 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem ersten Träger CA1 angeordnet. Wenn die Schaltkupplung C0 und die Bremse B0 beide ausgerückt sind, wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in einen Differentialzustand versetzt, in dem drei Elemente des ersten Planetenradsatzes 24, der aus dem ersten Sonnenrad S1, dem ersten Träger CA1 und dem ersten Hohlrad R1 besteht, zueinander relativ drehbar sind, um eine Differentialfunktion auszuführen, so dass die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 an den ersten Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 verteilt wird, wodurch ein Teil der Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 verwendet wird, um den ersten Elektromotor M1 anzutreiben, um eine elektrische Energie zu erzeugen, die gespeichert oder verwendet wird, um den zweiten Elektromotor M2 anzutreiben. Dementsprechend funktioniert der Differentialbereich 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16) als eine elektrisch gesteuerte Differentialvorrichtung, so dass der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand (elektrisch eingerichteten CVT-Zustand), in dem die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 stufenlos veränderbar ist, ungeachtet der Drehzahl des Verbrennungsmotors 8 versetzt wird, nämlich in den Differentialzustand versetzt wird, in dem ein Übersetzungsverhältnis γ0 (Drehzahl der Antriebswelle 14/Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18) des Leistungsverteilungsmechanismus 16 von einem minimalen Wert γ0min auf einen maximalen Wert γ0max stufenlos geändert wird, d. h. in den stufenlos verän derbaren Schaltzustand, in dem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als ein elekrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe funktioniert, dessen Übersetzungsverhältnis 0γ vom minimalen Wert γ0min auf den maximalen Wert γ0max stufenlos veränderbar ist.
Wenn die Schaltkupplung C0 oder die Bremse B0 in Eingriff sind, während der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in einen Sperrzustand oder einen Nichtdifferentialzustand gebracht, in dem die Differentialfunktion nicht verfügbar ist. Wenn genauer gesagt, die Schaltkupplung C0 eingerückt ist, sind das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den verbundenen oder gesperrten Zustand versetzt wird, in dem die drei Drehelemente des ersten Planetenradsatzes 24, der aus dem ersten Sonnenrad S1, dem ersten Träger CA1 und dem ersten Hohlrad R1 besteht, als eine Einheit drehbar sind, nämlich in einen Nichtdifferentialzustand versetzt wird, in dem die Differentialfunktion nicht verfügbar ist, so dass der Differentialbereich 11 ebenfalls in einen Nichtdifferentialzustand versetzt wird. In diesem Nichtdifferentialzustand werden die Drehzahl des Verbrennungsmotors 8 und die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 einander angeglichen, so dass der Differentialbereich 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16) in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, beispielsweise in einen Schaltzustand mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis oder einem stufenweise veränderbaren Schaltzustand, in dem der Mechanismus 16 als ein Getriebe mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis γ0, das gleich 1 ist, funktioniert.
Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wird das Sonnenrad S1 am Gehäuse 12 befestigt, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den verbundenen oder gesperrten Zustand versetzt wird, in dem das erste Sonnenrad S1 nicht drehbar ist, nämlich in einen Nichtdifferentialzustand versetzt, in dem die Differentialfunktion nicht verfügbar ist, so dass der Differentialbereich 11 ebenfalls in den Nichtdifferentialzustand versetzt wird. Da die Drehzahl des ersten Hohlrads R1 höher eingestellt wird als die des ersten Trägers CA1, wird der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt, beispielsweise in den Schaltzustand mit einem festgelegten Übersetzungsverhältnis oder einen stufenweise veränderbaren Schaltzustand, in dem der Differentialbereich 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) als ein drehzahlerhöhendes Getriebe mit einem festgelegten Übersetzungsverhältnis γ0, das kleiner 1 ist, beispielsweise etwa 0,7, funktioniert.
Somit funktionieren die Reibungskupplungsvorrichtungen in der Form der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 als eine Differentialzustandschaltvorrichtung, die betreibbar ist, um den Differentialbereich 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16) zwischen dem Differentialzustand, nämlich dem nicht gesperrten Zustand (nicht verbundenen Zustand), und dem Nichtdifferentialzustand, nämlich dem gesperrten Zustand (verbundenen Zustand) selektiv zu schalten, d. h. zwischen dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in dem der Differentialbereich 11 (der Leistungsverteilungsmechanismus 16) als ein elektrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe betreibbar ist, dessen Übersetzungsverhältnis stufenlos veränderbar ist, und dem gesperrten Zustand, in dem der Differentialbereich 11 nicht als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist, das in der Lage ist, einen stufenlos veränderbaren Schaltbetrieb auszuführen, und in dem das Übersetzungsverhältnis des Differentialbereichs 11 fest gehalten wird, also dem Schaltzustand mit dem feststehenden Übersetzungsverhältnis (Nichtdifferentialzustand), in dem der Differentialbereich 11 als ein Getriebe mit einer einzelnen Zahnradposition mit einem Übersetzungsverhältnis oder einer Mehrzahl von Zahnradpositionen mit jeweiligen Übersetzungsverhältnissen betreibbar ist, also dem Schaltzustand mit dem feststehenden Übersetzungsverhältnis, in dem der Differentialbereich 11 als ein Getriebe mit einer einzelnen Zahnradposition mit einem Übersetzungsverhältnis oder einer Mehrzahl von Zahnradpositionen mit jeweiligen Übersetzungsverhältnissen betrieben wird.
Von einem anderen Standpunkt aus betrachtet, funktionieren die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 als eine Differentialbegrenzungsvorrichtung, die betreibbar ist, um die Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16 zum Begrenzen der elektrischen Differentialfunktion des Differentialbereichs 11, näm lich die Funktion des Differentialbereichs 11 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe, zu begrenzen, indem der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in seinen Nichtdifferentialzustand versetzt wird, um den Differentialbereich 11 in seinen stufenweise veränderbaren Schaltzustand zu versetzen. Die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 sind ebenfalls betreibbar, um den Leistungsverteilungsmechanismus 16 in seinen Differentialzustand zu versetzen, um den Differentialbereich 11 in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, in dem die Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16 und die elektrische Differentialfunktion des Differentialbereichs 11 nicht begrenzt wird, nämlich die Funktion des Differentialbereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe nicht begrenzt wird.
Der Automatikgetriebebereich 20 beinhaltet einen zweiten Einzelrad-Planetenradsatz 26, einen dritten Einzelrad-Planetenradsatz 28 und einen vierten Einzelrad-Planetenradsatz 30. Der zweite Planetenradsatz 26 weist folgende Merkmale auf: ein zweites Sonnenrad S2; ein zweites Planetenrad P2; einen zweiten Träger CA2, der das zweite Planetenrad P2 lagert, so dass das zweite Planetenrad P2 um seine Achse und um die Achse des zweiten Sonnenrads S2 drehbar ist; und ein zweites Hohlrad R2, das mit dem zweiten Sonnenrad S2 durch das zweite Planetenrad P2 in Eingriff gelangt. Der zweite Planetenradsatz 26 weist beispielsweise ein Zähnezahlverhältnis ρ2 von etwa 0,562 auf. Der dritte Planetenradsatz 28 weist folgende Merkmale auf: ein drittes Sonnenrad S3; ein drittes Planetenrad P3; einen dritten Träger CA3, der das dritte Planetenrad P3 lagert, so dass das dritte Planetenrad P3 um seine Achse und um die Achse des dritten Sonnenrads S3 drehbar ist; und ein dritte Hohlrad R3, das mit dem dritten Sonnenrad S3 durch das dritte Planetenrad P3 in Eingriff gelangt. Der dritte Planetenradsatz 28 weist ein Zähnezahlverhältnis ρ3 von beispielsweise 0,425 auf. Der vierte Planetenradsatz 30 weist folgende Merkmale auf: ein viertes Sonnenrad S4; ein viertes Planetenrad P4; einen vierten Träger CA4, der das vierte Planetenrad P4 lagert, so dass das vierte Planetenrad P4 um seine Achse und um die Achse des vierten Sonnenrads S4 drehbar ist; und ein viertes Hohlrad R4, das mit dem vierten Sonnenrad S4 durch das vierte Planetenrad P4 in Eingriff gelangt. Der vierte Planetenradsatz 30 weist ein Zähne zahlverhältnis ρ4 von beispielsweise 0,421 auf. Wenn die Anzahl der Zähne des zweiten Sonnenrads S2, des zweiten Hohlrads R2, des dritten Sonnenrads S3, des dritten Hohlrads R3, des vierten Sonnenrads S4 und des vierten Hohlrads R4 durch ZS2, ZR2, ZS3, ZR3, ZS4 bzw. ZR4 dargestellt werden, werden die vorstehend angeführten Zähnezahlverhältnisse ρ2, ρ3 und ρ4 durch ZS2/ZR2, ZS3/ZR3 bzw. ZS4/ZR4 dargestellt.
Im Automatikgetriebebereich 20 sind das zweite Sonnenrad S2 und das dritte Sonnenrad S3 einstückig aneinander als eine Einheit befestigt, durch eine zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden und durch eine erste Bremse B1 selektiv am Gehäuse 12 befestigt. Der zweite Träger CA2 wird durch eine zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 befestigt, und das vierte Hohlrad R4 wird durch eine dritte Bremse B3 selektiv am Gehäuse 12 befestigt. Das zweite Hohlrad R2, der dritte Träger CA3 und der vierte Träger CA4 sind einstückig aneinander befestigt und an der Abtriebswelle 22 befestigt. Das dritte Hohlrad R3 und das vierte Sonnenrad S4 sind einstückig aneinander befestigt und werden selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch eine erste Kupplung C1 verbunden. Somit werden der Automatikgetriebebereich 20 und das Leistungsübertragungselement 18 durch die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2, die vorgesehen ist, um den Automatikgetriebebereich 20 zu schalten, selektiv miteinander verbunden. In anderen Worten funktionieren die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 als eine Kupplungsvorrichtung, die betreibbar ist, um einen Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und dem Automatikgetriebebereich 20, d. h. zwischen dem Differentialbereich 11 (Leistungsübertragungselement 18) bzw. den Antriebsrädern, selektiv in entweder einen Leistungsübertragungszustand zu versetzen, in dem eine Fahrzeugantriebskraft durch den Leistungsübertragungsweg übertragen werden kann, oder in einen Leistungsabschaltzustand, in dem die Fahrzeugantriebskraft nicht durch den Leistungsübertragung übertragen werden kann. Genauer gesagt wird der vorstehend angegebene Leistungsübertragungsweg in den Leistungsübertragungszustand versetzt, wenn zumindest entweder die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2 in den eingerückten Zustand versetzt wird, und in den Leistungsabschaltzustand, wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in den ausgerückten Zustand ver setzt werden. Der Automatikgetriebebereich 20 ist ein stufenweise veränderbares Getriebe, das betreibbar ist, um sogenannte „Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgänge" auszuführen, die jeweils durch gleichzeitige Einrück- und Ausrückvorgänge der entsprechenden beiden Reibungskupplungsvorrichtungen vorgenommen werden.
Die vorstehend beschriebene Schaltkupplung C0, erste Kupplung C1, zweite Kupplung C2, Schaltbremse B0, erste Bremse B1, zweite Bremse B2 und dritte Bremse B3 (die nachstehend, soweit nicht anders angegeben, zusammen als Kupplungen C und Bremsen B bezeichnet werden) sind hydraulisch betätigte Reibungskupplungsvorrichtungen, die in einem herkömmlichen Fahrzeug-Automatikgetriebe verwendet werden. Die jeweiligen Reibungskupplungsvorrichtungen bestehen jeweils aus einer Mehrscheiben-Nasskupplung, die eine Mehrzahl von Reibungsscheiben beinhaltet, die durch ein hydraulisches Stellglied gegeneinander gedrängt werden, oder einer Bandbremse, die eine Drehtrommel und ein Band oder zwei Bänder beinhaltet, das/die um die äußere Umfangsoberfläche der Drehtrommel gewunden ist/sind und an einem Ende durch ein hydraulisches Stellglied befestigt ist/sind. Die Kupplungen C0–C2 und die Bremsen B0–B3 werden jeweils zum Verbinden von zwei Elementen selektiv in Eingriff gebracht, zwischen denen die jeweilige Kupplung oder Bremse angeordnet ist.
Im Getriebemechanismus 10, der wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 versehen, von denen eine eingerückt ist, um den Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in dem der Differentialbereich 11 als ein stufenlos veränderbares Getriebe betreibbar ist, oder in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Schaltzustand mit feststehendem Übersetzungsverhältnis) zu versetzen, in dem der Differentialbereich 11 als ein stufenweise veränderbares Getriebe mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis oder -verhältnissen betreibbar ist. Im vorliegenden Getriebemechanismus 10 wirkt daher der Differentialbereich 11, der durch die Einrückvorgänge von entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Schaltzustand mit dem feststehenden Übersetzungsverhältnis versetzt wird, mit dem Automatikgetriebebereich 20 zusammen, um eine stufenweise veränderbare Getriebe vorrichtung zu bilden, während der Differentialbereich 11, der in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, wobei die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 beide im ausgerückten Zustand gehalten werden, mit dem Automatikgetriebebereich 20 zusammenwirkt, um eine elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebevorrichtung zu bilden. In anderen Worten wird der Getriebemechanismus 10 durch Einrücken von entweder der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt, und in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand durch Ausrücken von sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0. Vom Differentialbereich 11 kann zu dem behauptet werden, dass es sich dabei um ein Getriebe handelt, das selektiv entweder in seinen stufenweise veränderbaren oder stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird.
Wenn genauer gesagt der Getriebemechanismus 10 in seinen stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, bei dem der Differentialbereich 11 in seinen stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, wobei entweder die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 in eingerückten Zustand gehalten wird, wird entweder eine erste Zahnradposition (erste Drehzahlposition) bis fünfte Zahnradposition (fünfte Drehzahlposition), eine Rückwärts-Zahnradposition (Rückfahrposition) oder eine neutrale Position durch Einrückvorgänge einer entsprechenden Kombination aus den beiden Reibungskupplungsvorrichtungen selektiv eingerichtet, die aus der vorstehend beschriebenen ersten Kupplung C1, zweiten Kupplung C2, ersten Bremse B1, zweiten Bremse B2 und dritten Bremse B3 ausgewählt sind, wie in der Tabelle von 2 angezeigt ist. Die beiden Reibungskupplungsvorrichtungen können aus einer Reibungskupplungsvorrichtung bestehen, die ausgerückt werden soll (die nachstehend als „ausgerückte Reibungskupplung" bezeichnet wird), und einer Reibungskupplungsvorrichtung, die eingerückt werden soll (die nachstehend als „eingerückte Kupplungsvorrichtung" bezeichnet wird). Die vorstehend angezeigten Positionen weisen jeweilige Übersetzungsverhältnisse γT auf (Antriebswellendrehzahl N_IN/Abtriebswellendrehzahl N_OUT), die sich als geometrische Reihe ändern. Die Übersetzungsverhältnisse γT sind Gesamtübersetzungsverhältnisse des Getriebemechanis mus 10, die durch ein Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 und ein Übersetzungsverhältnis γ of des Getriebebereichs 20 bestimmt werden.
Wenn der Getriebemechanismus 10 als das stufenweise veränderbare Getriebe funktioniert, wird beispielsweise die erste Zahnradposition mit dem höchsten Übersetzungsverhältnis γ1 von etwa 2,357, beispielsweise durch die Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der dritten Bremse B3 eingerichtet, und die zweite Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ2 von etwa 2,180, das geringer ist als das des Übersetzungsverhältnisses γ1, wird beispielsweise durch Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet, wie in 2 angezeigt ist. Ferner wird die dritte Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ3 von etwa 1,424, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ2, beispielsweise durch Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet, und die vierte Zahnradposition mit der Übersetzungsverhältnis γ04 von etwa 1,000, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ3, wird beispielsweise durch Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet. Die fünfte Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ5 von etwa 0,705, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ4, wird beispielsweise durch Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet. Ferner wird die Rückwärtszahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γR von etwa 3,209, die sich zwischen den Übersetzungsverhältnissen γ1 und γ2 befindet, beispielsweise durch Einrückvorgänge der zweiten Kupplung C2 und der dritten Bremse B3 eingerichtet. Die neutrale Position N wird durch Einrücken von nur der Schaltkupplung C0 eingerichtet.
Wenn der Getriebemechanismus 10 als das stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert, wobei der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, sind hingegen die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0, die in 2 angezeigt sind, beide ausgerückt, so dass der Differentialbereich 11 als das stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert, während der Automatikgetriebebereich 20, der mit dem Differentialbereich 11 seriell verbunden ist, als das stufenweise veränderbare Getriebe funktioniert, wodurch die Drehzahl der Drehbewegung, die an den Automatikgetriebebereich 20 übertragen wird, der in eine ausgewählte Zahnradposition M versetzt ist, nämlich die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 stufenlos geändert wird, so dass das Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems, wenn der Automatikgetriebebereich 20 in die ausgewählte Zahnradposition M versetzt wird, über einen vorbestimmten Bereich stufenlos veränderbar ist. Dementsprechend ist das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10, das durch das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 und das Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 bestimmt wird, stufenlos veränderbar.
Die Eingangsdrehzahl N des Automatikgetriebebereichs 20, der in eine der ersten bis vierten Zahnradpositionen (oder die fünfte Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der gleichen Reibungskupplungsvorrichtungen C1, C2 eingerichtet wird, die verwendet werden, um die vierte Zahnradposition einzurichten) versetzt ist, ist im ausgerückten Zustand von sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 stufenlos veränderbar, wie in der Tabelle von 2 angezeigt ist, während der Getriebemechanismus 10 als das stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert, so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 über den benachbarten Zahnradpositionen stufenlos veränderbar ist.
3 ist ein kollineares Diagramm, das, durch gerade Linien, eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in einer jeweiligen der Zahnradpositionen des Getriebemechanismus 10 anzeigt, der durch den Differentialbereich 11, der als der stufenlos veränderbare Schaltbereich oder erste Schaltbereich funktioniert, und den Automatikgetriebebereich 20, der als der stufenweise veränderbare Schaltbereich (Automatikgetriebebereich) oder zweite Schaltbereich funktioniert, gebildet ist. Das kollineare Diagramm von 3 ist ein rechtwinkeliges, zweidimensionales Koordinatensystem, in dem die Zähnezahlverhältnisse ρ der Planetenradsätze 24, 26, 28, 30 entlang der horizontalen Achse erstellt sind, während die relativen Drehzahlen der Drehelemente entlang der vertikalen Achse erstellt sind. Eine untere der drei horizontalen Li nien, d. h. die horizontale Linie X1, zeigt die Drehzahl von 0 an, während eine obere der drei horizontalen Linien, d. h. die horizontale Linie X2, die Drehzahl von 1,0 anzeigt, d. h. eine Betriebsdrehzahl N_E des Verbrennungsmotors 8, der mit der Antriebswelle 14 verbunden ist. Die horizontale Linie XG zeigt die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 an.
Drei vertikale Linien Y1, Y2 und Y3, die dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 des Differentialbereichs 11 entsprechen, stellen jeweils die relativen Drehzahlen eines zweiten Drehelements (zweiten Elements) RE2 in der Form des ersten Sonnenrads S1, eines ersten Drehelements (ersten Elements) RE1 in der Form des ersten Trägers CA1 und eines dritten Drehelements (dritten Elements) RE3 in der Form des ersten Hohlrads R1 dar. Die Abstände zwischen den benachbarten der vertikalen Linien Y1, Y2 und Y3 werden durch das Zähnezahlverhältnis ρ1 des ersten Planetenradsatzes 24 bestimmt. Das heißt, der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 entspricht „1", während der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Zähnezahlverhältnis ρ1 entspricht. Ferner stellen die fünf vertikalen Linien Y4, Y5, Y6, Y7 und Y8, die dem Getriebebereich 20 entsprechen, jeweils die relativen Drehzahlen eines vierten Drehelements (vierten Elements) RE4 in der Form des zweiten und dritten Sonnenrads S2, S3 dar, die einstückige aneinander befestigt sind, eines fünften Drehelements (fünften Elements) RE5 in der Form des zweiten Trägers CA2, eines sechsten Drehelements (sechsten Elements) RE6 in der Form des vierten Hohlrads R4, eines siebten Drehelements (siebten Elements) RE7 in der Form des zweiten Hohlrads R2 und des dritten und vierten Trägers CA3, CA4, die einstückig aneinander befestigt sind, und eines achten Drehelements (achten Elements) RE8 in der Form des dritten Hohlrads R3 und des vierten Sonnenrads S3, die einstückig aneinander befestigt sind. Die Abstände zwischen den benachbarten der vertikalen Linien werden durch die Zähnezahlverhältnisse ρ2, 1 ρ3 und ρ4 der zweiten, dritten und vierten Planetenradsätze 26, 28, 30 bestimmt. In der Beziehung zwischen den vertikalen Linien des kollinearen Diagramms, entsprechen die Abstände zwischen dem Sonnenrad und dem Träger eines jeweiligen Planetenradsatzes dem Wert „1", während die Abstände zwischen dem Träger und dem Hohlrad eines jeweiligen Planetenradsatzes dem Zähnezahlverhältnis ρ entsprechen. Im Differentialbereich 11 entspricht der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 dem Wert „1", während der Abstand zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 dem Zähnezahlverhältnis ρ entspricht. Im Automatikgetriebebereich 20 entspricht der Abstand zwischen dem Sonnenrad und dem Träger eines jeweiligen zweiten, dritten und vierten Planetenradsatues 26, 28, 30 dem Wert „1", während der Abstand zwischen dem Träger und dem Hohlrad eines jeweiligen Planetenradsatzes 26, 28, 30 dem Zähnezahlverhältnis ρ entspricht.
Durch Bezugnahme auf das kollineare Diagramm von 3 beschrieben, ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 (Differentialbereich 11) des Getriebemechanismus 10 derart angeordnet, dass das erste Drehelement RE1 (erster Träger CA1) des ersten Planetenradsatzes 24 einstückig an der Antriebswelle 14 (Verbrennungsmotor 8) befestigt ist und mit dem zweiten Drehelement RE2 (ersten Sonnenrad S1) durch die Schaltkupplung C0 selektiv verbunden ist, und dieses zweite Drehelement RE2 am ersten Elektromotor M1 befestigt und durch die Schaltbremse B0 selektiv am Gehäuse 12 befestigt ist, während das dritte Drehelement RE3 (erstes Hohlrad R1) am Leistungsübertragungselement 18 und dem zweiten Elektromotor M2 befestigt ist, so dass eine Drehbewegung der Antriebswelle 14 an den Automatikgetriebebereich 20 durch das Leistungsübertragungselements 18 übertragen (eingegeben) wird. Eine Beziehung zwischen den Drehzahlen des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Hohlrads R1 wird durch eine geneigte gerade Linie L0 dargestellt, die einen Schnittpunkt zwischen den Linien Y2 und X2 passiert.
Wenn der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Differentialzustand) durch Ausrückvorgänge der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 versetzt wird, sind beispielsweise das erste bis dritte Drehelement RE1–RE3 relativ zueinander drehbar, z. B. sind zumindest das zweite Drehelement RE2 und das dritte Drehelement RE3 relativ zueinander drehbar. In diesem Fall wird die Drehzahl des ersten Sonnenrads S1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y1 dargestellt ist, durch Steuern der Betriebsdrehzahl des ersten Elektromotors M1 erhöht oder verringert, so dass die Drehzahl des ersten Trä gers CA1, die durch die gerade Linie L0 und die vertikale Linie Y2 dargestellt wird, d. h. die Verbrennungsmotordrehzahl N_E, erhöht oder verringert wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des ersten Hohlrads R1, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird und durch einen Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y3 dargestellt wird, im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Wenn die Schaltkupplung C0 eingerückt ist, sind das erste Sonnenrad S1 und der erste Träger CA1 miteinander verbunden, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird in den ersten Nichtdifferentialzustand versetzt, in dem die vorstehen angegebenen drei Drehelemente RE1, RE2, RE3 als eine Einheit gedreht werden und die relative Drehung des zweiten und dritten Drehelements RE2, RE3 verhindert wird, so dass die gerade Linie L0 mit der horizontalen Linie X2 ausgerichtet ist, so dass das Leistungsübertragungselement 18 bei einer Drehzahl gleich der Verbrennungsmotordrehzahl N_E gedreht wird. Wenn die Schaltbremse B0 eingerückt ist, wird hingegen das erste Sonnenrad S1 am Gehäuse 12 befestigt, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 wird in den zweiten Nichtdifferentialzustand versetzt, in dem der das zweite Drehelement RE2 gestoppt und die relative Drehung des zweiten und dritten Drehelements RE2, RE verhindert wird, so dass die gerade Linie L0 in dem in 3 gezeigten Zustand geneigt ist, wodurch der Differentialbereich 11 als ein drehzahlerhöhender Mechanismus funktioniert. Dementsprechend wird die Drehzahl des ersten Hohlrads R1, die durch einen Schnittpunkt zwischen den geraden Linien L0 und Y3 dargestellt wird, d. h. die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18, höher eingestellt als die Verbrennungsmotordrehzahl N_E und an den Automatikgetriebebereich 20 übertragen.
Im Automatikgetriebebereich 20 wird das vierte Drehelement RE4 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch die zweite Kupplung C2 verbunden und durch die erste Bremse B1 selektiv am Gehäuse 12 befestigt, und das fünfte Drehelement RE5 wird durch die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 befestigt, während das sechste Drehelement RE6 durch die dritte Bremse B3 selektiv am Gehäuse 12 befestigt wird. Das siebente Drehelement RE7 wird an der Abtriebswelle 22 befestigt, während das achte Drehelement RE8 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch die erste Kupplung C1 verbunden wird.
Wenn die erste Kupplung C1 und die dritte Bremse B3 eingerückt sind, wird der Automatikgetriebebereich 20 in die erste Zahnradposition versetzt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der ersten Zahnradposition wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, anzeigt, und einer geneigten geraden Linie L1 dargestellt, die einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y8, die die Drehzahl des achten Drehelements RE8 anzeigt, und der horizontalen Linie X2 passiert, und durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 anzeigt, und der horizontalen Linie X1, wie in 3 angezeigt ist. Desgleichen wird die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der zweiten Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet wird, durch einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten geraden Linie L2, die durch diese Einrückvorgänge bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebenten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, dargestellt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der dritten Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten geraden Linie L3, die durch jene Einrückvorgänge bestimmt wird, und einer vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, dargestellt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der vierten Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L4, die durch jene Einrückvorgänge bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, dargestellt. In der ersten bis vierten Zahnradposition, in der die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand versetzt wird, wird das achte Drehelement RE8 mit der gleichen Drehzahl wie die Verbrennungsmotordrehzahl N_E gedreht, wobei die Antriebskraft vom Differentialbereich 11 aufgenommen wird, d. h. vom Leistungsverteilungsmechanismus 16. Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wird das achte Drehelement RE8 mit einer Drehzahl gedreht, die höher ist als die Verbrennungsmotordrehzahl N_E, wobei die Antriebskraft vom Leistungsverteilungsmechanismus 16 aufgenommen wird. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der fünften Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Linie L5, die durch jene Einrückvorgänge bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, dargestellt.
4 stellt Signale dar, die durch eine elektronische Steuerungsvorrichtung 40 empfangen werden, die vorgesehen ist, um den Getriebemechanismus 10 zu steuern, und Signale, die durch die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 erzeugt werden. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 beinhaltet einen sogenannten Microcomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle beinhaltet, und ist so angeordnet, dass sie die Signale gemäß den Programmen verarbeitet, die im ROM gespeichert sind, während eine temporäre Datenspeicherfunktion des RAM genutzt wird, um die Hybridantriebssteuerungen des Verbrennungsmotors 8 und der Elektromotoren M1 und M2 und Antriebssteuerungen wie Schaltsteuerungen des Getriebebereichs 20 zu implementieren.
Die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 ist so angeordnet, dass sie verschiedene Sensoren und Schalter, die in 4 gezeigt sind, und verschiedene Signale aufnimmt, wie ein Signal, das eine Temperatur TEMP_w des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 8 anzeigt; ein Signal, das eine ausgewählte Betriebsposition P_SH eines Schalthebels anzeigt; ein Signal, das die Betriebsgeschwindigkeit N_E des Verbrennungsmotors 8 anzeigt, ein Signal, das einen Wert anzeigt, der eine ausgewählte Gruppe von Vorwärtsfahrpositionen des Getriebemechanismus 10 anzeigt, ein Signal, das einen M-Modus (Elektromotoransteuerungsmodus) anzeigt; ein Signal, das einen betriebenen Zustand einer Klimaanlage anzeigt; ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit V entsprechend der Drehzahl N_OUT der Abtriebswelle 22 anzeigt; ein Signal, das eine Temperatur eines Betriebsöls des Automatikgetriebebereichs 20 anzeigt, ein Signal, das einen betriebenen Zustand einer Seitenbremse anzeigt; ein Signal, das einen betriebenen Zustand einer Fußbremse anzeigt; ein Signal, das eine Temperatur eines Katalysators anzeigt; ein Signal, das einen Betriebsbetrag in der Form eines Betriebswinkels A_CC eines Fahrpedals anzeigt, das eine durch einen Fahrzeugführer angeforderte Fahrzeugabgabeleistung darstellt; ein Signal, das einen Nockenwinkel anzeigt; ein Signal, das die Auswahl eines Schneefahrmodus anzeigt, ein Signal, das einen Längsbeschleunigungswert G des Fahrzeugs anzeigt; ein Signal, das die Auswahl eines Autopilot-Antriebsmodus anzeigt; ein Signal, das ein Gewicht des Fahrzeugs anzeigt; Signale, die die Geschwindigkeiten der Antriebsräder des Fahrzeugs anzeigen; ein Signal, das einen Betriebszustand eines stufenweise veränderbaren Schaltvorgangsschalters anzeigt, der anstelle des Differentialbereichs 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16) im stufenweise veränderbaren Schaltzustand (Sperrzustand) angeordnet ist, in dem der Getriebemechanismus 10 als ein stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert; ein Signal, das einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgangsschalter anzeigt, der angeordnet ist, um den Differentialbereich 11 in dem stufenlos veränderbaren Wechselzustand (Differentialzustand) zu versetzen, in dem der Getriebemechanismus 10 als das stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert; ein Signal, das eine Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors M1 (die nachstehend als „eine erste Elektromotordrehzahl N_M1" bezeichnet wird) anzeigt; ein Signal, das eine Drehzahl N_M2 des zweiten Elektromotors M2 anzeigt (die nachstehend als „zweite Elektromotordrehzahl N_M2" bezeichnet wird); und ein Signal, das einen Betrag einer elektrischen Energie SOC anzeigt, die (in einem Ladezustand einer) elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 gespeichert wird (wie in 5 gezeigt ist).
Die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 ist ferner angeordnet, um verschiedene Signale wie Steuersignale zu erzeugen, die an eine Verbrennungsmotor-Abgabesteuerungsvorrichtung 43 (die in 5 gezeigt ist) angelegt werden sollen, um die Abgabe des Verbrennungsmotors 8 zu steuern, wie ein Ansteuerungssignal, um ein Drosselstellglied 97 zum Steuern eines Öffnungswinkels θTH eines elektronischen Drosselventils 96 anzusteuern, das in einer Saugleitung 96 des Verbrennungsmotors 8 angeordnet ist, ein Signal zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzbetrags durch eine Kraftstoffein spritzvorrichtung 98 in die Saugleitung 95 oder Zylinder des Verbrennungsmotors 8, ein Signal, das an eine Zündvorrichtung 99 angelegt werden soll, um die Zündzeitsteuerung des Verbrennungsmotors 8 zu steuern, und ein Signal, um einen Überladedruck des Verbrennungsmotors 8 anzupassen; ein Signal zum Betreiben der elektrischen Klimaanlage; Signale zum Betreiben der Elektromotoren M1 und M2; ein Signal zum Betreiben einer Schaltbereichsanzeige zum Anzeigen der ausgewählten Betriebs- oder Schaltposition des Schalthebels 48; ein Signal zum Betreiben einer Zähnezahlverhältnisanzeige zum Anzeigen des Zähnezahlverhältnisses; ein Signal zum Betreiben einer Schneemodusanzeige zum Anzeigen der Auswahl des Schneeantriebsmodus; ein Signal zum Betreiben eines ABS-Stellglieds zum Antiblockierbremsen der Räder; ein Signal zum Betreiben einer M-Modusanzeige zum Anzeigen der Auswahl des M-Modus; Signal zum Betreiben von magnetspulenbetriebenen Ventilen, die in einer Hydrauliksteuerungseinheit 42 (die in 5 gezeigt ist) beinhaltet sind; die angeordnet ist, um die hydraulischen Stellglieder der hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen des Differentialbereichs 11 und des Automatikgetriebebereichs 20 zu steuern; ein Signal zum Ansteuern einer elektrisch betriebenen Ölpumpe, die als eine hydraulische Druckquelle für die hydraulische Steuerungseinheit 42 verwendet wird; ein Signal zum Ansteuern einer elektrischen Heizung; und ein Signal, das an einen Reisegeschwindigkeitssteuerungscomputer angelegt werden kann.
5 ist ein funktionales Blockdiagramm zur Erläuterung der Hauptsteuerungsfunktionen der elektronischen Steuerungsvorrichtung 40. Eine stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54, die in 5 gezeigt ist, ist angeordnet, um zu bestimmen, ob ein Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 stattfinden soll, d. h. um die Zahnradposition bestimmen, in die der Automatikgetriebebereich 20 geschaltet werden soll. Diese Bestimmung wird auf Basis einer Fahrzeugzustand in der Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und eines Abgabedrehmoments T_OUT des Automatikgetriebebereichs 20 und gemäß eines Schaltgrenzlinien-Kennfelds (einem Schaltsteuerungskennfeld oder einer -beziehung) vorgenommen, das in einer Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und Hochschaltgrenzlinien darstellt, die durch durchgehende Linien in 6 angezeigt sind, und Zurückschaltgrenzlinien, die durch eine strichpunktierte Link in 6 angezeigt sind. Die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 erzeugt Befehle (Schaltbefehle oder einen Hydrauliksteuerungsbefehl), die an die hydraulische Steuerungseinheit 42 angelegt werden sollen, um die jeweils zwei hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen (mit Ausnahme der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0) wahlweise ein- und auszurücken, um die bestimmte Zahnradposition des Automatikgetriebebereichs 20 gemäß der Tabelle von 2 einzurichten. Genauer gesagt befiehlt die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 der Hydrauliksteuerungseinheit 42, die magnetspulenbetriebenen Ventile zu steuern, die in der Hydrauliksteuerungseinheit 42 beinhaltet sind, um die entsprechenden hydraulischen Stellglieder zu aktivieren, um gleichzeitig eine der beiden Reibungskupplungsvorrichtungen auszurücken und die andere Reibungskupplungsvorrichtung einzurücken, um die Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgänge des Automatikgetriebebereichs 20 zu bewirken.
Eine Hybridsteuerungseinrichtung 52 funktioniert als eine stufenlos veränderbare Steuerungseinrichtung und ist angeordnet, um den Verbrennungsmotor 8 zu steuern, der in einem Betriebsbereich mit hoher Effizienz betrieben werden soll, und um den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor M1, M2 zu steuern, um einen Teil der Antriebskräfte, die durch den Verbrennungsmotor 8 und den zweiten Elektromotor M2 erzeugt werden, und eine Reaktionskraft, die durch den ersten Elektromotor M1 während seines Betriebs als Elektrogenerator erzeugt wird, zu optimieren, um dadurch das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 zu steuern, der als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe arbeitet, während der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, d. h. während der Differentialbereich 11 in den Differentialzustand versetzt wird. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 berechnet beispielsweise eine Soll-(erforderliche) Fahrzeugleistungsabgabe bei der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs auf Basis des Betriebswinkels A_CC des Fahrpedals, der als eine vom Fahrer angeforderte Fahrzeugleistungsabgabe und Fahrzeugfahrgeschwindigkeit V verwendet wird, und berechnet eine Soll-Gesamtfahrzeugleistungsabgabe auf Basis der berechneten Soll-Fahrzeugleistungsabgabe und des Soll-Betrags der Erzeugung einer elektrischen Energie durch den ersten Elektromotor M1. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 berechnet eine Soll-Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8, um die berechnete Soll-Gesamtfahrzeugleistungsabgabe zu erhalten, während ein Leistungsübertragungsverlust, eine auf die verschiedenen Vorrichtungen im Fahrzeug einwirkende Last, ein unterstützendes Drehmoment, das durch den zweiten Elektromotor M2 erzeugt wird, etc. berücksichtigt wird. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 steuert die Drehzahl N_E und das Drehmoment T_E des Verbrennungsmotors 8, um die berechnete Soll-Verbrennungsmotorleistungsabgabe und den Betrag der Erzeugung der elektrischen Energie durch den ersten Elektromotor M1 zu erhalten.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist angeordnet, um die Hybridsteuerung zu implementieren, während die gegenwärtig ausgewählte Zahnradposition des Automatikgetriebebereichs 20 berücksichtigt wird, um die Fahrbarkeit des Fahrzeugs und die Kraftstoffersparnis des Verbrennungsmotors 8 zu verbessern. In der Hybridsteuerung wird der Differentialbereich 11, um als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu funktionieren, für eine optimale Koordination der Verbrennungsmotordrehzahl N_E und der Fahrzeuggeschwindigkeit V für einen effizienten Betrieb des Verbrennungsmotors 8, und der Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18, die durch die ausgewählte Zahnradposition des Getriebebereichs 20 bestimmt wird, gesteuert. Das heißt, die Hybridsteuerungseinrichtung 52 bestimmt einen Sollwert des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10, so dass der Verbrennungsmotor 8 gemäß einer gespeicherten höchsten Kraftstoffersparniskurve (Kraftstoffersparniskennfeld oder -beziehung), die in einer Speichereinrichtung gespeichert wird und durch eine gestrichelte Linie in 7 angezeigt wird, betrieben wird. Der Sollwert des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 erlaubt, dass das Verbrennungsmotordrehmoment T_E und die Drehzahl N_E so gesteuert werden können, dass der Verbrennungsmotor 8 eine Leistungsabbgabe bereitstellt, die zum Erhalten der Soll-Fahrzeugleistungsabgabe (Soll-Gesamtfahrzeugleistungsabgabe oder erforderliche Fahrzeugantriebskraft) erforderlich ist. Die höchste Kraftstoffersparniskurve wird empirisch erhalten, um sowohl die gewünschte Betriebseffizienz als auch die höchste Kraftstoffersparnis des Verbrennungsmotors 8 zufriedenzustellen, und ist in einem zweidimensio nalen Koordinatensystem definiert, das durch eine Achse der Verbrennungsmotordrehzahl N_E und eine Achse des Abgabedrehmoments T_E des Verbrennungsmotors 8 (Verbrennungsmotordrehmoment Te) definiert ist. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 steuert das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11, um den Sollwert des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu erhalten, so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gesteuert werden kann, beispielsweise zwischen 13 und 0,5.
In der Hybridsteuerung steuert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 einen Inverter 58, so dass die elektrische Energie, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, einer elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 und dem zweiten Elektromotor M2 durch den Inverter 58 zugeführt wird. Das heißt, dass ein Hauptanteil der Antriebskraft, die durch den Verbrennungsmotor 8 erzeugt wird, an das Leistungsübertragungselement 18, mechanisch übertragen wird, während der verbleibende Anteil der Antriebskraft durch den ersten Elektromotor M1 verbraucht wird, um diesen Anteil in elektrische Energie umzuwandeln, die durch den Inverter 58 dem zweiten Elektromotor M2 zugeführt wird, so dass der zweite Elektromotor M2 mit der zugeführten elektrischen Energie betrieben wird, um eine mechanische Energie zu erzeugen, die an das Leistungsübertragungselement 18 übertragen werden soll. Daher ist das Antriebssystem mit einem elektrischen Weg versehen, durch den eine elektrische Energie, die durch eine Umwandlung eines Teils einer Antriebskraft des Verbrennungsmotors 8 erzeugt wird, in mechanische Energie umgewandelt wird.
Es ist zu beachten, dass insbesondere der Automatikgetriebebereich 20 unter der Steuerung der stufenweisen veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 geschaltet wird, um sein Übersetzungsverhältnis schrittweise zu ändern, wodurch das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 schrittweise geändert wird. Das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 wird nämlich aufgrund eines Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 eher schrittweise oder nicht stufenlos als in einer stufenlosen Weise wie in einem stufenlos veränderbaren Getriebe, dessen des Übersetzungsverhältnis γ0 stufenlos geschaltet wird, geändert. Die schritt weise Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT erlaubt eine raschere Veränderung der Fahrzeugantriebskraft als die stufenlose Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT, birgt jedoch andererseits die Gefahr, einen Schaltstoß und eine Verschlechterung der Kraftstoffersparnis aufgrund eines Ausfalls bei der Steuerung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Anschluss an die höchste Kraftstoffersparniskurve zu bewirken.
Angesichts der vorstehend angeführten Tatsachen ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet, um das Übersetzungsverhältnis des Differentialbereichs 11 vor und nach einem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu ändern, um die Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT schrittweise aufgrund des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 zu reduzieren, d. h., um einen stufenlosen Übergangswechsel des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang zu bewirken. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist beispielsweise angeordnet, um das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 synchron mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu steuern, um den Veränderungsbetrag der Verbrennungsmotordrehzahl N_E infolge des Schaltvorgangs zu reduzieren, indem die elektrische CVT-Funktion (Differentialfunktion) des Differentialbereichs 11 herangezogen wird.
Genauer gesagt ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet, um das Übersetzungsverhältnis des Differentialbereichs 11 synchron mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu steuern, um die Verbrennungsmotordrehzahl N_E bei einem Wert, der nicht höher ist als eine vorbestimmte Drehzahl N_E', ungeachtet einer Veränderung der Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 (zweiter Elektromotor M2), d. h., der Eingabedrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20, die aufgrund eines Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 stattfindet, zu steuern. Die vorstehend angegebene vorbestimmte Drehzahl N_E' ist ein Sollwert des Werts der Verbrennungsmotordrehzahl N_E, der zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Differentialbereichs 11 zum Reduzieren der Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E verwendet wird, um einen stufenlosen Übergangswechsel des Gesamtüberset zungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu bewirken. Dieser Sollwert wird empirisch erhalten und im Speicher gespeichert.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist beispielsweise angeordnet, um das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebebereichs 20 um einen Betrag, der gleich dem Betrag der schrittweisen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses γ ist, synchron mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu ändern, um einen nicht stufenlosen Übergangswechsel des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern, das heißt, um die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 konstant zu halten, um dadurch eine stufenlose Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu erlauben. Diese Anordnung ist wirksam, um den Veränderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT schrittweise vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebes 20 zu reduzieren, um dadurch den Schaltstoß zu reduzieren, trotz der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebe 20 aufgrund des Schaltvorgangs. Somit funktioniert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 als Elektromotor-Steuerungseinrichtung zum Verändern der ersten Elektromotordrehzahl N_M1, um eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E während eines Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 einzuschränken, ungeachtet einer Veränderung der Eingabedrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20, d. h. einer Veränderung der Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 (die nachstehend als „Leistungsübertragungselementdrehzahl N₁₈" bezeichnet wird) infolge des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20.
Unter Berücksichtigung eines anderen Aspekts wird der Verbrennungsmotor 8 im Allgemeinen mit einem stufenweise veränderbaren Getriebe betrieben wird, wenn man einer Strichpunktlinie folgt, die in 7 angezeigt ist, und mit einem stufenlos veränderbaren Getriebe, wenn man einer höchsten Kraftstoffersparniskurve folgt, die durch eine gestrichelte Linie in 7 angezeigt ist, oder einer Linie, die an der höchsten Kraftstoffersparniskurve näher liegt, als wenn der Verbrennungsmotor 8 mit dem stufenweise veränderbaren Getriebe betrieben wird. Dementsprechend wird das Verbrennungsmotordrehmoment T_E zum Erhalten des Soll-Fahrzeugantriebsdrehmoments (Antriebskraft) bei der Verbrennungsmotordrehzahl N_E erhalten, die der höchsten Kraftstoffersparniskurve näher steht, wenn der Verbrennungsmotor 8 mit dem stufenlos veränderbaren Getriebe betrieben wird, als wenn er mit dem stufenweise veränderbare Getriebe betrieben wird. Das bedeutet, dass das stufenlos veränderbare Getriebe einen höheren Grad an Kraftstoffersparnis erlaubt als das stufenweise veränderbare Getriebe. Daher ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet, um das Übersetzungsverhältnis γ des Differentialbereichs 11 zu steuern, so dass der Verbrennungsmotor 8 der höchsten Kraftstoffersparnislinie folgend, die durch die gestrichelte Linie in 7 angezeigt ist, betrieben wird, um eine Verschlechterung der Kraftstoffersparnis zu verhindern, trotz einer schrittweisen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebebereichs 20 aufgrund seines Schaltvorgangs. Diese Anordnung ermöglicht, dass der Getriebemechanismus 10 als Ganzes als stufenlos veränderbares Getriebe funktioniert, um dadurch eine verbesserte Kraftstoffersparnis sicherzustellen.
Wie vorstehend beschrieben ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet, um eine sogenannte „synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung" des Differentialbereichs 11 synchron mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu implementieren. Diese synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung wird in einem Moment initiiert, der durch Berücksichtigung einer Reaktionsverzögerung ab einem Moment der Bestimmung durch die stufenweise veränderbare Steuerungseinrichtung 54 eines Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 bis zu einem Moment einer Initiierung einer tatsächlichen Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebes 20, die durch Betriebsabläufe der entsprechenden hydraulisch betriebenen Reibungskupplungsvorrichtungen bewirkt werden, nämliche einer Reaktionsverzögerung bis zu einem Moment der Initiierung einer sogenannten „Trägheitsphase" bestimmt wird, in der die Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20, d. h., die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 sich im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 ändert. Die Reaktionsverzögerung wird empirisch erhal ten und im Speicher gespeichert. Alternativ initiiert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung des Differentialbereichs 11 in einem Moment der Erfassung einer Initiierung einer Ist-Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20.
Die synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung des Differentialbereichs 11 wird im Augenblick der Beendung der Trägheitsphase im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 beendet. Die Zeitdauer des Schaltvorgangs eines Automatikgetriebebereichs 20 wird z. B. empirisch erhalten und im Speicher gespeichert. Alternativ beendet die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung des Differentialbereichs 11 in einem Moment der Erfassung, dass die tatsächliche Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 auf null eingestellt worden ist.
Wie vorstehend beschrieben, implementiert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die synchrone Übersetzungsverhältnissteuerung des Differentialbereichs 11 während der Zeitdauer (Zeitlänge) der Trägheitsphase im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, beispielsweise während einer Zeitdauer, die empirisch erhalten wird, oder während einer Zeitdauer ab dem Moment der Initiierung der tatsächlichen Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 zu dem Moment der Erfassung der Nulleinstellung der tatsächlichen Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN. In anderen Worten implementiert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 den Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 in der Trägheitsphase des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 synchron mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist ferner so angeordnet, dass sie die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen konstant oder auf einem gewünschten Wert hält, indem die Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors und/oder die Drehzahl N_M2 des zweiten Elektromotors aufgrund der elektrischen CVT-Funktion des Differentialbereichs 11 ungeachtet dessen gesteuert wird, ob das Fahrzeug stillsteht oder fährt. In an deren Worten ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 in der Lage, die Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors und/oder die Drehzahl N_M2 des zweiten Elektromotors wie gewünscht zu steuern, während die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen konstant oder bei einem gewünschten Wert gehalten wird.
Um beispielsweise die Verbrennungsmotordrehzahl N_E während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs zu erhöhen, erhöht die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die Betriebsdrehzahl N_M1 des ersten Elektromotors M1, da die Leistungsübertragungselementdrehzahl N₁₈ durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V (Geschwindigkeit der Antriebsräder 38) bestimmt wird, wie aus dem kollinearen Diagramm von 8 hervorgeht. Um die Verbrennungsmotordrehzahl N_E während eines Schaltbetriebs des Automatikgetriebebereichs 20 im Wesentlichen konstant zu halten, ändert die Hybridsteuerungseinrichtung 52 die Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Veränderung der Drehzahl des zweiten Elektromotors N_M2, die durch den Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 bewirkt wird, während die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 beinhaltet eine Verbrennungsmotorabgabesteuerungseinrichtung, die funktioniert, um den Verbrennungsmotor 8 zu steuern, um eine erforderliche Leistungsabgabe bereitzustellen, indem das Drosselstellglied 97 gesteuert wird, um das elektronische Drosselventil 96 zu öffnen und zu schließen, und indem eine Kraftstoffeinspritzmenge und ein -zeitpunkt durch die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung 98 in den Verbrennungsmotor 8 und/oder der Zündsteuerzeitpunkt des Zünders durch die Zündvorrichtung 99, alleine oder in Kombination, gesteuert wird. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist beispielsweise im Wesentlichen angeordnet, um das Drosselstellglied 97 auf Basis des Betriebswinkels A_CC des Fahrpedals und gemäß einer vorbestimmten gespeicherten Beziehung (nicht gezeigt) zwischen dem Arbeitswinkel A_CC und dem Öffnungswinkel θ_TH des elektronischen Drosselventils 96 zu steuern, so dass der Öffnungswinkel θ_TH mit einer Vergrößerung des Betrags A_CC des Betriebswinkels zunimmt. Die Verbrennungsmotorabgabe-Steuerungsvorrichtung 43 steuert das Drosselstellglied 7, um das elektronische Drosselventil 96 zu öffnen und zu schließen, steuert die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98, um die Kraftstoffeinspritzung zu steuern, und steuert die Zündvorrichtung 99, um den Zündsteuerzeitpunkt des Zünders zu steuern, um dadurch das Drehmoment des Verbrennungsmotor 8 gemäß den Befehlen zu steuern, die von der Hybridsteuerungseinrichtung 52 empfangen werden.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist in der Lage, einen Elektromotoransteuerungsmodus zum Ansteuern des Fahrzeugs durch den Elektromotor einzurichten, indem die elektrische CVT-Funktion (Differentialfunktion) des Differentialbereichs 11 genutzt wird, ungeachtet dessen, ob der Verbrennungsmotor 8 sich in dem nicht betriebenen Zustand oder im Leerlaufzustand befindet. Eine durchgehende Linie A in 6 stellt ein Beispiel einer Grenzlinie dar, die einen Verbrennungsmotorantriebsbereich und einen Elektromotorantriebsbereich definiert, um die Fahrzeug-Antriebsleistungsquelle zum Starten und Antreiben (nachstehend allgemein als „Fahrbetrieb" bezeichnet) des Fahrzeugs zwischen dem Verbrennungsmotor 8 und dem Elektromotor (z. B. zweitem Elektromotor M2) zu schalten. In anderen Worten ist der Fahrzeugantriebsmodus zwischen einem sogenannten „Verbrennungsmotorantriebsmodus" entsprechend dem Verbrennungsmotorantriebsbereich, in dem das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor, der als die Antriebsleistungsquelle verwendet wird, gestartet und angetrieben wird, und dem sogenannten „Elektromotorantriebsmodus" entsprechend dem Elektromotorantriebsbereich, in dem das Fahrzeug mit dem zweiten Elektromotor M2, der als die Antriebsleistungsquelle verwendet wird, angetrieben wird, schaltbar. Eine vorbestimmte gespeicherte Beziehung, die die Grenzlinie (durchgehende Linie A) von 6 zum Schalten zwischen dem Verbrennungsmotorantriebsmodus und dem Elektromotorantriebsmodus darstellt, ist ein Beispiel eines Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfelds (Antriebsleistungsquellen-Kennfeld) in einem zweidimensionalen Koordinatensystem, das durch Steuerparameter in der Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einem auf die Antriebskraft bezogenen Wert in der Form des Abgabedrehmoments T_OUT definiert ist. Dieses Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld ist in der Speichereinrichtung 56 zusammen mit dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld (Schaltkennfeld) gespeichert, das durch durchgehende Linien und Strichpunktlinien in 6 angezeigt ist.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 bestimmt, ob der Fahrzeugzustand sich im Elektromotorantriebsbereich oder Verbrennungsmotorantriebsbereich befindet, und richtet den Elektromotorantriebsmodus oder Verbrennungsmotorantriebsmodus ein. Diese Bestimmung erfolgt auf Basis des Fahrzeugzustands, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das erforderliche Abgabedrehmoment T_OUT dargestellt wird, und gemäß dem Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld von 6. Wie aus 6 hervorgeht, wird der Elektromotorantriebsmodus im Allgemeinen durch die Hybridsteuerungseinrichtung 52 eingerichtet, wenn das Abgabedrehmoment T_OUT sich in einem verhältnismäßig niedrigen Bereich befindet, in dem die Verbrennungsmotoreffizienz verhältnismäßig niedrig ist, nämlich wenn das Verbrennungsmotordrehmoment T_E sich in einem verhältnismäßig niedrigen Bereich befindet, oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V sich in einem verhältnismäßig niedrigen Bereich befindet, d. h. wenn die Fahrzeuglast verhältnismäßig gering ist. Normalerweise wird daher das Fahrzeug im Elektromotorantriebsmodus gestartet, und nicht im Verbrennungsmotorantriebsmodus. Wenn sich der Fahrzeugzustand beim Starten des Fahrzeugs außerhalb des durch das Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld von 6 definierten Elektromotorantriebsbereichs infolge eines Anstiegs des erforderlichen Abgabedrehmoments Tout oder Verbrennungsmotordrehmoments T_E aufgrund einer Betätigung des Fahrpedals 45 befindet, kann das Fahrzeug im Verbrennungsmotorantriebsmodus gestartet werden.
Zum Verringern eines Nachlaufens des Verbrennungsmotors 8 in dessen nicht betriebenem Zustand und zur Verbesserung der Kraftstoffersparnis im Elektromotorantriebsmodus ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet, um die Verbrennungsmotordrehzahl N_E auf null oder nach Bedarf im Wesentlichen auf null zu halten, und zwar mit Hilfe der elektrischen CVT-Funktion (Differentialfunktion) des Differentialbereichs 11, d. h. durch Steuern des Differentialbereichs 11, um dessen elektrische CVT-Funktion (Differentialfunktion) auszuführen, so dass die Drehzahl 1 des ersten Elektromotors so gesteuert wird, dass sie uneingeschränkt mit einer negativen Drehzahl N_M1 gedreht wird.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist ferner in der Lage, einen sogenannten „Antriebskraftunterstützungs"-Betrieb (Drehmomentunterstützungsbetrieb) zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 8 auszuführen, indem eine elektrische Energie vom ersten Elektromotor M1 oder der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 dem zweiten Elektromotor M2 zugeführt wird, so dass der zweite Elektromotor M2 betrieben wird, um an die Antriebsräder 38 ein Antriebsdrehmoment zu übertragen. Somit kann der zweite Elektromotor M2 zusätzlich zum Verbrennungsmotor 8 im Verbrennungsmotorantriebsmodus verwendet werden.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist angeordnet, um den Verbrennungsmotor 8 mit Hilfe der elektrischen CVT-Funktion des Differentialbereichs 11 in einem betriebenen Zustand zu halten, ungeachtet dessen, ob das Fahrzeug stillsteht oder bei relativ geringer Geschwindigkeit fährt. Wenn der erste Elektromotor M1 betrieben werden soll, um die elektrische Energiespeichervorrichtung 60 während des Stillstands des Fahrzeugs aufzuladen, kann, um die elektrische Energiespeichervorrichtung 60 zu laden, wobei der elektrische Energiebetrag SOC, der in der Speichervorrichtung 60 gespeichert ist, reduziert ist, die Drehzahl N_E des Verbrennungsmotors 8, der betrieben wird, um den ersten Elektromotor M1 bei einer relativen hohen Drehzahl zu betreiben, auf einem ausreichend hohen Niveau beibehalten werden, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 8 an sich zu ermöglich, und zwar mit Hilfe der Differentialfunktion des Leistungsverteilungsmechanismus 16, selbst während die Betriebsgeschwindigkeit des zweiten Elektromotors M2, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird, null (im Wesentlichen null) ist, wenn das Fahrzeug stillsteht.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist ferner angeordnet, um den ersten Elektromotor M1 in einen Nichtlastzustand zu versetzen, indem ein elektrischer Strom, der von der elektrischen Energiespeichervorrichtung 60 an den ersten Elektromotor M1 durch den Inverter 58 angelegt wird, abgestellt wird. Wenn der erste Elektromotor M1 in den Nichtlastzustand versetzt wird, wird dem ersten Elektromotor M1 erlaubt, sich frei drehen zu können, und der Differentialbereich wird in einen Zustand versetzt, der dem Leistungsabschaltzustand ähnlich ist, indem die Leistung nicht durch den Leis tungsübertragungsweg innerhalb des Differentialbereichs 11 übertragen werden kann, und es vom Differentialbereich 11 kann keine Leistungsabgabe erzeugt werden kann. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist nämlich angeordnet, um den ersten Elektromotor M1 in den Nichtlastzustand zu versetzten, um dadurch den Differentialbereich 11 in einen neutralen Zustand zu versetzen, in dem der Leistungsübertragungsweg elektrisch abgeschaltet ist.
Eine Hochgeschwindigkeitsgang-Bestimmungseinrichtung 62 ist angeordnet, um auf Basis des Fahrzeugzustands und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld, das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und das in 6 beispielhaft angezeigt ist, zu bestimmen, ob die Zahnradposition, in die der Getriebemechanismus 10 geschaltet werden soll, eine Hochgeschwindigkeitsgang-Zahnradposition ist, beispielsweise die fünfte Zahnradposition. Diese Bestimmung erfolgt durch Bestimmen, ob die Zahnradposition, die durch die stufenweise veränderbare Schaltsteuereinrichtung 54 ausgewählt wird, die fünfte Zahnradposition ist oder nicht, um zu bestimmen, ob die Schaltkupplung C0 oder die Bremse B0 eingerückt werden soll, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand zu versetzen.
Eine Schaltsteuerungseinrichtung 50 ist angeordnet, um den Getriebemechanismus 10 selektiv zwischen dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand oder dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand, d. h. zwischen dem Differentialzustand und dem Sperrzustand, zu schalten, indem die Kupplungsvorrichtungen (Schaltkupplung C0 und Bremse B0) auf Basis des Fahrzeugzustands ein- und ausgerückt werden. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 ist beispielsweise angeordnet, um auf Basis des Fahrzeugzustands, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das erforderliche Leistungsabgabedrehmoment Tour dargestellt wird, und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld (Schaltsteuerungskennfeld oder -beziehung), das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und durch eine Zweipunktstrichlinie in 6 beispielhaft angezeigt ist, zu bestimmen, ob der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 (Differentialbereich 11) geändert werden soll, nämlich ob der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, oder im stufenweise veränderbaren Schaltbereich, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand zu versetzen. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 versetzt den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand oder den stufenweise veränderbaren Schaltzustand, abhängig davon, ob der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich oder im stufenweise veränderbaren Schaltbereich befindet. Somit begrenzt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 die elektrisch gesteuerte Differentialfunktion des Differentialbereich 11, indem der Differentialbereich 11 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, indem die Schaltkupplung C0 und/oder die Schaltbremse B0 gesteuert wird. Das heißt, dass die Schaltsteuerungseinrichtung 50 als Differentialbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen des Betriebs des Differentialbereichs 11 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert.
Wenn genauer gesagt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 bestimmt, dass der Fahrzeugzustand sich im stufenweise veränderbaren Schaltbereich befindet, sperrt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 die Hybridsteuerungseinrichtung 52, um eine Hybridsteuerung oder eine stufenlos veränderbare Schaltsteuerung zu implementieren, und ermöglicht der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54, eine vorbestimmte stufenweise veränderbare Schaltsteuerung zu implementieren, bei der der Getriebebereich 20 gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld, das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und in 6 mittels eines Beispiels angezeigt ist, automatisch geschaltet wird. 2 zeigt Kombinationen der Einrückvorgänge der hydraulisch betätigten Reibungskupplungsvorrichtungen C0, C1, C2, B0, B1, B2 und B3 an, die in der Speichereinrichtung 56 gespeichert sind und die selektiv zum automatischen Schalten des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet werden. Im stufenweise veränderbaren Schaltzustand funktioniert der Getriebemechanismus 10, der durch den Differentialbereich 11 und den Automatikgetriebebereich 20 gebildet wird, insgesamt als ein sogenanntes stufenweise veränderbares Automatikgetriebe, das gemäß der Tabelle von 2 automatisch geschaltet wird.
Wenn beispielsweise die Hochgeschwindigkeitsgang-Bestimmungseinrichtung 62 bestimmt hat, dass der Getriebemechanismus 10 in die fünfte Zahnradposition geschaltet werden soll, befiehlt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der Hydrauliksteuerungseinheit 42, die Schaltkupplung C0 auszurücken und die Schaltbremse B0 einzurücken, um dem Differentialbereich 11 zu ermöglichen, beispielsweise als ein Hilfsgetriebe mit einem festen Übersetzungsverhältnis γ0 von 0,7 zu funktionieren, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt in eine Hochgeschwindigkeitsgang-Zahnradposition, eine sogenannte „Schnellgangposition" mit einem Übersetzungsverhältnis γ0 von weniger als 1,0 versetzt wird. Wenn die Hochgeschwindigkeitsgang-Bestimmungseinrichtung 62 nicht bestimmt hat, dass der Getriebemechanismus 10 in die fünfte Zahnradposition geschaltet werden soll, befiehlt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der Hydrauliksteuerungseinheit 42, die Schaltkupplung C0 einzurücken und die Schaltbremse B0 auszurücken, um dem Differentialbereich 11 zu ermöglichen, beispielsweise als ein Hilfsgetriebe mit einem festen Übersetzungsverhältnis γ0 von 1,0 zu funktionieren, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt in eine drehzahlreduzierende Zahnradposition mit einem Übersetzungsverhältnis γ0 von nicht weniger als 1,0 versetzt wird. Wenn somit der Getriebemechanismus 10 durch die Schaltteuerungseinrichtung 50 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand geschaltet wird, wird der Differentialbereich 11, der als Hilfsgetriebe betreibbar ist, unter der Steuerung der Schaltsteuerungseinrichtung 50 in eine ausgewählte von zwei Zahnradpositionen versetzt, während der Automatikgetriebebereich 20, der mit dem Differentialbereich 11 seriell verbunden ist, als ein stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt als das sogenannte stufenweise veränderbare Automatikgetriebe funktioniert.
Wenn die Schaltsteuerungseinrichtung 50 bestimmt hat, dass der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, befielt hingegen die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der Hydrauliksteuerungseinheit 42, sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Bremse B0 auszurücken, um den Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu versetzen. Gleichzeitig ermöglicht die Schaltsteuerungseinrichtung 50 der Hybridsteuerungseinrichtung 52, die Hybridsteuerung zu implementieren, und befiehlt der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54, eine vorbestimmte der Zahnradpositionen auszuwählen und zu halten, oder um dem Automatikgetriebebereich 20 zu ermöglichen, gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld, das im Kennfeldspeicher 56 gespeichert und in 6 beispielhaft angezeigt ist, automatisch geschaltet zu werden. In letzterem Fall implementiert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 die automatische Schaltsteuerung durch geeignetes Auswählen von Kombinationen von Betriebszuständen der Reibungskupplungsvorrichtungen, die in der Tabelle von 2 angezeigt sind, wobei Kombinationen ausgenommen sind, die das Einrücken der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 beinhalten. Somit funktioniert der Differentialbereich 11, der unter der Steuerung der Schaltsteuerungseinrichtung 50 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand geschaltet worden ist, als das stufenlos veränderbare Getriebe, während der Automatikgetriebebereichs 20, der mit dem Differentialbereich 11 seriell verbunden ist, als das stufenweise veränderbare Getriebe funktioniert, so dass der Getriebemechanismus 10 eine ausreichend Fahrzeugantriebskraft derart bereitstellt, dass die Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20, der in eine der ersten bis vierten Zahnradpositionen versetzt ist, nämlich die Drehzahl N₁₈ des Leistungsübertragungselements 18 kontinuierlich geändert wird, so dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus 10, wenn der Getriebebereich 20 in eine dieser Zahnradpositionen versetzt ist, über einen vorbestimmten Bereich stufenlos veränderbar ist. Dementsprechend ist das Übersetzungsverhältnis γ0 des Automatikgetriebebereichs 20 über den zueinander benachbarten Zahnradpositionen stufenlos veränderbar, wodurch das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 stufenlos veränderbar ist.
Es erfolgt eine ausführliche Beschreibung der Kennfelder von 6. Das Schaltgrenzlinien-Kennfeld (Schaltsteuerungskennfeld oder -beziehung), das in 6 beispielhaft gezeigt und in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist, wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob der Automatikgetriebebereich 20 geschaltet werden soll, und ist in einem zweidimensionalen Koordinatensystem durch Steuerungsparameter definiert, die aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem auf die Antriebskraft bezogenen Wert in der Form des erforderlichen Abgabedrehmoments T_OUT bestehen. In 6 zeigen die durchgehenden Linien die Hochschaltgrenzlinien an, während die Einpunktstrichlinien die Zurückschaltgrenzlinien darstellen.
Die unterbrochenen Linien in 6 stellen die obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 und die obere Abgabedrehmomentgrenze T1 dar, die für die Schaltsteuerungseinrichtung 50 verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Fahrzeugzustand sich im stufenweise veränderbaren Schaltbereich oder stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet. In anderen Worten stellen die gestrichelten Linien eine Hochgeschwindigkeitslauf-Grenzlinie dar, die die obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 anzeigt, über der bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug sich in einem Hochgeschwindigkeitslaufzustand befindet, und eine Hochabgabelauf-Grenzlinie, die die obere Abgabedrehmomentgrenze T1 des Abgabedrehmoments T_OUT des Automatikgetriebebereichs 20 anzeigt, über der bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug sich in einem Hochabgabelaufzustand befindet. Das Abgabedrehmoment T_OUT ist ein Beispiel des auf die Antriebskraft bezogenen Werts, der sich auf die Antriebskraft des Hybridfahrzeugs bezieht. 6 zeigt zudem Zweipunktstrichlinien, die in Bezug auf die gestrichelten Linien um einen geeigneten Betrag einer Steuerungshysterese zum Bestimmen versetzt ist, ob der stufenweise veränderbare Zustand in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand oder umgekehrt geändert worden ist. Somit bilden die gestrichelten Linien und die Zweipunktstrichtlinien von 6 das gespeicherte Schaltgrenzlinien-Kennfeld (Schaltsteuerungskennfeld oder -beziehung), das durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50 verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Fahrzeugzustand sich im stufenweise veränderbaren Schaltbereich oder stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet, abhängig davon, ob die Steuerungsparameter in der Form der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Abgabedrehmoments T_OUT höher sind als die vorbestimmten oberen Grenzwerte V1, T1. Das Schaltgrenzlinien-Kennfeld kann in der Speichereinrichtung 56 zusammen mit dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld gespeichert sein. Das Schaltgrenzlinien-Kennfeld kann zumindest entweder die obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 oder die obere Abgabedrehmomentgrenze T1 oder zumindest entweder die Fahrzeuggeschwindigkeit V oder das Abgabedrehmoment T_OUT als zumindest einen Parameter verwenden.
Das vorstehend beschriebene Schaltgrenzlinien-Kennfeld, die Schaltgrenzlinien und das Antriebsleistungsquellen-Schaltkennfeld können durch gespeicherte Gleichungen zum Vergleich der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit V mit dem Grenzwert V1 und Vergleich des Ist-Abgabedrehmoments T_OUT mit dem Grenzwert T1 ersetzt werden. In diesem Fall schaltet die Schaltsteuerungseinrichtung 50 den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise verstellbaren Schaltzustand durch Einrücken der Schaltbremse B0, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit V die Obergrenze V1 überschritten hat, oder durch Einrücken der Schaltkupplung C0, wenn das Abgabedrehmoment T_OUT des Automatikgetriebebereichs 20 die Obergrenze T1 überschritten hat.
Selbst wenn der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet, kann die Schaltsteuerungseinrichtung 50 angeordnet sein, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, und zwar bei Erfassung einer beliebigen Funktionsstörung oder Verschlechterung der elektrischen Komponenten wie der Elektromotoren, die betreibbar sind, um den Differentialbereich 11 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu betreiben. Zu diesen elektrischen Komponenten gehören Komponenten wie der erste Elektromotor M1, der zweite Elektromotor M2, der Inverter 58, die elektrische Energiespeichervorrichtung 60 und diese Komponenten verbindende, elektrische Leitungen, die dem elektrischen Weg zugeordnet sind, durch den eine elektrische Energie, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, in eine mechanische Energie umgewandelt wird. Die Funktionsverschlechterung der Komponenten kann durch eine Funktionsstörung oder einen Temperaturabfall bewirkt werden.
Der vorstehend angezeigte, auf die Antriebskraft bezogene Wert ist ein Parameter, der der Antriebskraft des Fahrzeugs entspricht, bei dem es sich um das Abgabedrehmoment T_OUT des Automatikgetriebebereichs 20, das Verbrennungsmotorabgabedrehmoment T_E oder einen Beschleunigungswert G des Fahrzeugs sowie ein Antriebsdrehmoment oder eine Antriebskraft der Antriebsräder 38 handeln kann. Der Parameter kann sein ein tatsächlicher Wert sein, der auf der Basis des Betriebswinkels A_CC des Fahrpedals 45 oder des Öffnungswinkels des Drosselventils (oder Ansaugluftmenge, Kraftstoff-Luftverhältnis oder Kraftstoffeinspritzmenge) und der Verbrennungsmotordrehzahl N_E; oder eines beliebigen der geschätzten Werte des erforderlichen (Soll-)Verbrennungsmotordrehmoments T_E, des erforderlichen (Soll-)Abgabedrehmoments Tour des Getriebebereichs 20 und der erforderlichen Fahrzeugantriebskraft berechnet wird, die auf Basis des Betriebswinkels A_CC des Fahrpedals 45 oder des Öffnungswinkels des Drosselventils berechnet werden. Das vorstehend beschriebene Fahrzeugantriebsdrehmoment kann auf Basis von nicht nur dem Abgabedrehmoment Tour, sondern auch dem Verhältnis der Differentialgetriebevorrichtung 36 und des Radius der Antriebsräder 38 berechnet werden, oder es kann direkt durch einen Drehmomentsensor oder dergleichen erfasst werden.
Die obere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze V1 wird beispielsweise bestimmt, so dass der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, während das Fahrzeug sich im Hochgeschwindigkeitslaufzustand befindet. Diese Bestimmung ist wirksam zum Reduzieren einer Möglichkeit der Verschlechterung der Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs, wenn der Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt würde, während das Fahrzeug sich im Hochgeschwindigkeitslaufzustand befindet. Die obere Abgabedrehmomentgrenze T1 wird hingegen abhängig von den Betriebskennlinien des ersten Elektromotors M1, der kleine Abmessungen aufweist und dessen maximale elektrische Energieabgabe relativ verringert wird, bestimmt, so dass das Reaktionsdrehmoment des ersten Elektromotors M1 nicht so groß ist, wenn die Verbrennungsmotorabgabe im hohen Abgabelaufzustand des Fahrzeugs verhältnismäßig hoch ist.
Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Schaltgrenzlinien-Kennfeld (Schaltsteuerungskennfeld oder -beziehung) gezeigt, das in der Speichereinrichtung 56 gespeichert ist und die Verbrennungsmotorabgabelinien definiert, die als Grenzlinien dienen, die durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50 verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Fahrzeugzustand sich im stufenweise veränderbaren oder stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet. Die Verbrennungsmotorabgabelinien sind durch Steuerungspa rameter in der Form der Verbrennungsmotordrehzahl N_E und des Verbrennungsmotordrehmoments N_T definiert. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 kann das Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 anstelle des Schaltgrenzlinien-Kennfelds von 6 heranziehen, um auf Basis der Verbrennungsmotordrehzahl N_E und des Verbrennungsmotordrehmoments T_E zu bestimmen, ob der Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren oder stufenweise veränderbaren Schaltbereich befindet. Das Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 kann auf dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 basieren. In anderen Worten können die gestrichelten Linien in 6 auf Basis der Beziehung (Kennfeld) von 8 in dem zweidimensionalen Koordinatensystem, das durch die Steuerungsparameter für die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Abgabedrehmoment T_OUT definiert ist, bestimmt werden.
Der stufenweise veränderbaren Schaltbereich, der durch das Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 6 definiert ist, ist als ein hoher Drehmomentantriebsbereich definiert ist, in dem das Abgabedrehmoment T_OUT nicht geringer ist als die vorbestimmte Obergrenze T1, oder als ein hoher Drehzahlantriebsbereich, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht geringer ist als die vorbestimmte Obergrenze V1. Dementsprechend wird die stufenweise veränderbare Schaltsteuerung implementiert, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors 8 verhältnismäßig hoch ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V verhältnismäßig hoch ist, während die stufenlos veränderbare Schaltsteuerung implementiert wird, wenn das Drehmoment des Verbrennungsmotors 8 verhältnismäßig niedrig ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 8 verhältnismäßig niedrig ist, d. h., wenn der Verbrennungsmotor 8 sich in einem normalen Abgabezustand befindet.
Desgleichen ist der stufenweise veränderbare Schaltzustand, der durch das Schaltgrenzlinien-Kennfeld von 8 definiert ist, als ein hoher Drehmomentantriebsbereich definiert, in dem das Verbrennungsmotordrehmoment T_E nicht geringer ist als die vorbestimmte Obergrenze TE1, oder als ein hoher Drehzahlantriebsbereich, in dem die Verbrennungsmotordrehzahl N_E nicht geringer ist als die vorbestimmte Obergrenze NE1, oder alternativ als ein hoher Abgabeantriebsbereich definiert ist, in dem die Abgabe des Verbrennungsmotor 8, die auf Basis des Verbrennungsmotordrehmoments N_T und der Drehzahl N_E berechnet wird, nicht unter einer vorbestimmten Grenze liegt. Dementsprechend wird die stufenweise veränderbare Schaltsteuerung implementiert, wenn das Drehmoment T_E, die Drehzahl N_E oder die Abgabe des Verbrennungsmotors 8 vergleichsweise hoch ist, während die stufenlos veränderbare Schaltsteuerung implementiert wird, wenn das Drehmoment T_E, die Drehzahl N_E oder die Abgabe des Verbrennungsmotors 8 verhältnismäß9g niedrig sind, d. h. wenn der Verbrennungsmotor 8 sich im normalen Abgabezustand befindet. Die Grenzlinien des Schaltgrenzlinienschalt-Kennfelds von 8 können als hohe Drehzahlschwellwertlinien oder hohe Verbrennungsmotorabgabeschwellwertlinien betrachtet werden, die die Obergrenze der Fahrzeuggeschwindigkeit V oder der Verbrennungsmotorabgabe definieren.
In der vorstehend beschriebenen, vorliegenden Ausführungsform wird der Getriebemechanismus 10 in einem Fahrzustand des Fahrzeugs mit niedriger oder mittlerer Drehzahl oder in einem Fahrzustand des Fahrzeugs mit geringer oder mittlerer Abgabe in den stufenlos veränderbaren Schaltbereich versetzt wird, wodurch eine hoher Grad an Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs sichergestellt wird. Bei einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs mit hoher Drehzahl bei der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die höher ist als die Obergrenze V1, wird der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt, in dem die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 an die Antriebsräder 38 vorwiegend durch den mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen wird, so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung des Umwandlungsverlustes der mechanischen Energie in elektrische Energie verbessert wird, was der Fall sein würde, wenn der Differentialbereich 11 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert.
Auch in einem Fahrzustand des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe, wobei das Abgabedrehmoment Tour höher ist als die Obergrenze T1, wird der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt. Daher wird der Getriebemechanismus 10 nur in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V verhältnismäßig gering oder mittel ist, oder wenn die Verbrennungsmotorleistungsabgabe verhältnismäßig gering oder mittel ist, so dass die erforderliche Menge an elektrischer Energie, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, d. h. die maximale Menge an elektrischer Energie, die vom ersten Elektromotor M1 übertragen werden muss, reduziert werden kann, wodurch die erforderliche elektrische Reaktionskraft des ersten Elektromotors M1 reduziert werden kann, wodurch ermöglicht wird, die erforderlichen Abmessungen des ersten Elektromotors M1 und des zweiten Elektromotors M2 und die erforderlichen Abmessungen des Antriebssystems einschließlich dieser elektrischen Motoren zu minimieren.
Die Obergrenze TE1 wird nämlich derart bestimmt, dass der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsdrehmoment widerstehen kann, wenn die Verbrennungsmotorabgabe T_E nicht höher ist als die Obergrenze TE1, und der Differentialbereich 11 wird in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt, wenn das Fahrzeug sich im hohen Abgabelaufzustand befindet, in dem das Verbrennungsmotordrehmoment T_E höher ist die Obergrenze TE1. Im stufenweise veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11, muss der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsdrehmoment in Bezug auf das Verbrennungsmotordrehmoment T_E wie in dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Getriebebereichs 11 nicht widerstehen, wodurch ermöglicht wird, eine Verschlechterung der Dauerhaftigkeit des ersten Elektromotors M1 zu reduzieren, während eine Zunahme der erforderlichen Abmessungen verhindert wird. In anderen Worten kann die erforderliche maximale Leistungsabgabe des ersten Elektromotors M1 in der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu dessen Reaktionsdrehmomentkapazität, die dem maximalen Wert der Verbrennungsmotorabgabe T_E entspricht, verringert werden. Das heißt, dass die erforderliche maximale Leistungsabgabe des ersten Elektromotors M1 so bestimmt werden kann, dass dessen Reaktionsdrehmomentkapazität geringer ist als ein Wert, der dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E entspricht, das die Obergrenze TE1 überschreitet, so dass der erste Elektromotor M1 kleine Abmessungen aufweisen kann.
Bei der maximalen Abgabe des ersten Elektromotors M1 handelt es sich um eine Nennleistung dieses Elektromotors, die in der Betriebsumgebung des Elektromotors empirisch bestimmt wird. Die vorstehend beschriebene Obergrenze des Verbrennungs motordrehmoments T_E wird empirisch bestimmt, so dass die Obergrenze ein Wert ist, der gleich oder geringer ist als der maximale Wert des Verbrennungsmotordrehmoments T_E, und unter dem der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsdrehmoment widerstehen kann, so dass die Verschlechterung der Dauerhaftigkeit des ersten Elektromotors M1 reduziert werden kann.
Gemäß dem anderen Konzept wird der Getriebemechanismus 10 im Fahrzustand des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe, in dem der Fahrer einen stärkeren Wunsch nach verbesserter Fahrbarkeit des Fahrzeugs als nach verbesserter Kraftstoffersparnis verspürt, in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand (Schaltzustand mit festem Übersetzungsverhältnis) versetzt, und nicht in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand. In diesem Fall ändert sich die Verbrennungsmotordrehzahl N_E mit einem Hochschaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20, wodurch eine komfortable, rhythmische Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E sichergestellt wird, während der Getriebebereich 20 hochgeschaltet wird, wie in 9 angezeigt ist.
10 zeigt ein Beispiel einer manuell bedienbaren Schaltvorrichtung in der Form einer Schaltvorrichtung 46. Die Schaltvorrichtung 46 beinhaltet den vorstehend beschriebenen Schalthebel 48, der beispielsweise seitlich benachbart zum Fahrersitz angeordnet ist, und die manuell betrieben wird, um eine von einer Mehrzahl von Positionen auszuwählen, die aus einer Parkposition P zum Versetzen des Antriebssystems 10 (nämlich des Automatikgetriebebereichs 20) in einen neutralen Zustand, in dem der Leistungsübertragungsweg unterbrochen ist, wobei sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Bremse B0 in den ausgerückten Zustand versetzt sind, und gleichzeitig die Abtriebswelle 22 des Automatikgetriebebereichs 20 sich im Sperrzustand befindet; einer Rückwärtsfahrposition R zum Fahren des Fahrzeugs in der Rückwärtsrichtung; einer neutralen Position N zum Versetzen des Antriebssystems 10 in den neutralen Zustand; einer Automatik-Vorwärtsfahrschaltposition D und einer manuellen Vorwärtsfahrschaltposition M besteht.
Wenn der Schalthebel 48 in eine ausgewählte Schaltposition betätigt wird, wird ein manuelles Ventil, das in die hydraulische Steuerungseinheit 42 eingebaut ist und wirksam mit dem Schalthebel 48 verbunden wird, betätigt, um den entsprechenden Zustand der Hydrauliksteuerungseinheit 42 einzurichten. In der Automatik-Vorwärtsfahrposition D oder der manuellen Vorwärtsfahrposition M wird entweder die erste bis fünft Zahnradposition (1. bis 5.), die in der Tabelle von 2 angezeigt ist, durch elektrisches Steuern der entsprechenden magnetspulenbetriebenen Ventile, die in der hydraulischen Steuerungseinheit 42 beinhaltet sind, eingerichtet.
Bei der vorstehend angezeigten Parkposition P und der neutralen Position N handelt es sich um Nichtfahrpositionen, die gewählt werden, wenn das Fahrzeug nicht angetrieben wird, während es sich bei der vorstehend angegebenen Rückwärtsfahrposition R und den automatischen und manuellen Vorwärtsfahrpositionen D, M um Fahrpositionen handelt, die gewählt werden, wenn das Fahrzeug angetrieben wird. In den Nichtfahrpositionen P, N befindet sich der Leistungsübertragungsweg im Automatikgetriebebereichs 20 im Leistungsabschaltzustand, der eingerichtet wird, indem sowohl die Kupplungen C1 als auch C2 ausgerückt werden, wie in der Tabelle von 2 gezeigt ist. In den Fahrpositionen R, D, M befindet sich der Leistungsübertragungsweg im Automatikgetriebebereich 20 im Leistungsübertragungszustand, der durch Einrücken der ersten Kupplung C1 und/oder der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wie in der Tabelle von 2 gezeigt ist.
Genau gesagt bewirkt eine manuelle Betätigung des Schalthebels 48 aus der Parkposition P oder neutralen Position N in die Rückwärtsfahrposition R, dass die zweite Kupplung C2 eingerückt wird, um den Leistungsübertragungsweg im Automatikgetriebebereichs 20 vom Leistungsabschaltzustand in den Leistungsübertragungszustand zu schalten. Eine manuelle Betätigung des Schalthebels 48 aus der neutralen Position N in die Automatikvorwärtsfahrposition D bewirkt, das zumindest die erste Kupplung C1 eingerückt wird, um den Leistungsübertragungsweg im Automatikgetriebebereichs 20 aus dem Leistungsabschaltzustand in den Leistungsübertragungszustand zu schalten. Die Automatikvorwärtsfahrposition D sieht eine Position mit höchster Dreh zahl vor, und die Positionen „4" bis „L", die in der manuellen Vorwärtsfahrposition M auswählbar sind, sind Verbrennungsmotorbremspositionen, in denen eine Verbrennungsmotorbremse auf das Fahrzeug angewendet wird.
Die manuelle Vorwärtsfahrposition M ist in der gleichen Position wie die automatische Vorwärtsfahrposition D in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet, und ist von einer Automatikvorwärtsfahrposition D in der Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandet oder dazu benachbart. Der Schalthebel 48 wird in die manuelle Vorwärtsfahrposition M betätigt, um eine der vorstehend angegebenen Positionen „D" bis „L" auszuwählen. Genauer gesagt ist der Schalthebel 48 von der manuellen Vorwärtsfahrposition M in eine Hochschaltposition „+" und eine Zurückschaltposition „–„ beweglich, die voneinander in der Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandet sind. Jedesmal, wenn der Schalthebel 48 in die Hochschaltposition „+" oder die Rückschaltposition „–„ bewegt wird, wird die augenblicklich ausgewählte Position um eine Position geändert. Die fünf Positionen „D" bis „L" weisen jeweils unterschiedliche Untergrenzwerte eines Bereichs auf, in dem das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 automatisch veränderbar ist, d. h. jeweilige unterschiedliche geringste Werte des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT, das der höchsten Abgabedrehzahl des Getriebemechanismus 10 entspricht. Mit den fünf Positionen „D" bis „L" werden nämlich die jeweiligen unterschiedlichen Anzahlen von Geschwindigkeitspositionen (Zahnradpositionen) des Automatikgetriebebereichs 20 ausgewählt, die automatisch wählbar sind, so dass das geringste Gesamtübersetzungsverhältnis γT, das zur Verfügung steht, durch die ausgewählte Anzahl von Zahnradpositionen bestimmt wird. Der Schalthebel 48 wird durch eine Vorspanneinrichtung wie eine Feder vorgespannt, so dass der Schalthebel 48 von der Hochschaltposition „+" und der Rückschaltposition „–„ zurück zur manuellen Vorwärtsfahrposition M gesetzt wird. Die Schaltvorrichtung 46 ist mit einem Schaltpositionssensor 49 versehen, der betreibbar ist, um die augenblicklich ausgewählte Position des Schalthebels 48 zu erfassen, so dass die Signale, die die augenblicklich ausgewählte Betriebsposition des Schalthebels 48 und die Anzahl der Schaltvorgänge des Schalthebels 48 in der manuellen Vorwärtsschaltposition M anzeigen, an die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 angelegt werden.
Wenn der Schalthebel 48 in die automatische Vorwärtsfahrposition D betätigt wird, bewirkt die Schaltsteuerungseinrichtung 50 eine automatische Schaltsteuerung des Getriebemechanismus 10 gemäß dem gespeicherten Schaltgrenzlinien-Kennfeld, das in 6 angezeigt ist, und die Hybridsteuerungseinrichtung 52 bewirkt die stufenlos veränderbare Schaltsteuerung des Leistungsverteilungsmechanismus 16, während die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 eine automatische Schaltsteuerung des Automatikgetriebes 20 bewirkt. Wenn der Getriebemechanismus 10 beispielsweise in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, wird der Schaltvorgang des Getriebemechanismus 10 automatisch gesteuert wird, um eine geeignete der ersten bis fünften Zahnradposition auszuwählen, die in 2 angezeigt sind. Wenn das Antriebssystem in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, wird das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsmechanismus 16 stufenlos geändert, während der Schaltvorgang des Automatikgetriebes 20 automatische gesteuert wird, um eine geeignete der ersten bis vierten Zahnradpositionen auszuwählen, so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus so gesteuert wird, dass es innerhalb des vorbestimmten Bereichs stufenlos veränderbar ist. Die Automatikvorwärtsfahrposition D ist eine Position, die ausgewählt wird, um einen automatischen Schaltmodus (Automatikmodus) einzurichten, in dem der Getriebemechanismus 10 automatisch geschaltet wird.
Wenn der Schalthebel 48 in die manuelle Vorwärtsfahrposition M betätigt wird, wird hingegen der Schaltvorgang des Getriebemechanismus 10 durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50, die Hybridsteuerungseinrichtung 52 und die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 derart automatisch gesteuert, dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT innerhalb eines vorbestimmten Bereichs veränderbar ist, dessen Untergrenze durch die Zahnradposition, die das geringste Übersetzungsverhältnis aufweist, bestimmt wird, wobei die Zahnradposition durch die manuell ausgewählte Position der Schaltpositionen bestimmt wird. Wenn der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, wird z B. der Schaltvorgang des Getriebemechanismus 10 innerhalb des vorstehend angezeigten vorbestimmten Bereichs des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT automatisch gesteuert. Wenn der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, wird das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsmechanismus 16 stufenlos verändert, während der Schaltvorgang des Automatikgetriebes 20 automatisch gesteuert wird, um eine geeignete der Zahnradpositionen auszuwählen, deren Anzahl durch die manuell ausgewählte der Schaltpositionen bestimmt wird, so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 so gesteuert wird, dass es innerhalb des vorbestimmten Bereichs stufenlos veränderbar ist. Die manuelle Vorwärtsfahrposition M ist eine Position, die ausgewählt wird, um einen manuellen Schaltmodus (manuellen Modus) einzurichten, in dem die auswählbaren Zahnradpositionen des Getriebemechanismus 10 manuell ausgewählt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Getriebemechanismus 10 in der vorliegenden Ausführungsform mit dem Automatikgetriebebereich 20 neben dem Differentialbereich 11 versehen, und der Automatikgetriebebereich 20 führt einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 auf Basis des Laufzustands des Fahrzeugs und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld aus, wie in 6 beispielhaft gezeigt ist. Wenn der Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 ausgeführt wird, ändert sich die Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 im Verlauf des Schaltvorgangs, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V während des Schaltvorgangs konstant gehalten wird.
Genauer gesagt beinhaltet die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 eine Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 zum Ändern eines Betrags F eines Anstiegs des Überdrehen (der nachstehend als „Überdrehbetrag F" bezeichnet wird) der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 während einer jeweiligen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang derart gesteuert wird, dass die Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 sich in einer vorbestimmten, zum Reduzieren eines Schaltstoßes geeigneten Weise ändert. Der Überdrehbetrag F entspricht einem Betrag der Überlappung des Einrückdrehmoments der Kupplungsvor richtung im Ausrückvorgang und des Einrückdrehmoments der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang. Der Überdrehbetrag F nimmt mit der Zunahme des Überlappungsbetrags ab und steigt umgekehrt mit der Abnahme des Überlappungsbetrags an.
Die vorstehend beschriebene, vorbestimmte Weise der Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 beinhaltet beispielsweise eine vorbestimmte Änderungsrate N_IN' (= dN_IN/dt) der Eingangsdrehzahl N_IN während des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, wobei die vorbestimmte Änderungsrate N_IN' empirisch erhalten wird, um einen ideellen Wert der Eingangsdrehzahl N_IN einzurichten, der beispielsweise durch die Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V und das Übersetzungsverhältnis γ0 des Automatikgetriebes 20 bestimmt wird, um den besten Kompromiss zwischen einer hohen Schaltantwort mit einem relativ hohen Wert der Änderungsrate N_IN, die durch den Fahrer als angenehm empfunden werden soll, und einer geringen Schaltantwort mit einem relativ geringen Wert der Änderungsrate N_IN', die tedenziell eine einfache Reduktion des Schaltstoßes erlaubt, zu ermöglichen, nämlich, um den besten Kompromiss zwischen der Verkürzung der erforderlichen Schaltzeit und der Reduktion des Schaltstoßes zu ermöglichen.
Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 ist konfiguriert, um einen Hydrauliksteuerungsbefehl (einen Schaltbefehl) zu steuern, der von der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 an die Hydrauliksteuerungseinrichtung 52 angelegt werden soll, um die Einrückdrücke und Steuerzeitpunkt der Einrück- und Ausrückvorgänge der Kupplungsvorrichtungen zu steuern, die zum Ausführen des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 aus- und eingerückt werden sollen, so dass die Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 sich in vorbestimmter Weise während des Schaltvorgangs ändert.
Genauer gesagt ist die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 angeordnet, um eine Lernsteuerung der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen in den Ein- und Ausrückvorgängen zu implementieren, wobei die Einrückdrücke für das nächste Auftreten der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet werden sollen.. Die Lernsteuerung wird auf Basis des Überdrehbetrags F der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 zu Beginn der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 implementiert. Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 aktualisiert gespeicherte Lernsteuerungskennfelder, von denen ein jedes eine Beziehung zwischen den Einrückdrücken der beiden Kupplungsvorrichtungen und dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E und der Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V darstellt. Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 aktualisiert eines der gespeicherten Lernsteuerungskennfelder, das dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E und dem Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V während dem in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang entspricht. Das aktualisierte Lernsteuerungskennfeld wird für das nächste Auftreten des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs verwendet.
Der Überdrehbetrag F wird als ein maximaler Wert N_INMAX einer Differenz ΔN_IN (= N_INR – N_INC) zwischen einem tatsächlichen Wert N_INR und einem berechneten Wert N_INC der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 definiert. Alternativ ist der Überdrehbetrag F als ein Zeitpunkt t_F ab einem Moment der Erzeugung einer Differenz ΔN_IN bis zu einem Moment, bei dem die Differenz ΔN_IN im Wesentlich genullt ist, definiert. Der Zeitpunkt tF kann neben dem maximalen Wert ΔN_INMAX für die Definition des Überdrehbetrags F verwendet werden.
Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 ist beispielsweise konfiguriert, um die Differenz ΔN_IN zwischen dem tatsächlichen Wert N_INR der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 und dem berechneten Wert N_INC (= γ × N_OUT) der Eingangsdrehzahl N_IN zu berechnen, die anhand der tatsächlichen Abtriebswellendrehzahl N_OUT und dem Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 erhalten werden, und bestimmt den maximalen Wert N_INMAX der berechneten Differenz N_IN als den Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN. Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 ist angeordnet, um, als den maximalen Wert N_INMAX, einen der immer wieder berechneten Differenzwerte N_IN(n) zu bestimmen, wobei dieser erhalten wird, wenn Ungleichungen ΔN_IN(n – 1) < ΔN_IN(n) und ΔN_IN(n + 1) < ΔN_IN(n + 1) erfüllt sind.
Somit passt die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 den Betrag der Überlappung der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen in den Ausrückend Einrückvorgängen während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 an, indem die Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen und die Steuerzeitpunkte der Ein- und Ausrückvorgänge auf Basis des bestimmten Überdrehbetrags F der Eingangsdrehzahl N_IN gesteuert und geändert werden.
Wenn der Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs beispielsweise größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist, d. h. wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem unzureichenden Überlappungszustand mit einem relativ geringen Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen in den Aus- und Einrückvorgängen vorgenommen wird, erhöht die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 einen oder beide der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen, die für den nächsten Ablauf des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aus- und eingerückt werden sollen, um den Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen zu erhöhten, um einen Blockierzustand der Kupplungsvorrichtungen einzurichten, um dadurch den Überdrehbetrag F während des nächsten Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs geeignet zu reduzieren.
Wenn der Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs geringer ist als der vorbestimmte Schwellwert, d. h. wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem übermäßigen Überlappungszustand (Blockierzustand) mit einem relativ hohen Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen in den Aus- und Einrückvorgängen vorgenommen wird, reduziert die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 einen oder beide der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen für das nächste Auftreten des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, um den Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen zu reduzieren, um dadurch den Überdrehbetrag F während des nächsten Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs passend zu erhöhen. Der vorstehend angege bene vorbestimmte Schwellwert ist ein erwünschter Betrag des Überdrehbetrags F, der empirisch erhalten werden soll, um den Schaltstoß zu reduzieren und den Schaltvorgang, der durch den Fahrer wahrgenommen wird, zu verbessern.
Wie vorstehend beschrieben ist die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 konfiguriert, um die Lernsteuerung von einem oder beiden der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 aus- und eingerückt werden soll, zu implementieren, um den Schaltstoß zu reduzieren und den Schaltvorgang, der durch den Fahrer wahrgenommen wird, zu verbessern. Dementsprechend wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang so gesteuert, dass die Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 einen passenden Anstieg des Überdrehen (nachstehend als „Überdrehen" bezeichnet) zu Beginn der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aufweist, wobei der Überlappungsbetrag der Einrückdrücke passend eingeschränkt wird. Der Überdrehbetrag wird basierend auf dem maximalen Wert ΔN_INMAX der Differenz ΔN_IN oder abhängig davon, ob die Differenz ΔN_IN größer ist als der vorbestimmte Schwellwert oder nicht, bestimmt. Das heißt, dass die stufenweise Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 steuert, so dass er mit einem geeigneten Betrag des Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN ausgeführt wird, der durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 mit der Lernsteuerung von einem oder von beiden der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen, die für den nächsten Schaltvorgang aus- und eingerückt werden soll, eingerichtet wird.
Es ist in diesem Zusammenhang zu beachten, dass der Getriebemechanismus 10 (Differentialbereich 11 oder der Leistungsverteilungsmechanismus 16) gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Differentialzustand) und den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, beispielsweise den stufenweise veränderbaren Schaltzustand (z. B. Sperrzustand), unter der Steuerung der Schaltsteuerungseinrichtung 50 selektiv schaltbar ist, die den Schaltzustand des Differentialbereichs 11 auf Basis des Fahrzeugzustands bestimmt und den Differentialbe reich 11 in den jeweils ausgewählten stufenlos veränderbaren oder stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 steuert den Schaltvorgang des Differentialbereichs 11, der in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, d. h. steuert die elektrische CVT-Funktion (Differentialbetrieb) des Differentialbereichs 11, synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20, um beispielsweise eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 einzuschränken, um die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen, ungeachtet der Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN aufgrund des Schaltvorgangs konstant zu halten.
Während des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, während der Differentialbereich 11 in seinen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, wird das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialbereichs 11 wie das Übersetzungsverhältnis γ0f des Automatikgetriebebereichs 20 konstant gehalten, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl N_E sowie die Drehzahl N₁₈ des Übertragungselements durch die Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V und das Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 bestimmt werden. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ändert nämlich das Übersetzungsverhältnis des Differentialbereichs 11 im stufenlos veränderbaren Schaltzustand, ändert aber nicht das Übersetzungsverhältnis im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand.
Dementsprechend bewirkt das Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, der gemäß der Lernsteuerung von einem oder von beiden der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen in den Ein- und Ausrückvorgängen durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 vorgenommen wird, kein Problem, wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 stattfindet. Wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang hingegen im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 stattfindet, muss der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 durch die Hybridsteuerungseinrichtung 52 synchron mit dem Schaltvorgang gesteuert werden, um die Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E einzuschränken, so dass diese synchrone Steuerung des Schaltvorgangs des Differentialbereichs 11 zu einer Verschlechterung tendieren würde, was die Gefahr, das ein relativ deutlicher Schaltstoß erzeugt wird, erhöhen würde, wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 konventionell gesteuert werden würde. Das Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN zu Beginn der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 würde nämlich die exakte Bestimmung des Moments der Initiierung der synchronen Steuerung des Schaltvorgangs des Differentialbereichs 11 synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang erschweren oder die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen konstant halten, so dass ein erheblicher Schaltstoß auftreten würde. Daher ist es erforderlich, den Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern oder zu minimieren, während der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist.
Angesichts des vorstehend erläuterten Nachteils ist die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 konfiguriert, um den Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 während seines des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs abhängig davon zu ändern, ob die Differentialfunktion (Betrieb als elektrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe) des Differentialbereichs 11 beispielsweise durch die Differentialzustandsbegrenzungsvorrichtung (Schaltkupplung C0 oder Schaltbremse B0) begrenzt ist, was davon abhängt, ob der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand oder seinen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist. Es erfolgt eine ausführliche Beschreibung des Vorgangs zur Veränderung des Überdrehbetrags F während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20.
Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 bestimmt einen oder beide der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen in den Ausrück- und Einrückvorgängen des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, so dass der Einrückdruck oder die Einrückdrücke im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 höher ist/sind als im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, um den Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 zu reduzieren, in anderen Worten um den Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen zu erhöhen.
Die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 bestimmt beispielsweise einen oder beide der Einrückdrücke, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 aus- und eingerückt werden sollen, um die Blockiersteuerung zu implementieren, d. h. die Überlappungssteuerung zum Erhöhen des Überlappungsbetrags der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen, um dadurch das Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN zu Beginn der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern, wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang stattfindet, während der Differentialbereich 11 in seinen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist.
Wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 stattfindet, während der Differentialbereich 11 in seinen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, implementiert die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 die Lernsteuerung von einem oder beiden der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang ein- und ausgerückt werden sollen, implementiert also die Überlappungsreduktionssteuerung für ein Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN zu Beginn der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs.
Wenn der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 im Blo ckierzustand der Kupplungsvorrichtungen vorgenommen wird, wird das Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN eingeschränkt, so dass die Lernsteuerung durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 nicht implementiert wird, wodurch der Grad der Blockierung im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 erhöht werden würde, was die Gefahr einer erheblichen Reduktion des Abgabedrehmoments T_OUT und eine daraus folgende Erzeugung eines erheblichen Schaltstoßes erhöhen würde.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Gefahr ist die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 konfiguriert, um einen oder beide der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen zu bestimmen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 im stufenlos veränderbaren Schaltzustand ein- und ausgerückt zu werden sollen, um den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem leichten Blockierzustand im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 auf Basis des Einrückdrucks oder der Drücke von einer oder beiden der Kupplungsvorrichtungen zu bewirken, die durch die Lernsteuerung im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 aktualisiert worden ist/sind.
Genauer gesagt bestimmt die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 einen oder beide der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im stufenlos veränderbaren Schaltzustand aus- und eingerückt werden sollen, um den Grad der Blockierung der Kupplungsvorrichtungen zu erhöhen, so dass der Einrückdruck, der im stufenlos veränderbaren Schaltzustand verwendet wird, um einen vorbestimmten, empirisch erhaltenen Betrag höher eingestellt wird als der Einrückdruck, der durch die Lernsteuerung zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand aktualisiert worden ist. Der durch die Lernsteuerung aktualisierte Einrückdruck zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl wird anhand von einem der Lernsteuerungskennfelder erhalten, wobei dieses Kennfeld dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, die denen während des in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos schaltbaren Schaltzustand am nächsten sind.
Im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialzustands 11 bestimmt die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80, dass der Einrückdruck oder die -drücke von einem oder beiden der Kupplungsvorrichtungen höher sind als der oder die im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand sind, um den Überlappungsbetrag der Einrückdrücke zu erhöhen, d. h. um den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im leichten Blockierzustand zu bewirken. Im nicht stufenlos veränderbaren Zustand des Differentialbereichs 11 steuert die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im Überdrehzustand der Eingangsdrehzahl N_IN mit dem Einrückdruck oder den Einrückdrücken von einer oder beiden der Kupplungsvorrichtungen, die/der durch die Lernsteuerung durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 aktualisiert worden ist/sind.
Eine Schaltvorgangs-Bestimmungseinrichtung 82 ist angeordnet, um zu bestimmen, ob dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen worden ist, einen Schaltvorgang auszuführen. Diese Bestimmung wird beispielsweise abhängig davon vorgenommen, ob die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 bestimmt hat, einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 auf einer Zahnradposition vorzunehmen, die basierend auf dem Fahrzeugzustand und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld bestimmt wird, das in 6 gezeigt ist, und den Schaltbefehl auf die Hydrauliksteuerungseinheit 42 angelegt hat, um die entsprechenden beiden Kupplungsvorrichtungen zum Bewirken eines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aus- und einzurücken.
Eine Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 ist bereitgestellt, um zu bestimmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Nichtdifferentialzustand (Sperrzustand) versetzt ist, d. h., ob der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Sperrzustand) versetzt ist. Die Bestimmung wird vorgenommen, um zu bestimmen, ob der Überdrehbetrag F durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteue rungseinrichtung 54 geändert werden soll. Die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 wird betrieben, wenn die Schaltvorgangs-Bestimmungseinrichtung 82 bestimmt hat, dass dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen worden ist, einen Schaltvorgang auszuführen. Die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 ist beispielsweise konfiguriert, um die Bestimmung dahingehend vorzunehmen, ob der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, abhängig davon, ob die Schaltsteuerungseinrichtung 50 bestimmt hat, dass der Fahrzeugzustand, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Abgabedrehmoment T_OUT dargestellt wird, im stufenweise veränderbaren Schaltbereich liegt, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, oder im stufenlos veränderbaren Schaltbereich, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu versetzen. Diese Bestimmung durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50 wird basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Abgabedrehmoment T_OUT und gemäß dem beispielhaft in Fig. gezeigten Schaltgrenzlinien-Kennfeld vorgenommen.
Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 kann ferner angeordnet sein, um die Eingangsdrehzahl N_IN nach Wunsch durch Steuern des ersten Elektromotor M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2 in der Trägheitsphase des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, der unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 ausgeführt wird, positiv zu ändern, wenn die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 bestimmt hat, dass der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist.
Alternativ kann die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet sein, um die Eingangsdrehzahl N_IN oder die Verbrennungsmotordrehzahl N_E nach Wunsch durch Steuern des ersten Elektromotor M1 und/oder des zweiten Elektromotors M2 in der Trägheitsphase des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, der unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 ausgeführt wird, positiv zu ändern, wenn die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 bestimmt hat, dass der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist.
Die vorstehend beschriebene Anordnung erlaubt eine bessere Veränderung der Eingangsdrehzahl N_IN und der Verbrennungsmotordrehzahl N_E (nur im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11) in der vorbestimmten Weise im Vergleich zu einer Anordnung, in der sich die Eingangsdrehzahl N_IN und die Verbrennungsmotordrehzahl N_E (nur im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11) vorwiegend aufgrund des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, der durch die Ein- und Ausrückvorgänge der beiden Kupplungsvorrichtungen vorgenommen wird, ändern.
Die Eingangsdrehzahl N_IN und die Verbrennungsmotordrehzahl N_E (nur im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11) ändern sich vorwiegend aufgrund des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, der durch Ausrück- und Einrückvorgänge der beiden Kupplungsvorrichtungen vorgenommen wird, beispielsweise, wenn die Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen in den Ausrück- und Einrückvorgängen zum Bewirken des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 bestimmt werden, um die Eingangsdrehzahl N_IN oder die Verbrennungsmotordrehzahl N_E (nur im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11) in der vorbestimmten Weise zu ändern.
Genauso wie die vorbestimmte Weise der Änderung der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 handelt es sich bei der vorbestimmten Weise der Änderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E um eine vorbestimmte Änderungsrate N_E' (= dN_E/dt) der Verbrennungsmotordrehzahl N_E während des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20, wobei die vorbestimmte Änderungsrate N_E' empirisch erhalten wird, um einen ideellen Wert der Verbrennungsmotordrehzahl N_E einzurichten, der durch die Fahrzeuglaufgeschwindigkeit V und das Übersetzungsverhältnis γ des Automatikgetriebebereichs 20 im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 bestimmt wird, beispielsweise um den besten Kompromiss zwischen eine hohen Schaltantwort mit einem relativ hohen Wert der Änderungsrate N_E', die durch den Fahrer als angenehm empfunden wird, und einer geringen Schaltantwort mit einem relativ geringen Wert der Änderungsrate N_E', bei der tendenziell eine einfache Reduktion des Schaltstoßes ermöglicht wird, zu ermöglichen, nämlich um den besten Kompromiss zwischen der Verkürzung der erforderlichen Schaltzeit und der Verringerung des Schaltstoßes zu ermöglichen.
11 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Hauptsteuerungsoperation der elektronischen Steuerungsvorrichtung 40, d. h. einer Steuerungsroutine zur Änderung des Überdrehbetrags während eines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20. Diese Steuerungsroutine wird wiederholt bei einer extrem kurzen Zykluszeit von beispielsweise etwa mehreren Millisekunden bis zu mehreren Millisekunden im Zehnerbereich ausgeführt.
12 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Steueroperation, die im Flussdiagramm von 11 dargestellt ist, wenn dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen wird, einen Hochschaltvorgang vom der zweiten Zahnradposition in die dritte Zahnradposition im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 vorzunehmen.
13 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Steueroperation, die im Flussdiagramm von 11 dargestellt ist, wenn dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen wird, einen Hochschaltvorgang vom der zweiten Zahnradposition in die dritte Zahnradposition im Sperrzustand (stufenweise veränderbaren Schaltzustand) des Differentialbereichs 11 vorzunehmen.
Die Steuerroutine wird mit Schritt S1 initiiert (wobei nachstehend auf das Wort „Schritt" verzichtet wird), der der Schaltvorgangs-Bestimmungseinrichtung 82 entspricht, um zu bestimmen, ob dem Automatikgetriebebereich 20 befohlen worden ist, einen Schaltvorgang auszuführen. Diese Bestimmung wird beispielsweise vorgenommen, indem bestimmt wird, ob die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 einen Schaltbefehl erzeugt hat, der auf die Hydrauliksteuerungseinheit 42 aus geübt werden soll, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 auf der Zahnradposition auszuführen, die basierend auf dem Fahrzeugzustand und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld, das in 6 gezeigt ist, bestimmt wird.
In dem Beispiel von 12 ist der Schaltbefehl zum Hochschalten des Automatikgetriebebereichs 20 (stufenweise veränderbaren Getriebebereichs) 20 von der zweiten Zahnradposition in die dritte Zahnradposition zu einem Zeitpunkt t1 im stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Differentialzustand) des Differentialbereichs 11 (stufenlos veränderbaren Getriebebereichs) 11 erzeugt worden.
Im Beispiel von 13 ist der Schaltbefehl zum Hochschalten des Automatikgetriebebereichs (stufenweise veränderbaren Getriebebereichs) 20 von der zweiten Zahnradposition in die dritte Zahnradposition zu einem Zeitpunkt t1 im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Sperrzustand) des Differentialbereichs (stufenlos veränderbaren Getriebebereichs) 11 erzeugt worden.
Wird in S1 eine affirmative Bestimmung erhalten, wird der Steuerungsfluss bei S2 entsprechend der Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 fortgesetzt, um zu bestimmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Nichtdifferentialzustand (Sperrzustand) versetzt ist, d. h., ob der Differentialbereich (stufenlos veränderbare Getriebebereich) 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Sperrzustand) versetzt ist. Diese Bestimmung wird beispielsweise vorgenommen, indem bestimmt wird, ob der Fahrzeugzustand im stufenweise veränderbaren Schaltbereich des Schaltgrenzlinien-Kennfelds, das in 6 gezeigt ist, liegt, in dem der Getriebemechanismus 10 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt werden soll.
Wenn bei S2 eine affirmative Bestimmung erhalten wird, wird der Steuerungsfluss bei S3 entsprechend der Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 und der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 fortgesetzt, in dem der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 in einem Überdrehzu stand der Eingangsdrehzahl N_IN vorgenommen wird, wobei sich der Einrückdruck der Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang und/oder der Einrückdruck der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang befindet, wobei die Einrückdrücke durch die Lernsteuerung zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aktualisiert worden sind. Ferner wird/werden einer oder beide der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen, die für das nächste Auftreten des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 aus- und eingerückt werden sollen, auf Basis des Überdrehbetrags F der Eingangsdrehzahl N_IN zu Beginn der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aktualisiert. Es wird also der Einrückdruck des gespeicherten Lernsteuerungskennfelds entsprechend dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E und der Fahrzeuggeschwindigkeit V während des in Frage stehenden Schaltvorgangs aktualisiert.
In dem Beispiel von 13 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zum Zeitpunkt t1 mit einem Abfall eines hydraulischen Ausrückdrucks P_B2 der zweiten Bremse B2, bei der es sich um die auszurückende Kupplungsvorrichtung handelt, initiiert. Während einer Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t3 wird ein hydraulischer Einrückdruck P_B1 der ersten Bremse B1 erhöht, bei der es sich um die einzurückende Kupplungsvorrichtung handelt. Zum Zeitpunkt t3 ist der Einrückvorgang der ersten Bremse B1 abgeschlossen, und der Schaltvorgang ist beendet. Der Ausrückdruck P_B2 und der Einrückdruck P_B1 sind die Drücke, die durch die Lernsteuerung zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN während des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs erhalten werden.
Dementsprechend entsteht zum Zeitpunkt t2 ein Anstieg des Überdrehens der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 und ein Anstieg des Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN zu Beginn der Trägheitsphase des Schaltvorgangs. Auf Basis des Überdrehbetrags F wird/werden der Einrückdruck oder die Einrückdrücke des entsprechenden Lernsteuerungskennfelds zur Heranziehung beim nächsten Auftritt des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 aktualisiert. Wenn der tatsächliche Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem unzureichenden Überlappungszustand vorgenommen wird, während der Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird/werden beispielsweise einer der oder beide der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen, die für das nächste Auftreten des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aus- und eingerückt werden sollen, zur Erhöhung des Überlappungsbetrags der Einrückdrücke der beiden Kupplungsvorrichtungen, die für das nächste Auftreten des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aus- und eingerückt werden sollen, erhöht, um einen Blockierzustand der Kupplungsvorrichtungen einzurichten, um dadurch den Überdrehbetrag F während des nächsten Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs passend zu reduzieren. Der hydraulische Ausrückdruck P_B2 und der hydraulische Einrückdruck P_B1 des gespeicherten Lernsteuerungskennfelds, das dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, werden beispielsweise während des in Frage stehenden Schaltvorgangs aktualisiert.
In dem Beispiel von 13 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im Sperrzustand des Differentialbereich 11 vorgenommen, wobei die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand versetzt wird, so dass der Getriebemechanismus 10 insgesamt als stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert. Wenn dementsprechend die Fahrzeuggeschwindigkeit V konstant gehalten wird, wird die Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 im Verlauf des Hochschaltvorgangs verringert, und die Verbrennungsmotordrehzahl N_E, die Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors und die Drehzahl N_M2 des zweiten Elektromotors werden ebenfalls verringert. In der Trägheitsphase des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 während der Zeitspanne vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 können der erste Elektromotor M1 und/oder der zweite Elektromotor M2 gesteuert werden, um die Eingangsdrehzahl N_IN und/oder die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Verlauf des Schaltvorgangs positiv zu senken.
Wenn bei S2 eine negative Bestimmung erhalten wird, wird der Steuerungsfluss bei S4 entsprechend der Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80, der stufenweise ver änderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 und der Hybridsteuerungseinrichtung 52 fortgesetzt, wobei der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 in einem Blockierzustand vorgenommen wird, wobei sich der Einrückdruck der Kupplungsvorrichtung im Ausrückvorgang und/oder der Einrückdruck der Kupplungsvorrichtung im Einrückvorgang befindet, wobei die Einrückdrücke bestimmt worden sind, um das Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs zu verhindern. In der Blockiersteuerung bei S4 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 bewirkt, wenn kein oder ein minimales Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN stattfindet. Dementsprechend wird die Lernsteuerung der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen, die für das nächste Auftreten des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs aus- und eingerückt werden sollen, die bei S3 auf Basis des Überdrehbetrags F der Eingangsdrehzahl N_IN implementiert wird, bei S4 nicht implementiert.
Der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 kann in einem deutlichen Blockierzustand bewirkt werden, wenn die Lernsteuerung der Einrückdrücke nicht implementiert wird. Angesichts dieser Gefahr werden die Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in S4 auf Basis der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen bestimmt (eingestellt), die durch die Lernsteuerung in S3 erhalten werden. Der Einrückdruck, der bei S4 herangezogen wird, wird beispielsweise um einen empirisch erhaltenen, vorbestimmten Betrag höher eingestellt als der Einrückdruck, der durch die Lernsteuerung in S3 zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN aktualisiert worden ist, so dass der Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtung erhöht wird (so dass der Grad der Blockierung der Kupplungsvorrichtungen erhöht wird). Die Einrückdrücke, die durch die Lernsteuerung zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN aktualisiert werden, werden anhand von Lernsteuerungskennfeldern erhalten, wobei ein Kennfeld dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, die am nächsten zu jenen während des in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs liegen, der in S4 gesteuert wird.
In S4 wird/werden der erste Elektromotor M1 und/oder der zweite Elektromotor M2 gesteuert, um die Verbrennungsmotordrehzahl N_E synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu steuern, nämlich synchron mit der Initiierung der Trägheitsphase des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl N_E aufgrund des Differentialbetriebs, d. h. eines elektrisch stufenlos veränderbaren Schaltbetriebs des Differentialbereichs in der Trägheitsphase, im Wesentlichen konstant gehalten wird. Der Schaltbetrieb des Differentialbereich 11 wird beispielsweise durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Differentialbereichs 11 in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Automatikgetriebebereichs 20 gesteuert, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Zum Bestimmen, ob die Trägheitsphase in S4 initiiert wird, bestimmt die Hybridsteuerungseinrichtung 52, ob die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang begonnen hat, eine Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen, die eine Änderung der Eingangsdrehzahl N_IN initiiert. Diese Bestimmung wird beispielsweise vorgenommen, indem bestimmt wird, ob die Ist-Eingangsdrehzahl N_IN sich durch einen empirisch vorbestimmten Betrag geändert hat, um die Initiierung der Trägheitsphase zu erfassen, ob ein empirisch vorbestimmter Zeitpunkt zum Erfassen des Moments, bei dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang begonnen hat, eine Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen, vergangen ist, oder ob der hydraulische Übergangseinrückdruck der Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang auf einen empirische vorbestimmen Wert (Befehlswert) Pc erhöht worden ist, um das Moment zu erfassen, bei dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang begonnen hat, die Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen.
Im Beispiel von 12 wird der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zum Zeitpunkt t1 bei einem Abfall des hydraulischen Ausrückdrucks P_B2 der zweiten Bremse B2 initiiert, bei der es sich um die auszurückende Kupplungsvorrichtung handelt. Während der Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t3 wird der hydraulische Einrückdruck P_B1 der ersten Bremse B1, bei der es sich um die einzurückende Kupplungsvorrichtung handelt, erhöht, und der Einrückvorgang der ersten Bremse B1 wird zum Zeitpunkt t3 abgeschlossen, bei dem der Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 beendet wird. Der tatsächliche hydraulische Ausrückdruck P_B2 und der hydraulische Einrückdruck P_B1 werden auf Basis des hydraulischen Ausrückdrucks P_B2 und des hydraulischen Einrückdrucks P_B1 bestimmt, die durch die Lernsteuerung zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang erhalten werden, so dass die tatsächlichen Hydraulikdrücke P_B1 und P_B2 um einen empirisch vorbestimmten Betrag höher sind als die empirisch erhaltenen Werte, so dass der Betrag der Überlappung der Einrückdrücke (der Grad der Blockierung der Kupplungsvorrichtungen) erhöht wird. Die vorstehend angegebenen, durch die Lernsteuerung zum Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN erhaltenen hydraulischen Aus- und Einrückdrücke P_B2 und P_B1 werden von einem der Lernsteuerungskennfelder erhalten, wobei ein Kennfeld dem Verbrennungsmotordrehmoment T_E und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, die denen während des in Frage stehenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs am nächsten stehen.
Im Beispiel von 12 liegt kein Anstieg des Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 zu Beginn der Trägheitsphase vor, wobei dieser Anstieg des Überdrehens im Beispiel von 13 stattfindet. In Abwesenheit des Überdrehens der Eingangsdrehzahl N_IN wird keine Lernsteuerung der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen für das nächste Auftreten des gleichen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs implementiert.
Im Beispiel von 12 wird die Bestimmung, ob die Trägheitsphase initiiert wird, zum Zeitpunkt t2 initiiert, indem bestimmt wird, ob die tatsächliche Eingangsdrehzahl N_IN sich um den empirisch vorbestimmten Betrag geändert hat, um die Initiierung der Trägheitsphase zu erfassen, ob die empirisch bestimmte Zeit zum Erfassen des Moments, zu dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang begonnen hat, die Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen, vergangen ist, oder ob der hydraulische Übergangseinrückdruck der Kupplungsvorrichtung in seinem Einrückvorgang auf den empirisch vorbestimmten Wert (Befehlswert) Pc erhöht worden ist, um den Moment zu erfassen, in dem die Kupplungsvorrichtung in ihrem Einrückvorgang begonnen hat, die Einrückdrehmomentkapazität aufzuweisen.
Während der Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 im Zeitdiagramm von 12 wird die Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors durch die Differentialfunktion des Differentialbereich 11 in der Trägheitsphase des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 gesteuert, um das Übersetzungsverhältnis des Differentialbereich 11 in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Änderung des Übersetzungsverhältnis γ0 des Automatikgetriebebereichs 20 synchron mit der Initiierung der Trägheitsphase zum Zeitpunkt t2 zu ändern, um eine Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 zu verhindern, d. h. um die Verbrennungsmotordrehzahl N_E während des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 im Wesentlichen konstant zu halten. In der Trägheitsphase ab dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 kann der zweite Elektromotor M2 im Verlauf des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 gesteuert werden, um die Eingangsdrehzahl N_IN in der vorbestimmten Weise positiv zu ändern.
Wenn eine negative Bestimmung in S1 erhalten wird, d. h. wenn dem Automatikgetriebebereich 20 nicht befohlen worden ist, einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang auszuführen, wird der Steuerungsfluss bei S5 fortgesetzt, in dem die elektronische Steuerungsvorrichtung 40 verschiedene andere Steuerungsbetriebe ausführt, die nicht mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in Verbindung stehen, oder die momentane Routine wird alternativ abgeschlossen.
In der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ist der Differentialbereich 11 zwischen dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand und dem nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand durch die Differentialbegrenzungsvorrichtung in der Form der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 schaltbar, die betreibbar sind, um den Betrieb des Differentialbereich 11 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu begrenzen. Dementsprechend weist das Fahrzeugantriebssystem sowohl den Vorteil einer verbesserten Kraftstoffersparnis auf, die durch das Getriebe ermöglicht wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch variierbar ist, als auch den Vorteil einer hohen Leistungsübertragungseffizienz, die durch eine Zahnrad-Leistungsübertragungsvorrichtung ermöglicht wird, die für eine mechanische Übertragung von Leistung ausgelegt ist.
Wenn der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand in einem normalen Leistungsabgabezustand des Verbrennungsmotors während eines Fahrbetriebs bei niedriger oder mittlerer Drehzahl oder eines Fahrbetriebs bei geringer oder mittlerer Leistungsabgabe versetzt ist, wird beispielsweise die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs verbessert. Wenn der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs mit hoher Drehzahl versetzt wird, wird die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 8 an die Antriebsräder vorwiegend durch den mechanischen Leistungsübertragungsweg übertragen, so dass die Kraftstoffersparnis aufgrund einer Verringerung eines Umwandlungsverlustes einer mechanischen Energie in elektrische Energie verbessert wird, was der Fall wäre, wenn der Differentialbereich 11 als ein Getriebe betrieben wird, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch variierbar ist. Wenn der Differentialbereich 11 während eines Fahrzustands des Fahrzeugs mit hoher Leistungsabgabe in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, wird der Differentialbereich 11 als ein Getriebe betrieben, dessen Übersetzungsverhältnis elektrisch variierbar ist, nur wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oder Leistungsabgabe verhältnismäßig gering oder mittel ist, so dass der erforderliche Betrag der elektrischen Energie, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, d. h. der maximale Betrag der elektrischen Energie, die vom ersten Elektromotor M1 übertragen werden muss, reduziert werden kann, wodurch ermöglicht wird, die erforderlichen Abmessungen des ersten Elektromotors M1 und des zweiten Elektromotors M2, an den die elektrische Energie übertragen wird, und die erforderlichen Abmessungen des Getriebemechanismus 10 einschließlich dieser Elektromotoren zu minimieren.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so angeordnet, dass die Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet werden, eingestellt oder durch die Lernsteuerung bestimmt werden, um den Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs unter der Steuerung der Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 abhängig davon zu ändern, ob der Betrieb des Differentialbereichs 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand oder den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist. Da der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 gesteuert wird, wobei die Einrückdrücke wie vorstehend beschrieben eingestellt oder bestimmt werden, wird die Erzeugung des Schaltstoßes reduziert.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so angeordnet, dass die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs ändert, so dass der Überdrehbetrag geringer ist, wenn der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, als wenn der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird. Anders ausgedrückt wird der Überdrehbetrag geändert, um den Überlappungsbetrag der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 zu erhöhen, wenn der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand geschaltet wird. Dementsprechend wird der Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 während seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereich 11 kleiner eingestellt als im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereich 20 mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 geeigneter gesteuert werden kann.
Die vorliegende Ausführungsform ist zudem so angeordnet, dass die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 steuert, so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang im Blockierzustand ausgeführt wird, wenn der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird. Dementsprechend wird der Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 während seines Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 verringert, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereich 20 mit dem reduzierten Schaltstoß im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 passender gesteuert werden kann.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so angeordnet, dass die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung 54 den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 steuert, so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand des Anstiegs des Überdrehen der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 ausgeführt wird, wenn der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird. Dementsprechend tritt der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 in Begleitung eines Anstiegs des Überdrehens der Eingangsdrehzahl N_IN des Automatikgetriebebereichs 20 im nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11 auf. Die Erzeugung des Schaltstoßes kann durch die Überdrehbetragsteuerungseinrichtung 80 reduziert werden, indem die Lernsteuerung der Einrückdrücke der Kupplungsvorrichtungen, die für den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang verwendet werden, passend implementiert wird, um den Überdrehbetrag F der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs auf einen geeigneten Wert anzupassen.
Die vorliegende Ausführungsform ist zudem so angeordnet, dass die Hybridsteuerungseinrichtung 52 eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereich 20 durch Steuern des ersten Elektromotors M1, synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang, wenn der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, einschränkt. Dementsprechend wird der Überdrehbetrag der Eingangsdrehzahl N_IN während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereich 11 verhindert oder minimiert, so dass der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 durch die Hybridsteuerungseinrichtung 52 passender gesteuert werden kann, indem der erste Elektromotor M1 gesteuert wird, um eine Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs, synchron mit dem Schaltvorgang einzuschränken, wodurch die Erzeugung des Schaltstoßes reduziert wird.
Es werden noch andere Ausführungsformen der vorliegenden Ausführungsformen beschrieben. In den nachstehenden Beschreibungen werden die gleichen Bezugszeichen wie in der vorhergehenden Ausführungsform verwendet, um die entsprechenden Elemente zu bezeichnen, auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Ausführungsform 2
14 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Anordnung eines Getriebemechanismus 10 in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung, und 15 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen den Zahnradpositionen des Getriebemechanismus 70 und den unterschiedlichen Kombinationen aus Einrückzuständen der hydraulisch betätigten Reibungskupplungsvorrichtungen zum jeweiligen Einrichten dieser Zahnradpositionen anzeigt, während 16 ein kollineares Diagramm zur Erläuterung eines Schaltbetriebs des Getriebemechanismus 70 ist.
Der Getriebemechanismus 70 beinhaltet den Differentialbereich 11 mit dem ersten Elektromotor M1, den Leistungsverteilungsmechanismus 16 und den zweiten Elektromotor M2 wie in der vorhergehenden Ausführungsform. Der Getriebemechanismus 70 beinhaltet ferner einen Automatikgetriebebereich 72 mit drei Vorwärtsfahrpositionen. Der Automatikgetriebebereich 72 ist zwischen dem Differentialbereich 11 und der Abtriebswelle 22 angeordnet und ist mit dem Differentialbereich 11 durch das Leistungsübertragungselement 18 seriell verbunden. Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 beinhaltet den ersten Einzelrad-Planetenradsatz 24 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ1 von z. B. etwa 0,418, und die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0. Der Automatikgetriebebereich 72 beinhaltet den zweiten Einzelrad-Planetenradsatz 26 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ2 von z. B. etwa 0,532, und den dritten Einzelrad-Planetenradsatz 28 mit einem Zähnezahlverhältnis ρ3 von z. B. etwa 0,418. Das zweite Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und das dritte Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes 28 sind einstückig als Einheit aneinander befestigt, durch die zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden und durch die erste Bremse B1 selektiv am Gehäuse 12 befestigt. Der zweite Träger CA2 des zweiten Planetenradsatzes 26 und das dritte Hohlrad R3 des dritten Planetenradsatzes 28 sind einstückig aneinander und an der Abtriebswelle 22 befestigt. Das zweite Hohlrad R2 ist durch die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden, und der dritte Träger CA3 ist durch die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse 12 befestigt.
Im Getriebemechanismus 70, der wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, wird entweder eine erste Zahnradposition (erste Drehzahlposition) bis vierte Zahnradposition (vierte Drehzahlposition), eine Rückwärtszahnradposition (Rückwärtsfahrposition) und eine neutrale Position selektiv durch Einrückvorgänge einer entsprechenden Kombination der Reibungskupplungsvorrichtungen eingerichtet, die aus der vorstehend beschriebenen Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der Schaltbremse B0, der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 ausgewählt sind, wie in der Tabelle von 5 angezeigt ist. Diese Zahnradpositionen weisen jeweilige Übersetzungsverhältnisse γ (Antriebswellendrehzahl N₁₄/Abtriebswellendrehzahl N_OUT) auf, die sich als geometrische Reihe verändern. Insbesondere ist zu beachten, dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16, der mit der Schaltkupplung C0 und der Bremse B0 versehen ist, selektiv durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Schaltzustand mit einem festen Übersetzungsverhältnis versetzt werden kann, in dem der Mechanismus 16 als ein Ge triebe mit einem festen Übersetzungsverhältnis oder -verhältnissen betreibbar ist, sowie in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand, in dem der Mechanismus 16 als das vorstehend beschriebene stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist. Im vorliegenden Getriebemechanismus 70 besteht daher ein stufenweise veränderbares Getriebe aus dem Getriebebereich 12 und dem Differentialbereich 11, der durch Einrücken der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 in den Schaltzustand mit dem festen Übersetzungsverhältnis versetzt wird. Ferner besteht ein stufenlos veränderbares Getriebe aus dem Getriebebereich 12 und dem Differentialbereich 11, der in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, wobei weder die Schaltkupplung C0 noch die Bremse B0 eingerückt werden. In anderen Worten wird der Getriebemechanismus 70 in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand geschaltet, indem entweder die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 eingerückt wird, und in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand, indem sowohl die Schaltkupplung C0 als auch die Schaltbremse B0 ausgerückt werden.
Wenn der Getriebemechanismus 70 als das stufenweise veränderbare Getriebe funktioniert, wird beispielsweise die erste Zahnradposition mit dem höchsten Übersetzungsverhältnis γ1 von etwa 2,804 durch die Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet, und die zweite Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ2 von etwa 1,531, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ1, wird beispielsweise durch die Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet, wie in 15 gezeigt ist. Ferner wird die dritte Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ3 von etwa 1,00, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ2, beispielsweise durch Einrückvorgänge der Schaltkupplung C0, der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet, und die vierte Zahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γ4 von etwa 0,705, das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis γ3, wird beispielsweise durch Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet. Ferner wird beispielsweise die Rückwärtszahnradposition mit dem Übersetzungsverhältnis γR von etwa 0,393, das zwischen den Übersetzungsverhältnissen γ1 und γ2 liegt, durch Einrückvorgänge der zweiten Kupplung C2 und der zweiten Bremse B2 eingerichtet. Die neutrale Position N wird durch Einrücken von nur der Schaltkupplung C0 eingerichtet.
Wenn hingegen der Getriebemechanismus 70 als das stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert, werden die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 hingegen beide ausgerückt, wie in 15 angezeigt ist, so dass der Differentialbereich 11 als das stufenlos veränderbare Getriebe funktioniert, während der Automatikgetriebebereich 72, der mit dem Differentialbereich 11 seriell verbunden ist, als das stufenweise veränderbare Getriebe funktioniert, wodurch die Drehzahl der Drehbewegung, die an den Automatikgetriebebereich 72 übertragen wird, der in die erste bis dritte Zahnradposition versetzt ist, nämlich die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18, stufenlos geändert wird, so dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus 70, wenn der Automatikgetriebebereich 72 in eine der Zahnradpositionen versetzt wird, über einen vorbestimmten Bereich stufenlos veränderbar ist. Dementsprechend ist das Gesamtübersetzungsverhältnis des Automatikgetriebebereich 72 über den benachbarten Zahnradpositionen stufenlos veränderbar, wodurch das Gesamtübersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 70 insgesamt stufenlos veränderbar ist.
16 ist in kollineares Diagramm, das durch gerade Linien eine Beziehung zwischen den Drehzahlen der Drehelemente in einer jeweiligen der Zahnradpositionen des Getriebemechanismus 70, der aus dem Differentialbereich 11 besteht, der als der stufenlos veränderbare Schaltbereich oder erste Schaltbereich funktioniert, und des Automatikgetriebebereichs 72, der als der stufenweise veränderbare Schaltbereich oder zweite Schaltbereich funktioniert, anzeigt. Das kollineare Diagramm von 16 zeigt die Drehzahlen der einzelnen Elemente des Leistungsverteilungsmechanismus 16 an, wenn die Schaltkupplung C0 und die Bremse B0 beide ausgerückt sind, und die Drehzahlen von jenen Elementen, wenn die Schaltkupplung C0 oder die Bremse B0 eingerückt sind, wie in der vorhergehenden Ausführungsform der Fall ist.
In 16 stellen vier vertikale Linien Y4, Y5, Y6 und Y7, die dem Automatikgetriebebereich 72 entsprechen und in der rechten Richtung angeordnet sind, jeweils die relativen Drehzahlen eines vierten Drehelements (vierten Elements) RE4 in der Form des zweiten und dritten Sonnenrads S2, S3, die einstückig miteinander verbunden sind, eines fünften Drehelements (fünften Elements) RE5 in der Form des dritten Trägers CA3, eines sechsten Drehelements (sechsten Elements) RE6 in der Form des zweiten Trägers CA2 und des Hohlrads R3, die einstückig miteinander verbunden sind, und eines siebten Drehelements (siebten Elements) RE7 in der Form des zweiten Hohlrads R2 dar. Im Automatikgetriebebereich 72 ist das vierte Drehelement RE4 durch die zweite Kupplung C2 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden und ist durch die erste Bremse B1 selektiv am dem Gehäuse 12 befestigt, und das fünfte Drehelement RE5 ist durch die zweite Bremse B2 selektiv am Gehäuse verbunden. Das sechste Drehelement RE6 ist an der Abtriebswelle 22 des Automatikgetriebebereich 72 befestigt, und das siebte Drehelement RE7 ist durch die erste Kupplung C1 selektiv mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden.
Wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 eingerückt sind, wird der Automatikgetriebebereich 72 in die erste Zahnradposition versetzt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der ersten Zahnradposition wird durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, und einer geneigten geraden Linie L1 dargestellt, die einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 (R2) anzeigt, und der horizontalen Linie X2 passiert, und durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y5, die die Drehzahl des fünften Drehelements RE5 (CA3) anzeigt, und der horizontalen Linie X1 anzeigt, wie in 16 gezeigt ist. Desgleichen wird die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der zweiten Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 eingerichtet wird, durch einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten geraden Linie L2, die durch jene Einrückvorgänge bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 (CA2, R3) anzeigt, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, dargestellt. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der dritten Drehzahlposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer geneigten Linie L3, die durch diese Einrückvorgänge bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, anzeigt, dargestellt. In der ersten bis dritten Zahnradposition, in der die Schaltkupplung C0 in den eingerückten Zustand versetzt wird, wird das siebte Drehelement RE7 mit der gleichen Drehzahl N_E gedreht, wobei die Antriebskraft vom Differentialbereich 11 aufgenommen wird. Wenn die Schaltbremse B0 anstelle der Schaltkupplung C0 eingerückt wird, wird das sechste Drehelement RE6 mit einer Drehzahl gedreht, die höher ist als die Verbrennungsmotordrehzahl NE, wobei die Antriebskraft vom Differentialbereich 11 aufgenommen wird. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 in der vierten Zahnradposition, die durch die Einrückvorgänge der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2 und der Schaltbremse B0 eingerichtet wird, wird durch einen Schnittpunk zwischen einer horizontalen Linie L4, die durch die Einrückvorgänge bestimmt wird, und der vertikalen Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6, das an der Abtriebswelle 22 befestigt ist, anzeigt, dargestellt.
Der Getriebemechanismus 7 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht ebenfalls aus dem Differentialbereich 11, der als der stufenlos veränderbare Schaltbereich oder erste Schaltbereich funktioniert, und dem Automatikgetriebebereich 72, der als der stufenweise veränderbare (Automatik-)Schaltbereich oder zweite Schaltbereich funktioniert, und die Abtriebswelle 22 ist mit dem dritten Elektromotor M3 versehen, so dass der vorliegende Getriebemechanismus 70 Vorteile aufweist, die jenen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Ausführungsform 3
17 zeigt ein Beispiel eines Kippschalters 44 (der nachstehend als „Schalter 44" bezeichnet wird), der als eine Schaltzustandsauswählvorrichtung funktioniert, die manuell betreibbar ist, um den Differentialzustand (Nichtsperrzustand) des Leistungsverteilungsmechanismus 16 auszuwählen, d. h. um den stufenlos veränderbaren Schaltzustand oder den stufenweise veränderbaren Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 auszuwählen. Dieser Schalter 44 erlaubt dem Benutzer, den gewünschten Schaltzustand während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs auszuwählen. Der Schalter 44 weist eine Fahrbetriebstaste für ein stufenlos veränderbares Schalten mit der Aufschrift „stufenlos veränderbar" zum Fahren des Fahrzeugs im stufenlos veränderbaren Schaltzustand auf, und eine Fahrbetriebstaste für ein stufenweise veränderbares Schalten mit der Aufschrift „stufenweise veränderbar" zum Fahren des Fahrzeugs im stufenweise veränderbaren Schaltzustand, wie in 17 gezeigt ist. Wenn die Fahrbetriebstaste für ein stufenlos veränderbares Schalten durch den Benutzer gedrückt wird, wird der Schalter 44 in die stufenlos veränderbare Position zum Auswählen des stufenlos veränderbaren Schaltzustands versetzt, in dem der Getriebemechanismus 10 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist. Wenn die Fahrbetriebstaste für ein stufenweise veränderbares Schalten durch den Benutzer gedrückt wird, wird der Schalter 44 in eine stufenweise veränderbare Schaltposition zum Auswählen im stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt, in dem der Getriebemechanismus als das stufenweise veränderbare Getriebe betreibbar ist.
In den vorhergehenden Ausführungsformen wird der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 auf Basis des Fahrzeugzustands und gemäß dem Schaltgrenzlinien-Kennfeld automatisch geschaltet, das in 6 mittels eines Beispiels gezeigt ist. Der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10, 70 kann durch manuelle Betätigung des Schalters 44 anstelle oder neben dem automatischen Schaltbetrieb geschaltet werden. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 kann nämlich angeordnet sein, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand oder den stufenweise veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, abhängig davon, ob der Schalter 44 in die stufenlos veränderbare Schaltposition oder die stufenweise Schaltposition versetzt ist. Der Benutzer betätigt beispielsweise den Schalter 44 manuell, um den Getriebemechanismus 10 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand zu versetzen, wenn der Benutzer möchte, dass der Getriebemechanismus 10 als ein stufenlos veränderbares Getriebe arbeitet, oder die Kraftstoffersparnis des Verbrennungsmotors verbessern möchte, oder alternativ in den stufenweise veränderbaren Schaltzustand, wenn der Benutzer eine rhythmische Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl infolge eines Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebes wünscht.
Der Schalter 44 kann eine neutrale Position aufweisen, in der weder der stufenlos veränderbare noch der stufenweise veränderbare Schaltzustand ausgewählt werden. In diesem Fall kann der Schalter 44 in seine neutrale Position versetzt werden, wenn der Benutzer den gewünschten Schaltzustand nicht ausgewählt hat oder möchte, dass der Getriebemechanismus 10 automatisch in entweder den stufenlos veränderbaren oder stufenweise veränderbaren Schaltzustand versetzt wird.
Wenn der Schaltzustand des Getriebemechanismus 10 nicht automatisch ausgewählt wird, sondern durch eine manuelle Betätigung des Schalters 44 manuell ausgewählt wird, wird Schritt S2 im Flussdiagramm von 11 so formuliert, dass die Bestimmung bezüglich dessen, ob er Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Nichtdifferentialzustand versetzt ist, d. h., ob der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, abhängig davon vorgenommen wird, ob der Schalter 44 betätigt worden ist, um den Nichtdifferentialzustand des Leistungsverteilungsmechanismus 16 auszuwählen, d. h. den stufenweise veränderbaren Schaltzustand des Differentialbereichs 11.
Obgleich die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben worden sind, ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung anderweitig verkörpert sein kann.
In den vorhergehenden Ausführungsformen nimmt die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 eine Erhöhung der Einrückdrücke der ausgerückten Kupplungsvorrichtung und eingerückten Einrückkupplungsvorrichtung vor, die für den nächsten Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet werden, um den Überdrehbetrag F um einen geeigneten Betrag zu reduzieren, wenn der Überdrehbetrag F im vorliegenden Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang größer ist als der vorbestimmte Wert. Die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 kann jedoch angeordnet sein, um eine Echtzeitsteuerung des Überdrehbetrags F der Eingangdrehzahl N_IN neben der vorstehend angegebenen Lernsteuerung zu implementieren. Die Überdrehbetrags-Steuerungseinrichtung 80 kann beispielsweise eine Drehmomentreduktions-Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) zum Reduzieren des Drehmoments beinhalten, das an die Antriebsräder 38 übertragen werden soll.
Die Drehmomentreduktions-Steuerungseinrichtung ist beispielsweise angeordnet, um einen Verbrennungsmotordrehmomentreduzierbefehl an die Hybridsteuerungseinrichtung 52 anzulegen, um den Öffnungswinkel des elektronischen Drosselventils 96 oder den Kraftstoffzufürungsbetrag durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 98 zu reduzieren, oder den Zündsteuerzeitpunkt des Verbrennungsmotors 8 durch die Zündvorrichtung 99 zu verzögern, um dadurch beispielsweise das Verbrennungsmotordrehmoment T_E zu reduzieren und um beispielsweise das an die Antriebsräder 38 zu übertragende Drehmoment, das Eingangsdrehmoment T_IN des Automatikgetriebebereiches 20 oder das Abgabedrehmoment T_OUT des Automatikgetriebebereichs 20 zu reduzieren. Die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung kann so angeordnet sein, um einen Elektromotordrehmomentreduzierbefehl neben dem oder anstelle des Verbrennungsmotordrehmomentreduzierbefehls an die Hybridsteuerungseinrichtung 52 anzulegen, um den zweiten Elektromotor M2 durch den Inverter 58 zu steuern, um ein Rückwärtsfahrdrehmoment oder ein regeneratives Bremsmoment zu erzeugen, während die elektrische Energiespeichervorrichtung 60 aufgeladen wird, um dadurch das Drehmoment zu reduzieren, das an die Antriebsräder 38 übertragen werden soll. Die Drehmomentreduktions-Steuerungseinrichtung schränkt den Überdrehbetrag F der Eingangdrehzahl N_IN durch Reduzieren des Drehmoments ein, das an die Antriebsräder 38 übertragen werden soll, wenn der Überdrehbetrag F der Eingangdrehzahl N_IN größer als der vorbestimmte Wert ist.
Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 in den veranschaulichten Ausführungsformen ist so angeordnet, um die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 vollständig einzurücken, um den Differentialbereich 11 in den Nichtdifferentialzustand (Sperrzustand) zu versetzen, in dem der Differentialbereich 11 die Differentialfunktion nicht ausführt, um dadurch den Betrieb des Differentialbereichs 11 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe (Differentialvorrichtung) zu begrenzen. Die Schaltsteuerungseinrichtung 50 kann jedoch angeordnet sein, um die Drehmomentkapazität der Schaltkupplung C0 oder der Schaltbremse B0 zu steuern, um beispielsweise die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 zum Begrenzen des Betriebs des Differentialbereichs 11 als die elektrisch gesteuerte Differentialvorrichtung teilweise einzurücken, um dadurch den Differentialbereich 11 in den Nichtdifferentialbereich (Sperrzustand) zu versetzen. Genauer gesagt kann die Schaltsteuerungseinrichtung 50 so angeordnet sein, dass sie die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 teilweise einrückt, um ein Teileinrückdrehmoment zu übertragen, das mit dem Drehmoment zusammenwirkt, das durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, um ein Reaktionsdrehmoment in Bezug auf das Verbrennungsmotordrehmoment TE zu erzeugen, das durch den Differentialbereich 11 aufgenommen wird, während der Betrieb des Differentialbereichs 11 als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe (Differentialvorrichtung) erlaubt wird.
In der vorstehend beschriebenen Anordnung kann der Differentialbereich 11 das Verbrennungsmotordrehmoment T_E aufnehmen, das die vorbestimmte Obergrenze TE1 überschreitet, der die Drehmomentkapazität des ersten Elektromotors M1 standhalten kann. Diese Anordnung ermöglicht es, die Leistungsabgabe des Differentialbereichs 11 zu erhöhen, ohne die maximale Drehmomentkapazität des ersten Elektromotors M1 zu erhöhen zu müssen, d. h. ohne die erforderlichen Abmessungen des ersten Elektromotors M1 zu vergrößern.
Ferner muss der erste Elektromotor M1 dem Reaktionsdrehmoment in Bezug auf das gesamte Verbrennungsmotordrehmoment T_E, das durch den Differentialbereich 11 aufgenommen wird, nicht standhalten können, da die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 in der vorliegenden Anordnung nicht in den ausgerückten Zustand versetzt wird. Dementsprechend ist es möglich, einen Prozentsatz eines Anteils des Verbrennungsmotordrehmoments T_E zu reduzieren, dem der erste Elektromotor M1 in Bezug auf das gesamte Eingangdrehmoment T_E, das durch den Differentialbereich 11 aufgenommen wird, widerstehen können sollte, wodurch ermöglicht wird, die Abmessungen des ersten Elektromotors 1 zu reduzieren, wodurch die Dauerhaftigkeit des ersten Elektromotors M1 verbessert wird, oder den Betrag der elektrischen Energie, die vom ersten Elektromotor M1 an den zweiten Elektromotor M2 geliefert wird, zu reduzieren, wodurch auch die Dauerhaftigkeit des zweiten Elektromotors M2 verbessert wird.
Ferner kann die Schaltsteuerungseinrichtung 50 angeordnet sein, um die Schaltkupplung C0 oder die Schaltbremse B0 ungeachtet dessen teilweise einzurücken, ob die Fahrzeugzustand sich im stufenlos veränderbaren Schaltbereich befindet, in dem der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt werden sollte, oder im stufenweise veränderbaren Schaltbereich, in dem der Differentialbereich 11 in den nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt werden sollte.
In den vorhergehenden Ausführungsformen wird der Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 in seinem Differentialzustand gesteuert, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl N_E im Wesentlichen während des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 konstant gehalten wird, d. h., um eine Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus 10 zu verhindern, wie im Zeitdiagramm von 12 angezeigt ist. Die Verbrennungsmotordrehzahl N_E muss jedoch im Wesentlichen nicht konstant gehalten werden, doch die Veränderung der Verbrennungsmotordrehzahl N_E kann so eingeschränkt werden, dass das Gesamtübersetzungsverhältnis γT stufenlos geändert wird. Diese Modifizierung genießt gewissermaßen den Vorteil dieser Erfindung.
In den vorhergehenden Ausführungsformen ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 ist angeordnet, um den Schaltvorgang des Differentialbereichs 11, der in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt ist, während des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 54 unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54 zu steuern, so dass die Verbrennungsmotordrehzahl N_E z. B. im Wesentlichen konstant gehalten wird, um eine kontinuierliche Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 für den Zweck der Reduzierung des Schaltstoßes und zur Verbesserung der Kraftstoffersparnis sicherzustellen. Die Hybridsteuerungseinrichtung 52 kann jedoch angeordnet sein, um den Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 zu steuern, um eine schrittweise (nicht kontinuierliche) Änderung, und nicht die kontinuierliche Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu erlauben, wenn der Fahrer sich mit einer hohen Schaltantwort besser fühlt.
Wenn der Automatikgetriebebereich 20 infolge einer Veränderung des erforderlichen Abgabedrehmoments T_OUT, das beispielsweise durch einen raschen Betätigungs- oder Loslassvorgang des Fahrpedals bewirkt wird, geschaltet wird, ist es wünschenswert, die Schaltantwort durch eine stufenweise (nicht kontinuierliche) Veränderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu verbessern.
Wenn der erforderliche Änderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 gering oder im Wesentlichen gleich null ist, ist es wünschenswert, das tatsächliche Gesamtübersetzungsverhältnis γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 kontinuierlich zu ändern, um den Schaltstoß zu reduzieren und die Kraftstoffersparnis zu verbessern, und nicht um die Schaltantwort zu verbessern. Wenn der erforderliche Änderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 groß ist, ist es wünschenswert, das tatsächliche Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 nicht kontinuierlich zu ändern, d. h. eine schrittweise Änderung des tatsächlichen Gesamtübersetzungsverhältnisses γT zu bewirken. Von einem anderen Standpunkt aus betrachtet, fühlt sich der Fahrer mit einer schrittweisen Veränderung des tatsächlichen Gesamtübersetzungsverhältnisses γT wohl, wenn beispielsweise der erforderliche Veränderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 bei einem raschen Betätigungs- und Freigabevorgang des Fahrpedals groß ist. In diesem Fall ist es daher wünschenswert, eine schrittweise Veränderung des tatsächlichen Gesamtübersetzungsverhältnisses γT durch Bewirken einer schrittweisen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebebereichs 20 zu bewirken.
Genauer gesagt ist die Hybridsteuerungseinrichtung 52 angeordnet, um den Schaltvorgang des Differentialbereichs 11 ohne Synchronisation, d. h. unabhängig vom Schalten des Automatikgetriebebereichs 20, zu steuern, um das Gesamtübersetzungsverhältnis γT hin zum Sollwert zu ändern, und nicht um das Gesamtübersetzungsverhältnisses γT durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Differentialbereichs 11 gemäß einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebebereichs 20 synchron mit dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20, während des Schaltvorgangs des Automatikgetriebebereichs 20 unter der Steuerung der stufenweise veränderbaren Schaltsteuerungseinrichtung 54, kontinuierlich zu ändern, wenn der erforderliche Änderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT groß ist und wenn die Differentialzustands-Bestimmungseinrichtung 82 bestimmt, dass der Differentialbereich 11 in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine Veränderung des tatsächlichen Gesamtübersetzungsverhältnisses γT hin zum Sollwert, indem die schrittweise Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebebereichs 20 verwendet wird und eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Differentialbereichs 11 zu (von) der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebebereichs 20 addiert (subtrahiert) wird. Dementsprechend kann das tatsächliche Gesamtübersetzungsverhältnis γT schrittweise vor und nach dem Schaltvorgang des Automatikgetriebebereichs 20 geändert werden, so dass die Schaltantwort verbessert wird.
Der erforderliche Änderungsbetrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses γT überschreitet einen vorbestimmten Wert, wenn das Fahrpedal um einen hohen Betrag betätigt oder freigegeben wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, eine nicht kontinuierliche Veränderung, nämlich eine schrittweise Veränderung des tatsächlichen Gesamtübersetzungsverhältnisses γT vorzunehmen. Der vorstehend angegebene, vorbestimmte Wert ist ein Schwellwert, der empirisch erhalten und bei dessen Überschreitung berücksichtigt wird, dass der Fahrer sich mit der nicht kontinuierlichen oder schrittweisen Änderung des tatsächlichen Gesamtübersetzungsverhältnisses γT wohler fühlt.
In den vorhergehenden Ausführungsformen ist die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84 (Schritt S2 von 11) ist so konfiguriert, um die Bestimmung vorzunehmen, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Sperrzustand versetzt ist oder nicht, indem bestimmt wird, ob der der Fahrzeugzustand im stufenweise veränderbaren Schaltzustand liegt, der durch das Schaltgrenzlinien-Kennfeld dargestellt wird, das in 6 beispielhaft gezeigt ist. Die Bestimmung durch die Sperrzustands-Bestimmungseinrichtung 84, ob der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den Sperrzustand versetzt wird oder nicht, kann auf Basis der Bestimmung durch die Schaltsteuerungseinrichtung 50 dahingehend vorgenommen werden, ob der Getriebemechanismus 10 in den stufenweise veränderbaren oder stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt werden soll.
In den veranschaulichten Ausführungsformen ist der Getriebemechanismus 10, 70 zwischen seinem stufenlos veränderbaren Schaltzustand und dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand schaltbar durch selektives Versetzen des Differentialbereichs 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16) in entweder seinen Differentialzustand, in dem der Differentialbereich als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe betreibbar ist, oder seinen Nichtdifferentialzustand (Sperrzustand), in dem der Differentialbereich 11 nicht als das stufenweise veränderbare Getriebe betreibbar ist. Der in seinem Differentialzustand versetzte Differentialbereich 11 kann als das stufenweise veränderbare Getriebe betreibbar sein, dessen Übersetzungsverhältnis schrittweise und nicht stufenlos veränderbar ist. In anderen Worten entsprechen die Differential- und Nichtdifferentialzustände des Differentialbereichs 11 jeweils nicht den stufenlos veränderbaren und stufenweise veränderbaren Schaltzuständen des Getriebemechanismus 10, 70, und daher muss der Differentialbereich 11 nicht zwischen den stufenlos veränderbaren und stufenweise veränderbaren Schaltzuständen veränderbar sein. Das Prinzip der Erfindung ist auf einen beliebigen Getriebemechanismus 10, 70 (Differentialbereich 11 oder Leistungsverteilungsmechanismus 16) anwendbar, der zwischen den Differential- und Nichtdifferentialzuständen schaltbar ist.
Im Leistungsverteilungsmechanismus 16 in der veranschaulichten Ausführungsformen ist der erste Träger CA1 am Verbrennungsmotor 8 befestigt, und das erste Sonnenrad S1 ist am ersten Elektromotor M1 befestigt, während das erste Hohlrad R1 am Leistungsverteilungselement 18 befestigt ist. Diese Anordnung ist nicht unbedingt erforderlich. Der Verbrennungsmotor 8, der erste Elektromotor M1 und das Leistungsübertragungselement 18 können an beliebigen anderen Elementen befestigt sein, die aus den drei Elementen CA1, S1 und R1 des ersten Planetenradsatzes 24 ausgewählt sind.
Obgleich der Verbrennungsmotor 8 direkt an der Antriebswelle 14 in den veranschaulichten Ausführungsformen befestigt ist, kann der Verbrennungsmotor 8 durch ein geeignetes Element wie Zahnräder und einen Riemen wirksam mit der Antriebswelle 14 verbunden sein und muss nicht koaxial mit der Antriebswelle 14 angeordnet sein.
In den veranschaulichten Ausführungsformen sind der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor M2 koaxial mit der Antriebswelle 14 angeordnet und jeweils am ersten Sonnenrad S1 und dem Leistungsübertragungselement 18 befestigt. Diese Anordnung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Der erste und der zweite Elektromotor M1, M2 können jeweils durch Zähnräder oder Riemen wirksam mit dem ersten Sonnenrad S1 und dem Leistungsübertragungselement 18 oder der Antriebswelle 20 verbunden sein. Obwohl der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den veranschaulichten Ausführungsformen mit der Schaltkupplung C0 und der Schaltbremse B0 versehen ist, muss der Leistungsverteilungsmechanismus 16 nicht mit sowohl der Schaltkupplung C0 als auch der Schaltbremse B0 versehen sein. Obgleich die Schaltkupplung C0 angeordnet ist, um das erste Sonnenrad S1 und den ersten Träger CA1 selektiv miteinander zu verbinden, kann die Schaltkupplung C0 angeordnet sein, um das erste Sonnenrad S1 und das erste Hohlrad R1 selektiv miteinander zu verbinden, oder um den ersten Träger CA1 und das erste Hohlrad R1 selektiv miteinander zu verbinden. Die Schaltkupplung C0 kann somit angeordnet sein, um beliebige zwei Elemente von den drei Elementen des ersten Planetenradsatzes 24 zu verbinden.
Obgleich die Schaltkupplung C0 eingerückt wird, um die neutrale Position N im Getriebemechanismus 10, 70 in den veranschaulichten Ausführungsformen einzurichten, muss die Schaltkupplung C0 nicht eingerückt werden, um die neutrale Position einzurichten.
Die hydraulisch betätigten Reibungskupplungsvorrichtungen, die als die Schaltkupplung C0, die Schaltbremse B0 etc. in den veranschaulichten Ausführungsformen verwendet werden, können durch eine Magnetkraft-, Elektromagnet- oder eine mechanische Kupplungsvorrichtung wie eine Pulverkupplung (Magnetpulverkupplung), eine Elektromagnetkupplung und eine eingreifende Klauenkupplung ersetzt werden.
Obgleich der zweite Elektromotor M2 mit dem Leistungsübertragungselement 18 in den veranschaulichten Ausführungsformen verbunden ist, kann der zweite Elektromotor M2 mit einem Drehelement des Automatikgetriebebereichs 20, 72 verbunden sein.
In den veranschaulichten Ausführungsformen ist der Automatikgetriebebereich 20, 72 im Leistungsübertragungsweg zwischen den Antriebsrädern 38 und dem Leistungsübertragungselement 18 angeordnet, bei dem es sich um das Abgabeelement des Differentialbereichs 11 oder des Leistungsverteilungsmechanismus 16 handelt. Der Automatikgetriebebereich 20, 72 kann durch eine beliebige andere Leistungsübertragungsvorrichtung wie einen Automatikgetriebebereich 20 ersetzt werden, bei dem es sich um ein Dauereingriffgetriebe mit zwei parallelen Achsen handelt, das als manuelles Getriebe hinreichend bekannt ist und das durch Auswählzylinder und Schaltzylinder automatisch geschaltet wird.
Obgleich der Automatikgetriebebereichs 20 72 in den vorhergehenden Ausführungsformen mit dem Differentialbereich 11 durch das Leistungsübertragungselement 18 seriell verbunden ist, kann der Automatikgetriebebereich 20, 72 koaxial mit einer parallel zur Antriebswelle 14 verlaufenden Vorgelegewelle angeordnet sein oder auf dieser montiert sein. In diesem Fall sind der Differentialbereich 11 und der Automa tikgetriebebereich 20, 72 durch eine passende Leistungsübertragungsvorrichtung oder einen Satz von zwei Leistungsübertragungselementen wie einem Paar von Vorgelegerädern und einer Kombination aus Kettenrad und Kette wirksam miteinander verbunden.
Der Leistungsverteilungsmechanismus 16, der in den vorhergehenden Ausführungsformen als ein Differentialmechanismus angeordnet ist, kann durch eine Differentialgetriebevorrichtung ersetzt werden, die ein durch den Verbrennungsmotor 8 angetriebenes kleines Zahnrads und ein Paar von Kegelrädern, die in das kleine Zahnrad eingreifen und die jeweils betriebswirksam mit dem ersten Elektromotor M1 und dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden sind, beinhaltet.
Obgleich der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in den veranschaulichten Ausführungsformen aus einem Planetenradsatz 24 besteht, kann er aus zwei oder mehreren Planetenradsätzen bestehen, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 16 als Getriebe mit drei oder mehr Zahnradpositionen im Nichtdifferentialzustand (Schaltzustand mit festem Drehzahl) betreibbar ist.
In den veranschaulichten Ausführungsformen ist die manuell betreibbare Schaltvorrichtung 46 mit dem Schalthebel 48 versehen, der manuell betätigt werden kann, um eine von einer Mehrzahl von Betriebspositionen auszuwählen. Der Schalthebel 48 kann jedoch durch Druckschalter, einen Schiebe- oder andersartigen Schalter ersetzt werden, der manuell betätigbar ist, um einen gewünschte von einer Mehrzahl von Betriebspositionen auszuwählen, oder durch Vorrichtungen, die nicht per Hand betätigt werden, wie eine Vorrichtung, die als Reaktion auf die Stimme des Fahrers betätigt wird oder per Fuß bedient wird, um eine von einer Mehrzahl von Betriebspositionen auszuwählen. Obwohl der Schalthebel 48 eine manuelle Vorwärtsfahrposition M zum Auswählen der Anzahl der Vorwärtsfahr-Zahnradpositionen aufweist, die zum automatischen Schalten des Automatikgetriebebereichs 20 72 verfügbar sind, kann der in die manuelle Vorwärtsfahrposition M versetzte Schalthebel 48 verwendet werden kann, um den Automatikgetriebebereichs 20, 72 innerhalb des Bereichs von der ersten Zahnradposition bis zur vierten Zahnradposition manuell zu schalten, indem der Schalthebel 48 von der Position M zur Hochschaltposition „+" oder Rückschaltposition „–„ betätigt wird.
Obgleich der Schalter 44 in den vorhergehenden Ausführungsformen ein Kippschalter ist, kann der Kippschalter 44 durch einen einzelnen Tastschalter, zwei Tastschalter, die selektiv in die betätigten Positionen gedrückt werden, einen Hebelschalter, einen Schiebeschalter oder eine beliebige andere Schalterart oder Schaltvorrichtung ersetzt werden, die betätigbar sind, um einen gewünschten aus entweder dem stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Differentialzustand) oder dem stufenweise veränderbaren Schaltzustand (Nichtdifferentialzustand) auszuwählen. Der Kippschalter 44 kann eine neutrale Position aufweisen, muss aber nicht. Wenn der Kippschalter 44 nicht die neutrale Position aufweist, kann ein zusätzlicher Schalter vorgesehen sein, um den Kippschalter 44 freizugeben und zu sperren. Die Funktion dieses zusätzlichen Schalters entspricht der neutralen Position des Kippschalters 44. Der Kippschalter 44 kann durch eine Schaltvorrichtung ersetzt werden, die durch die Stimme, die durch den Fahrer erzeugt wird, oder den Fuß des Fahrers und nicht per Hand betreibbar ist, um entweder einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand (Differentialzustand) oder den stufenweise veränderbaren Zustand (Nichtdifferentialzustand) auszuwählen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen der Erfindung nur zu Veranschaulichungszwecken beschrieben worden sind, und dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Veränderungen und Modifizierungen verkörpert werden kann, die für Fachleute offenbar sind.
Zusammenfassung
Es wird eine Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem geschaffen, das (a) einen Differentialbereich (11) mit einem Differentialmechanismus (16), der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe von einem Verbrennungsmotor (8) an einen ersten Elektromotor (M1) und ein Leistungsübertragungselement (18), einen zweiten Elektromotor (M2), der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement und einem Fahrzeugantriebsrad (38) angeordnet ist, zu übertragen, und einer Schaltkupplung (C0) und einer Schaltbremse (B0), die in dem Differentialmechanismus (16) angeordnet sind, und die betreibbar sind, um eine Differentialfunktion des Differentialbereichs (11) zu begrenzen, und (b) ein stufenweise veränderbares Getriebe (20; 72) beinhaltet, das einen Teil des Leistungsübertragungswegs bildet und betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch einen Ausrückvorgang einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung auszuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung eine stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung (54) beinhaltet, die konfiguriert ist, um einen Überdrehbetrag einer Eingangsdrehzahl (NI_N) des Automatikgetriebebereichs (20; 72) während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs abhängig davon zu ändern, ob die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Schaltkupplung und Bremse begrenzt werden.

8: Verbrennungsmotor
10, 70: Getriebemechanismus (Antriebssystem)
11: Differentialbereich (stufenlos veränderbarer Getriebebereich)
16: Leistungsverteilungsmechanismus (Differentialmechanismus)
18: Leistungsübertragungselement
20, 72: Automatikgetriebebereich (stufenweise veränderbarer Getriebebereich)
38: Antriebsräder
40: Elektronische Steuervorrichtung (Steuervorrichtung)
52: Hybridsteuereinrichtung (Elektromotor-Steuereinrichtung)
54: Stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung
M1: erster Elektromotor
M2: zweiter Elektromotor
C0: Schaltkupplung (Differentialbegrenzungsvorrichtung)
B0: Schaltbremse (Differentialbegrenzungsvorrichtung)

Claims

Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem, das einen stufenlos veränderbaren Getriebebereich, der als ein elektrisch gesteuertes, stufenlos veränderbares Getriebe betreibbar ist, und einen stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet, wobei der stufenlos veränderbare Getriebebereich einen Differentialmechanismus aufweist, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und ein Leistungsübertragungselement und an einen zweiten Elektromotor, der in einem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, zu verteilen, wobei der stufenweise veränderbare Getriebebereich einen Teil des Leistungsübertragungswegs bildet und als ein stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert, das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch einen Ausrückvorgang einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung auszuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende Merkmale: eine Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung, die in dem Differentialmechanismus angeordnet ist, und die zum Begrenzen einer Differentialfunktion des Differentialmechanismus betreibbar ist, um einen Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe zu begrenzen, und eine stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Überdrehbetrag einer Eingangdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs abhängig davon zu ändern, ob der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Überdrehbetrag der Eingangdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs ändert, so dass der Überdrehbetrag geringer ist, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, indem der stufenlos veränderbare Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbaren Getriebe nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird, als wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich nicht betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustandsbegrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs steuert, so dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Blockierzustand ausgeführt wird, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs steuert, so dass der Kupp lung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand ausgeführt wird, in dem das Überdrehen der Eingangdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs zunimmt, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbaren Getriebebereich nicht betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereichs als das elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebe durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eine Elektromotor-Steuerungseinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, um eine Veränderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs durch Steuern des ersten Elektromotors synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang einzuschränken, wenn der stufenlos veränderbare Getriebebereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der stufenlos veränderbare Getriebebereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während der Betrieb des stufenlos veränderbaren Getriebebereich als der elektrisch gesteuerte, stufenlos veränderbare Getriebebereich nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem das einen Differentialbereich und einen stufenweise veränderbaren Getriebebereich beinhaltet, wobei der Differentialbereich einen Differentialmechanismus aufweist, der betreibbar ist, um eine Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors an einen ersten Elektromotor und ein Leistungsübertragungselement zu verteilen, und an einen zweiten Elektromotor, der in dem Leistungsübertragungsweg zwischen dem Leistungsübertragungselement und einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der stufenweise veränderbare Getriebebereich einen Teil des Leistungsübertragungswegs ausbildet und als ein stufenweise veränderbares Getriebe funktioniert, das betreibbar ist, um einen Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang durch einen Aus rückvorgang einer Kupplungsvorrichtung und einen Einrückvorgang einer anderen Kupplungsvorrichtung auszuführen, wobei die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende Merkmale aufweist: eine Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung, die in dem Differentialmechanismus angeordnet ist, und die zum Begrenzen einer Differentialfunktion des Differentialmechanismus betreibbar ist, um eine Differentialfunktion des Differentialbereichs zu begrenzen; und eine stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Überdrehbetrag einer Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs abhängig davon zu ändern, ob die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Begrenzungszustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Überdrehbetrag der Eingangdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs derart ändert, dass der Überdrehbetrag geringer ist, wenn der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird, als wenn der Differentialbereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich nicht betreibbar ist, um den stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs derart steuert, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Blockierzustand ausgeführt wird, wenn der Differentialbereich in einen stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung nicht begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die stufenweise veränderbare Schaltsteuerungseinrichtung den Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs derart steuert, dass der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang in einem Zustand ausgeführt wird, in dem das Überdrehen der Eingangsdrehzahl des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs zunimmt, wenn der Differentialbereich in einen nicht stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, in dem der Differentialbereich nicht betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, die ferner eine Elektromotor-Steuerungseinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, um eine Veränderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors während des Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgangs des stufenweise veränderbaren Getriebebereichs, durch Steuerung des ersten Elektromotors, synchron mit dem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang einzuschränken, wenn der Differentialbereich in den stufenlos veränderbaren Schaltzustand versetzt wird, indem der Differentialbereich betreibbar ist, um einen stufenlos veränderbaren Schaltvorgang auszuführen, während die Differentialfunktion des Differentialbereichs nicht durch die Differentialzustands-Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird.