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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridantriebseinheit zur Drehmomentübertragung
zwischen einer Vielzahl von Leistungsquellen, welche eine Brennkraftmaschine
und einen Elektromotor umfassen, und einem Ausgangselement, z.B.
einer Ausgangswelle, und im Besonderen ein Steuersystem zum Steuern
der Betätigung/des
Lösens
der Betätigungselemente
einer Hybridantriebseinheit, die durch die Betätigung/das Lösen der
Betätigungselemente,
z.B. hydraulisch zu betätigender
Kupplungen oder Bremsen, eine Änderung
des Drehmomentübertragungswegs
zwischen den Leistungsquellen und der Ausgangswelle gestattet.
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Stand der
Technik
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Ein
Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, z.B. Ottomotor, und
einem Elektromotor als Leistungsquellen sowie einem eingebauten
elektrischen Generator wurde als ein Fahrzeug zur Verminderung der
Abgase (d.h. Emissionen) sowie des Kraftstoffverbrauchs durch einen
effizienten Betrieb der Brennkraftmaschine und Energierückgewinnung entwickelt
und praktisch eingesetzt. Ein derartiges Hybridfahrzeug ist im Grunde
so konzipiert, dass eine effiziente Betriebsweise durch einen Wechsel
der einzusetzenden Leistungsquellen in Abhängigkeit vom Fahrzustand realisiert
wird. Zur Verringerung der Baugröße und Erzielung
einer höheren
Leistungsfähigkeit
wurde jedoch weithin versucht, ein Getriebe miteinzubeziehen.
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Was
dieses Getriebe betrifft, so gibt es eine Vielfalt von Ausgestaltungen,
welche neben einem herkömmlichen
Ge triebe zur gestuften oder stufenlosen Änderung der Übersetzung
des Weiteren eine Ausgestaltung umfassen, bei der das Drehmoment der
Brennkraftmaschine und das Drehmoment des Elektromotors zusammengeführt und
abgegeben werden, eine Ausgestaltung, bei der das Drehmoment der
Brennkraftmaschine erhöht
und abgegeben wird, und eine Ausgestaltung, bei der eine Rückwärtsstufe
eingestellt wird. Durch einen kombinierten Einsatz dieser Getriebe
lassen sich viele Drehmomentübertragungswege
zur Einstellung von Antriebszuständen
entsprechend den verschiedenen Anforderungen einrichten. Auch in
diesem Fall gilt es aber, die Baugröße und das Gewicht des Gesamtsystems zu
verringern. Die Ausgestaltung kann daher so modifiziert werden,
dass die Betätigungselemente
zur Erhalten der Drehmomentübertragungswege
sowohl zum Vorwärtsantrieb
als auch zum Rückwärtsantrieb betätigt werden,
oder so, dass die Ventile zur Einspeisung des Betätigungsdrucks,
z.B. Öldrucks,
in bestimmte Betätigungselemente
sowohl zum Vorwärtsantrieb
als auch zur Energierückgewinnung
betätigt
werden. Kurzum, die Betätigungselemente
und Ventile zur Ansteuerung der Elemente werden für verschiedene
Antriebszuständen
verwendet. Daher kann es zu einer Umkehr des Antriebszustands des Fahrzeugs
kommen, wenn die Steuerventile aufgrund einer Funktionsstörung den
entgegengesetzten Zustand als den eigentlichen Betriebszustand einnehmen
oder wenn sich die Betätigungszustände der
Betätigungselemente
von den eigentlichen Betätigungszuständen unterscheiden.
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Um
eine Umkehrung des Antriebszustands zu verhindern, die mit einem
sogenannten "Failure" bzw. Ausfall einhergehen
könnte,
sieht die in dem japanischen Patent Nr. 10-103507 beschriebene Erfindung vor, dass
der Öldruck
vermindert wird, wenn während
des Vorwärtsantriebs
oder Rückwärtsantriebs
ein Ventil festsitzt. Im Besonderen sind ein vorderes Schaltventil
zwischen einer Position, in der Öldruck
in eine vordere Kupplung eingespeist und aus einer hinteren Kupplung
abgeführt
wird, und einer Position, in der eine Verbindung zwischen der vorderen
Kupplung und dem Leitungsdruck unterbrochen ist, und ein hinteres
Schaltventil zwischen einer Position, in der Öldruck eine hintere Kupplung
eingespeist und aus einer vorderen Kupplung abgeführt wird,
und einer Position, in der eine Verbindung zwischen der hinteren
Kupplung und dem Leitungsdruck unterbrochen ist, schaltbar ausgeführt. Wenn
die Schaltventile nun in einem Zustand festsitzen, in dem die vordere
und hintere Kupplung mit Öldruck
gespeist werden, wird der Öldruck
daher sowohl aus der vorderen Kupplung wie auch aus der hinteren
Kupplung abgeführt,
so dass ein neutraler Zustand erhalten wird, wodurch Schwierigkeiten
aufgrund des Festsitzens der Ventile vermieden werden.
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Die
in der vorgenannten Druckschrift beschriebene Erfindung sieht eine
Ausgestaltung mit Ausfallsicherung für den Fall vor, in dem infolge
eines Festsitzens der Ventile eine Steuerung für den Rückwärtsantrieb durch eine Umkehr
des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments und Übertragung
desselben auf die Ausgangsseite gleichzeitig mit einer Steuerung
für den
Vorwärtsantrieb
durch eine Übertragung
des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments auf die Ausgangsseite
ohne Umkehr desselben verursacht werden. Bei Hybridfahrzeugen treten
Situationen, die eine Ausfallsicherung begründen, aber häufiger auf, da
die Leistungen einer Vielzahl von Leistungsquellen in den Zahnradmechanismus
des Getriebes eingespeist werden oder bei einem Hybridfahrzeug,
welches neben einer Brennkraftmaschine einen Motor/Generator als
Leistungsquellen umfasst, durch einen Antrieb des Motors/Generators über die
Brennkraftmaschine sowohl eine Leistungserzeugung als auch eine
Leistungsladung durchführbar
ist. Dieser sogenannte "Lademodus" wird im Besonderen
in Abhängigkeit
vom Ladezustand der Batterie unabängig davon, ob das Fahrzeug
fährt oder
nicht, ausgeführt, so
dass das Fahrzeug auch während
eines Halts in Betrieb sein könnte,
wenn das Festsitzen der Ventile oder dergleichen zu einem Aufall
führen.
Dies ist eine Situation, die insbesondere bei einem Hybridfahrzeug
auftritt, und sich nicht durch eine Ausgestaltung mit Ausfallsicherung
beheben lässt,
die auf ein Fahrzeuggetriebe gerichtet ist, das einzig die Brennkraftmaschine
als Leistungsquelle nutzt, wie es in der Druckschrift beschrieben
ist.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für eine Hybridsteuereinheit
zu schaffen, mit der sich von vornherein verhindern lässt, dass
der Antriebszustand aufgrund einer Störung in einem Hydraulikdrucksteuersystem
zur Betätigung
von Betätigungselementen
nicht dem beabsichtigten Antriebszustand entspricht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Steuersystem für eine Hybridantriebseinheit
gelöst,
welches aufweist: einen Zahnradmechanismus mit verschiedenen Drehelementen,
die mit einer Vielzahl von Leistungsquellen verbunden sind, und
eine Vielzahl von hydraulisch betätigbaren Betätigungselementen
zur Kopplung der Drehelemente im Zahnradmechanismus und zum Stoppen
der Drehung eines bestimmten Drehelements, wobei sich in Abhängigkeit
von den Betätigungs-/Lösezuständen der
Betätigungselemente
folgende Bereiche einstellen lassen: ein Vorwärtsantriebsbereich für einen
Vorwärtsantrieb
durch Übertragung
eines Eingangsdrehmoments auf ein Ausgangselement; einen Rückwärtsantriebsbereich für einen
Rückwärtsantrieb
durch Übertragung
eines Eingangsdrehmoments auf das Ausgangselement; und einen Stoppbereich
zum Antrieb einer der Leistungsquellen durch eine andere Leistungsquelle.
Das Steuersystem umfasst des Weiteren ein im Ansprechen auf die
einzelnen Einstellbereiche aktiviertes Bereichsschaltventil zum
Schalten und Ausgeben eines Anfangsdrucks zur Betätigung der
Betätigungselemente
in eine Vielzahl von Leitungen und, wenn der Stoppbereich eingestellt
ist, zum Ausgeben eines Hydraulikdrucks an das Betätigungselement,
das einen Drehmomentübertragungsweg
von einer der Leistungsquellen zu einer anderen Leistungsquelle einrichtet,
und zum Blockieren der Einspeisung des Anfangsdrucks in das Betätigungselement,
das, wenn es betätigt
wird, das Drehmoment am Ausgangselement einrichtet.
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Die
einzelnen Betätigungselemente
werden daher mit dem Anfangsdruck zur Betätigung entsprechend dem vom
Bereichsschaltventil eingestellten Bereich gespeist. Wird der Stoppbereich
eingestellt und soll eine Leistungsquelle von einer anderen Leistungsquelle
angetrieben werden, so werden darüber hinaus die Betätigungselemente
in der Weise betätigt,
dass zwischen diesen Leistungsquellen ein Drehmoment übertragen
wird. Dabei wird auch in dem Fall, in dem in der Hydraulikdruckzufuhrleitung zu
dem Betätigungselement,
das am Ausgangselement ein Drehmoment erzeugt, eine Störung auftritt und
es zu einer Situation kommt, in der an dem Betätigungselement ein Hydraulikdruck
ansteht, die Ausgabe des Anfangsdrucks zur Betätigung des störungsbehafteten
Betätigungselements
durch das Bereichsschaltventil zur Ausgabe des Anfangsdrucks blockiert,
wodurch das Betätigungselement
im gelösten
Zustand gehalten wird. Mit der Einstellung des Stoppbereichs lässt sich
somit von vornherein verhindern, dass an dem Ausgangselement ein
Drehmoment erzeugt wird.
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Der
vorstehend dargestellte Gegenstand sowie die Merkmale der Erfindung
werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen verständlicher. Es sei ausdrücklich darauf
hingewiesen, dass die Zeichnungen nur der Veranschaulichung dienen,
jedoch in keiner Weise den Schutzbereich der Erfindung beschränken sollen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Hydraulikkreisdarstellung, die einen Abschnitt eines Beispiels
für einen
Hydraulikkreis zeigt, der zu einem Steuersystem der Erfindung gehört;
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2 ist
eine Grobdarstellung, die schematisch ein Beispiel für eine Leistungsübertragungsvorrichtung
zeigt, wofür
die Erfindung angewendet wird; und
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3 ist
eine Tabelle, die die Bereiche spezifiziert, die sich durch die
in 2 gezeigte Leistungsübertragungsvorrichtung wählen lassen,
und die für
die einzelnen Bereich einzustellenden Antriebsmodi.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird die Erfindung an bestimmten Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Zunächst ist
in 2 ein Beispiel für eine Hybridantriebseinheit
gezeigt, wofür
sich die Erfindung verwenden lässt.
Das in 2 gezeigte Beispiel ist so aufgebaut, dass die
Leistung einer Brennkraftmaschine 1 mit innerer Verbrennung,
die als eine erste Leistungsquelle fungiert, und eines Elektromotors 2, die
als eine zweite Leistungsquelle fungiert, getrennt und zusammen
ausgegeben werden. Die Brennkraftmaschine 1 mit innerer
Verbrennung ist eine Leistungseinheit, z.B. ein Otto- oder Dieselmotor,
zur Leistungsausgabe durch Verbrennung von Kraftstoff. Die Brennkraftmaschine
mit innerer Verbrennung wird im Folgenden kurz als "Brennkraftmaschine (oder
BKM) 1" bezeichnet.
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Der
Elektromotor 2 andererseits ist, kurz gesagt, eine Leistungseinheit,
die unter Zufuhr eines elektrischen Stroms dreht und Leistung abgibt.
Für den
Elektromotor 2 kommen Motoren verschiedener Bauart, einschließlich der
Synchronbauart, wie auch ein Elektromotor mit Leistungserzeugungsfunktion
in Frage. Der Elektromotor sei im Folgenden so ausgeführt, dass
er eine Leistungserzeugungsfunktion hat, und wird im Folgenden als "Motor/Generator (M/G) 2" bezeichnet.
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Als
eine Einheit zur getrennten oder gemeinsamen Leistunsabgabe der
Leistungen der Brennkraftmaschine 1 und des Motors/Generators 2 ist
ein Doppelplanetenrad-Planetengetriebe 3 vorgesehen. Dieses
Planetengetriebe 3 weist den bekannten Aufbau mit folgenden
Drehelementen auf: einem Sonnenrad 4 oder außenverzahnten
Rad; einem konzentrisch mit dem Sonnenrad 4 angeordneten
Hohlrad 5 oder innenverzahnten Rad; und einem Planetenradträger 8,
der ein mit dem Sonnenrad 4 kämmendes, erstes Planetenrad 6 und
ein mit dem ersten Planetenrad 6 und dem Hohlrad 5 kämmendes,
zweites Planetenrad 7 in der Weise trägt, dass das erste und das
zweite Planetenrad 6 und 7 um deren jeweilige Achsen
sowie um den Planetenradträger 8 drehen können, wodurch
unter den drei Drehelementen eine Differentialfunktion herbeigeführt wird.
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Mit
dem Sonnenrad 4 der Drehelemente ist die Ausgangswelle
(z.B. Kurbelwelle) der Brennkraftmaschine 1 verbunden.
Im Fall einer Hubkolben-Brennkraftmaschine als Brennkraftmaschine 1 entstehen
durch die intermittierende Verbrennung von Kraftstoff Drehmomentschwankungen
oder Vibrationen. Zur Absorption oder Dämpfung der Vibrationen kann
zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Sonnenrad 4 ein
(nicht gezeigter) Dämpfermechanismus
angeordnet sein. Die Drehmomentkennlinie des Dämpfermechanismus wird in diesem
Fall unter Berücksichtigung
der Resonanzen zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem
Motor/Generator 2 eingestellt. Mit dem Planetenradträger 8 ist
andererseits ein Rotor 2r des Motors/Generators 2 verbunden.
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Zwischen
dem Hohlrad 5 und einem Gehäuse 9 ist des Weiteren
eine Bremse B1 angeordnet. Diese Bremse B1 stellt das Hohlrad 5 selektiv
fest und ist beispielsweise als eine zwischen dem Hohlrad 5 und
dem Gehäuse 9 angeordnete
Reib schlusseinheit, z.B. Mehrscheibenbremse oder Bandbremse, ausgeführt.
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Eine
als Ausgangselement fungierende Ausgangswelle 10 ist nach
der Brennkraftmaschine 1 ausgerichtet. Als Kopplungseinrichtung
zur selektiven Leistungsübertragung
auf die Ausgangswelle 10 sind zwei Kupplungen vorgesehen:
eine erste Kupplung C1 zum selektiven Koppeln des Planetenradträgers 8 und
der Ausgangswelle 10; und eine zweite Kupplung C2 zum selektiven
Koppeln des Hohlrads 5 und der Ausgangswelle 10.
Diese Kupplungen C1 und C2 lassen sich als Mehrscheibenkupplungen zum
hydraulischen Betätigen/Lösen der
Kopplungseinrichtung aber auch durch verschiedene Bauarten, z.B.
Formschlusskupplungen, ausführen.
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Die
Ausgangswelle 10 ist mit einem Getriebe 11 verbunden.
Das Getriebe 11 ist zur Verstellung der Übersetzung
zum Erhöhen/Vermindern
des Antriebsdrehmoments vorgesehen. Für das Getriebe 11 kommen
verschiedene Getriebe in Frage, welche beispielsweise umfassen:
ein gestuftes Getriebe, das in erster Linie aus dem Planetengetriebe
besteht; ein gestuftes Getriebe, bei dem die Kopplungszustände der
Drehelemente mit Hilfe eines Synchronschaltmechanismus (z.B. einer
Synchronisiereinrichtung) geändert
werden; ein stufenlos verstellbares Umschlingungsmittelgetriebe;
und ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe. In 1 ist
ein stufenlos vestellbares Umschlingungsmittelgetriebe 11 schematisch
dargestellt.
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Das
stufenlos verstellbare Getriebe 11 weist den bekannten
Aufbau auf, bei dem eine Antriebskegelscheibe (Primärkegelscheibe) 12 und
eine Abtriebskegelscheibe (Sekundärkegelscheibe) 13 mit verstellbarer
Laufweite parallel angeordnet sind und auf den Kegelscheiben 12 und 13 ein
(nicht gezeigtes) Umschlingungsmittel läuft. Das Getriebe 11 gestattet
somit durch eine Änderung
der Laufweite der Kegelscheiben 12 und 13 und
damit durch eine Änderung der
Umschlingungsradien des Umschlingungsmittel (oder der wirksamen
Kegelscheibenradien) bezüglich
der Kegelscheiben 12 und 13 eine stufenlose Verstellung
der Übersetzung.
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Parallel
zur Abtriebskegelscheibe 13 ist eine Vorgelegewelle 14 angeordnet,
die mit der Abtriebskegelscheibe 13 über ein Paar Vorgelegeräder 15 und 16 verbunden
ist. Andererseits kämmt
ein weiteres Rad 17 auf der Vorgelegewelle 14 mit
einem Abtriebsrad 18. Das Abtriebsrad 18 ist beispielsweise das
Hohlrad einer (nicht gezeigten) Differentialeinheit.
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Das
so weit beschriebene Planetengetriebe 3 übt auch
eine Differentialfunktion aus, so dass sich mit Hilfe der Funktion
des Planetengetriebes 3 eine Vielzahl von Antriebsmodi
wählen
lassen. Diese verschiedenen Antriebsmodi werden durch eine selektive
Betätigung
der vorgenannten Bremse B1 und Kupplungen C1 und C2 eingestellt.
Für diese
Steuerung sind vorgesehen: eine hydraulische Steuereinheit 20;
eine elektronische Steuereinheit (T-ECU) 21 zur Ausgabe
von Steuersignalen an die hydraulische Steuereinheit 20;
und eine Schalteinheit 22 zum Schalten der Ölleitungen
der hydraulischen Steuereinheit 20. Die hydraulische Steuereinheit 20 besteht im
Wesentlichen aus verschiedenen Umschaltventilen oder Druckregelventilen
und einem Magnetventil oder dergleichen zur Ausgabe von Steuersignaldrücken. Die
elektronische Steuereinheit 21 andererseits ist dafür ausgelegt,
in Abhängigkeit
von verschiedenen Eingangsdaten Berechnungen durchzuführen und
in Abängigkeit
von den Rechenergebnissen Anweisungssignale an das Magnetventil
der hydraulischen Steuereinheit 20 auszugeben, um dadurch
einen bestimmten Antriebsmodus einzustellen. Die Schalteinheit 22 ist
des Weiteren dafür
ausgelegt, den Antriebsmodi entsprechend mittels eines Schalthebels 23 einen
Bereich (oder eine Position) zu wählen.
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Diese
Bereiche umfassen einen Parkbereich (P), Rückwärtsbereich (R), Neutralbereich
(N), Antriebsbereich (D) und Bremsbereich (B). Hiervon sind der
Parkbereich und der Neutralbereich vorgesehen, um das Fahrzeug in
einem Stoppzustand zu halten, ohne dass die einzelnen Kupplungen
C1 und C2 betätigt
werden. Andererseits sind der Antriebsbereich und der Bremsbereich
zum Vorwärtsantrieb
vorgesehen, ohne dass die Bremse B1 aktiviert (oder betätigt) wird.
Des Weiteren ist der Rückwärtsbereich
(R) zum Rückwärtsantrieb
vorgesehen, wobei die erste Kupplung C1 aktiviert (oder betätigt) wird
und dadurch der Planetenradträger 8 als
Ausgangselement dient. Im Ansprechen auf die einzelnen Bereiche
werden des Weiteren weiter die die im Folgenden dargestellten Antriebsmodi
eingestellt.
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Im
Ansprechen auf die einzelnen Antriebsmodus sind des Weiteren die
Brennkraftmaschine 1 und der Motor/Generator 2 zu
aktivieren/deaktivieren. Diesbezüglich
sind die elektronischen Steuereinheiten (E-ECU und MG-ECU) 24 und 25 für die Brennkraftmaschine 1 bzw.
den Motor/Generator 2 vorgesehen. Jede der vorgenannten
elektronischen Steuereinheiten 21, 24 und 25 besteht
im Wesentlichen aus einem Rechner (CPU oder MPU), Speichereinheiten
(RAM und ROM) und einer Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle, um in Abhängigkeit
von den eingegebenen Daten und einem im Voraus abgespeicherten Programm
Berechnungen durchführen
und in Abhängigkeit
von den Rechenergebnissen Ausgangssignale ausgeben zu können. Die
elektronischen Steuereinheiten 21, 24 und 25 sind
darüber
hinaus jeweils mit einer Hybridsteuereinheit (HV-ECU) 26 oder
einer ähnlichen
elektronischen Steuereinheit zur Datenübertragung verbunden. Die Hybridsteuereinheit 26 ist
dafür ausgelegt,
den Antriebsmodus zu bestimmen, um dadurch die Steuersignale an
die einzelnen elektronischen Steuereinheiten 21, 24 und 25 anzulegen.
Die in den elektronischen Steuereinheiten 21, 24 und 25 und
in der Hybridsteuereinheit 26 zu verwendenden Daten umfassen
beispielsweise: die Fahrzeuggeschwindigkeit; eine Beschleunigerstellung (oder
die Betätigung
eines nicht gezeigten Gaspedals); ein durch die Schalteinheit 22 gewählte Bereichssignal;
den Ladezustand (d.h. SOC) der (nicht gezeigten) Batterie für die Stromzufuhr/Stromerzeugung
des Motors/Generators 2; die Batterietemperatur; und die
eingestellte Übersetzung
des Getriebes 11.
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Nachfolgend
werden die in 3 angegebenen Antriebsmodi dargestellt,
die den einzelnen Bereichen entsprechend eingestellt werden. Im
Antriebsbereich (D) und Bremsbereich (B) werden der elektrische
Drehmomentwandlermodus (ETC), der Direktkopplungsmodus und der Elektromotorantriebsmodus
eingestellt. Hiervon wird der ETC-Modus eingestellt, wenn eine relativ
hohe Antriebskraft erforderlich ist. Im ETC-Modus wird das Ausgangsdrehmoment der
Brennkraftmaschine 1 durch das Planetengetriebe 3 und
den Motor/Generator 2 erhöht, bevor es abgegeben wird.
In diesem Modus ist daher nur die zweite Kupplung C2 betätigt. Im
Besonderen gilt: das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 wirkt
auf das Sonnenrad 4 des Planetengetriebes 3, wodurch
das Sonnenrad als Eingangselement fungiert; der Motor/Generator 2 ist
mit dem Planetenradträger 8 verbunden,
wodurch der Planetenradträger 8 als
Reaktionselement fungeirt; und das Hohlrad 5 ist über die
zweite Kupplung C2 mit der Ausgangswelle 10 verbunden,
wodurch es als Ausgangselement fungiert. Wenn das Drehmoment von
der Brennkraftmaschine 1 auf das Sonnenrad 4 wirkt,
dreht der Planetenradträger 8 in
diesem Fall entgegengesetzt zum Sonnenrad 4. Wenn durch
den Motor/Generator 2 ein Reaktionsdrehmoment in Drehrichtung
der Brennkraftmaschine 1 auf den Planetenradträger 8 wirkt, wird
am Hohlrad 5, das als Ausgangselement fungiert, aber ein
Drehmoment erzeugt, das aufgrund der Übersetzung (d.h. des Verhältnisses
der Zähnezahl
des Sonnenrads zur Zähnezahl
des Hohlrads) des Planetengetriebes 3 gegenüber dem
von der Brennkraftmaschine 1 eingegangenen Drehmoment erhöht ist.
Im Ergebnis lässt
sich eine hohe Antriebskraft erzielen.
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Im
Direktkopplungsmodus wird das Fahrzeug in erster Linie durch die
Brennkraftmaschine 1 angetrieben, wobei das Planetengetriebe 3 in
seiner Gesamtheit direkt gekoppelt ist. Im Ergebnis sind beide Kupplungen
C1 und C2 in den Betätigungszustand
(oder eingerückten
Zustand) gesteuert. Daher sind die beiden Drehelemente des Planetengetriebes 3,
d.h. der Planetenradträger 8 und
das Hohlrad 5 zu einer Einheit verbunden, so dass das Planetengetriebe 3 insgesamt
eine Einheit bildet. Im Ergebnis wird das Drehmoment so auf die
Ausgangswelle 10 übertragen,
wie es von der Brennkraftmaschine 1 ausgegeben wird. Daher
wird dieser Antriebsmodus bei einer Reisegeschwindigkeit unter einer
relativ niedrigen Last und einem hohen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 eingestellt.
Der Motor/Generator 2 wird in diesem Fall aktiviert, um
das Antriebsdrehmoment zu erhöhen;
der Motor/Generator 2 kann aber auch über das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 angetrieben
werde, um elektrische Leistung zu erzeugen.
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Im
Elektromotorantriebsmodus wird das Fahrzeug ausschließlich durch
den Motor/Generator 2 angetrieben, so dass nur die erste
Kupplung C1 betätigt
ist (eingerückt
ist), wodurch der Motor/Generator 2 mit der Ausgangswelle 10 direkt
verbunden ist. Der Elektromotorantriebsmodus wird beim Starten eingestellt,
da sich das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 geschwindigkeitsunabhängig einstellen
lässt.
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Das
Fahrzeug wird daher, wenn es angetrieben wird, im Elektromotorantriebsmodus
gestartet. Anschließend
wird die Brennkraftmaschine 1 gestartet und vom Elektromotorantriebsmodus
in den Direktkopplungsmodus geschaltet, wenn die Brennkraftmaschine 1 im
Wesentlichen dieselbe Drehzahl hat wie der Motor/Generator 2.
Wenn das Gaspedal beim Starten oder während des Antriebs des Fahrzeugs
im Direktkopplungsmodus stark betätigt wird, um die erforderliche
Antriebskraft zu erhöhen,
wird der ETC-Modus eingestellt, um die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 1 mittels
der Ausgangsleistung des Motors/Generators 2 zu ergänzen. In
jedem dieser Antriebsmodi sind der Motor/Generator 2 und
die Ausgangswelle 10 andererseits in einer ein Drehmoment übertragenden
Weise gekoppelt, so dass sich der Motor/Generator 2 während einer
Verzögerung über die
Trägheit
des im Fahrt befindlichen Fahrzeugs antreiben lässt, um Energie zurückzugewinnen.
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Im
Stoppbereich, z.B. Neutralbereich (N) oder Parkbereich (P), werden
die einzelnen Antriebszustände
eingestellt, welche den Neutralzustand, den Lademodus und den Brennkraftmaschinenstart bei
einer extrem tiefen Temperatur beinhalten. Im Neutralzustand übt das Planetengetriebe 3 keine Leistungsübertragungsfunktion
aus, so dass die einzelnen Kupplungen C1 und C2 wie auch die Bremse B1
gelöst
sind.
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Im
Lademodus wird andererseits keine Leistung auf die Ausgangswelle 10 übertragen,
sondern der Motor/Generator 2 von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben,
so dass nur die Bremse B1 betätigt
ist. Bei festgestelltem Hohlrad 5 des Planetengetriebes 3 wird
das Sonnenrad 4 daher von der Brennkraftmaschine 1 in
Drehung gesetzt, so dass der Planetenradträger 8 als Ausgangselement
wirkt und entgegengesetzt zum Sonnenrad 4 dreht. Kurz gesagt
wird der Motor/Generator 2 durch die Brennkraftmaschine 1 entgegengesetzt
zur Brennkraftmaschine 1 angetrieben, so dass der Motor/Generator 2 eine
Leistungserzeugungsfunktion ausübt.
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Zum
Starten der Brennkraftmaschine 1 bei einer extrem tiefen
Temperatur ist darüber
hinaus ein hohes Drehmoment erforderlich, so dass die Brennkraftmaschine 1 durch
den Motor/Generator 2 angetrieben und gestartet wird. Dieser
Modus unterscheidet sich von dem vorgenannten Lademodus im Hinblick
auf Leistungseingang/Leistungsausgang. Indem nur die Bremse B1 betätigt und
dadurch das Hohlrad 5 festge stellt ist, wird der Motor/Generator 2 entgegengesetzt
zur Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Im Ergebnis dreht
der Planetenradträger 8 rückwärts, so
dass das Sonnenrad 4 und die damit verbundene Brennkraftmaschine 1 vorwärts drehen,
um die Brennkraftmaschine 1 zu starten.
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Der
Rückwärtsbereich
(R) ist für
den Rückwärtsantrieb
des Fahrzeugs vorgesehen. Hierfür
lassen sich sowohl der Motor/Generator 2 als auch die Brennkraftmaschine 1 als
Leistungsquelle verwenden. Der Elektromotorantriebsmodus, in dem
nur die erste Kupplung C1 betätigt
ist, kann, kurz gesagt, eingerichtet werden um den Motor/Generator 2 mit
der Ausgangswelle 10 direkt zu verbinden. In diesem Zustand
dreht der Motor/Generator 2 dann rückwärts, wodurch auch die Ausgangswelle 10 rückwärts dreht. Das
Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 kann in diesem
Fall geschwindigkeitsunabhängig
gesteuert/geregelt werden, so dass sich das Fahrzeug bei vollständig betätigter erster
Kupplung C1 rückwärts starten
lässt.
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Erfolgt
der Rückwärtsantrieb
des Fahrzeugs andererseits durch die Brennkraftmaschine 1,
so kann der Rückwärtsstart
durch die Umkehrfunktion des Planetengetriebes 3 und eine
allmähliche
Erhöhung
des Übertragungsdrehmoments
an der Bremse B1 ruckfrei erfolgen. Kurz gesagt, es wird ein Reibungsantriebsmodus
eingerichtet. Im Besonderen werden die Bremse B1 betätigt, um
das Hohlrad 5 festzustellen, und die erste Kupplung C1
betätigt (eingerückt), damit
der Planetenradträger 8 als
Ausgangselement fungiert. Wenn das Sonnenrad 4 durch die
Brennkraftmaschine 1 in diesem Zustand vorwärts dreht,
dreht der Planetenradträger 8 rückwärts (für den Rückwärtsantrieb).
Soll die Brennkraftmaschine 1 gestartet werden, kann jedoch
die Last von der Ausgangswelle 10 nicht der Brennkraftmaschine 1 auferlegt
werden. Wird die Bremse B1 gleichzeitig mit dem Rückwärtsantrieb
des Fahrzeugs aus dem Neutralzustand heraus betätigt, so steigt das Drehmoment
der Ausgangswelle 10 darüber hinaus abrupt an, was zu
einem Ruck führen
würde.
Wenn der Rückwärtsantrieb
durch die Leistung der Brennkraftmaschine 1 bewirkt wird,
ist die Bremse B1 daher gelöst,
wodurch das Hohlrad 5 kein Reaktionsdrehmoment erfährt und
das Drehmoment der Ausgangswelle 10 bis auf Null vermindert
ist. Aus diesem Zustand heraus wird die Bremse B1 allmählich betätigt, um
das Reaktionsdrehmoment des Hohlrads 5 allmählich zu
erhöhen.
Die Bremse B1 wird, kurz gesagt, aus dem gelösten Zustand über einen
Schlupfzustand hinweg in den vollständig betätigten Zustand versetzt. Somit
steigt das Drehmoment der Ausgangswelle 10 von Null aus
allmählich an,
so dass sich das Fahrzeug ruckfrei starten lässt.
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In
der soweit beschriebenen Hybridantriebseinheit übt ein Betätigungselement eine Vielzahl
von Funktionen aus, da die Zahl der Komponenten so klein als möglich gehalten
wird. Wenn es aber nicht gelingt, die Betätigungs/Lösezustände eines der Betätigungselemente
zu ändern,
werden die Antriebszustände
daher weithin verschieden. Wenn im Antriebsbereich (D) für den Vorwärtsantrieb
oder im Bremsbereich (B) die Bremse B1 betätigt wird, wird die Antriebseinheit
insgesamt blockiert oder in den Rückwärtsantriebszustand geschaltet.
Andererseits entsteht an der Ausgangswelle 10 ein Rückwärtsdrehmoment,
was einen Rückwärtsantrieb
zur Folge hat, wenn die erste Kupplung C1 während des Ladens im Neutralbereich
(N) oder Parkbereich (P) zum Einrichten des Stoppbereichs betätigt wird.
Des Weiteren wird der Blockierzustand eingerichtet, da der Motor/Generator 2 bremst,
wenn die erste Kupplung C1 bei einem Auslauf im Neutralzustand betätigt wird.
Wenn die zweite Kupplung C2 im Rückwärtsbereich
(R) betätigt
wird, wird darüber
hinaus der Blockierzustand oder Vorwärtsantriebszustand eingerichtet.
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Um
einen zu dem beabsichtigten Anriebszustand gegensätzlichen
oder widersprüchlichen
Antriebszustands durch eine mechanisch Ausgestaltung von vornherein
zu verhindern, ist der Hydraulikkreis, der einen Teil der Steuereinheit
der so weit beschriebenen Hybridantriebseinheit bildet, folgendermaßen ausgestaltet. 1 zeigt
ein Beispiel für
diese Ausgestaltung, in der ein Anfangsbetätigungsdruck für die einzelnen
Betätigungselemente
durch ein manuelles Ventil zugeführt/blockiert
wird, das in Abhängigkeit
von dem gewählten
Bereich zu schalten ist. Dieses manuelle Ventil, das in 1 mit
dem Bezugszeichen 30 gezeigt ist, ist so aufgebaut, dass sein
Steuerkolben 31 durch den Schalthebel 23 der vorgenannten
Schalteinheit 22 axial hin und her bewegt wird. Dieses
manuelle Ventil 30 ist im Besonderen so aufgebaut, dass
der Steuerkolben 31 entsprechend der durch die Schalteinheit 22 wählbaren Schaltstellung
(oder des durch die Schalteinheit 22 wählbaren Bereichs) in eine der
Stellungen P (Parken), R (Rückwärts), N
(Neutral), D (Antrieb) und B (Bremse) verschoben wird. Das manuelle
Ventil 30 ist weiter so aufgebaut, dass es entsprechend
der jeweiligen Stellung den Anfangsdruck (oder Bereichsdruck) zur
Betätigung
der Bremse B1 und der einzelnen Kupplungen C1 und C2 ausgibt.
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Im
Besonderen ist an einem in Axialrichtung mittigen Abschnitt ein
Einlassanschluss 32 ausgebildet, der mit einem als Anfangsbetätigungsdruck
für die
Betätigungselemente
kontrollierten Leitungsdruck (PC) gespeist wird. In der D-Stellung und der B-Stellung
steht der Einlassanschluss 32 in Verbindung mit einem ersten
Auslassanschluss 33, der einen D-Bereichsdruck und B-Bereichsdruck
ausgibt. In der N-Stellung,
der R-Stellung und der P-Stellung steht der Einlassanschluss 32 andererseits
in Verbindung mit einem zweiten Auslassanschluss 34, der
einen N-Bereichsdruck, R-Bereichsdruck und P-Bereichsdruck ausgibt.
Weiter ist ein ständig
mit dem zweiten Auslassanschluss 34 in Verbindung stehender
zweiter Einlassanschluss 35 ausgebildet. In der R-Stellung
steht der zweite Einlassanschluss 35 in Verbindung mit
einem dritten Auslassanschluss 36, der den R-Bereichsdruck
ausgibt, wenn die R-Stellung gewählt
wird.
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Der
erste Auslassanschluss 33 und der dritte Auslassanschluss 36 des
manuellen Ventils 30 sind mit verschiedenen Einlassanschlüssen 41 und 42 eines
Zweiwegeventil 40 verbunden. Das Zweiwegeventil 40 ist
so aufgebaut, dass es einen Auslassanschluss 43 öffnet und
den Einlassanschluss schließt, an
dem der niedrigere Öldruck
ansteht, wenn sein Bewegungselement durch den an einem der Einlassanschlüsse 41 und 42 anstehenden Öldruck verschoben
wird. Das Zweiwegeventil 40 gibt dementsprechend den D-Bereichsdruck,
B-Bereichsdruck bzw. R-Bereichsdruck aus. Der Auslassanschluss 43 ist mit
dem Einlassanschluss 51 eines C1-Steuerventils 50 zur
Regelung des Betätigungsdrucks
der ersten Kupplung C1 verbunden.
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Das
C1-Steuerventil 50 ist ein Regelventil zur Ausgabe des Öldrucks
in Abhängigkeit
von der auf einen Steuerkolben 52 wirkenden Axialkraft,
d.h. in Abhängigkeit
vom Druckregelpegel. An einer Stirnseite des Steuerkolbens 52 ist
eine Feder 53 angeordnet. An der anderen Seite ist entgegengesetzt
zur Feder 53 ein Signaldruckanschluss 54 ausgebildet, der
mit einem Magnetventil 55 verbunden ist, dessen Tastverhältnis geregelt
wird, um einen Öldruck
entsprechend dem Tastverhältnis
auszugeben. In einem in Axialrichtung mittigen Abschnitt ist andererseits
ein Auslassanschluss 56 ausgebildet, der unabhängig von
der Position des Steuerkolbens 52 geöffnet ist. Der Einlassanschluss 51 ist
bezüglich
des Auslassanschlusses 56 auf der Seite der Feder 53 ausgebildet;
auf der Seite des Signaldruckanschlusses 54 ein Rücklaufanschluss 57 ausgebildet.
Der Auslassanschluss 56 ist des Weiteren mit der (nicht
gezeigten) Servoölkammer
der ersten Kupplung C1 verbunden. Der an der Feder 53 anliegende
Steg weist des Weiteren ein Verbindungsloch 58 auf, das
sich axial durch den Steg zwischen den den beiden Endabschnitten
erstreckt, wodurch der Öldruck
des Auslassanschlusses 56 als ein Rückkopplungsdruck am Endabschnitt
der Feder 53 anliegt.
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Wenn
der Einlassanschluss 51 und der Auslassanschluss 56 miteinander
kommunizieren und die erste Kupplung C1 mit Öldruck gespeist wird, um deren
Betätigungsdruck
allmählich
zu erhöhen,
geht die Kraft, die den Steuerkolben 52 zusammen mit der Feder 53 mit
Druck beaufschlägt, über die
Axialkraft hinaus, die auf dem am Signaldruckanschluss 54 anstehenden Öldruck des
Magnetventils 55 beruht. Im Ergebnis wird der Einlassanschluss 51 durch
den Steuerkolben 52 geschlossen, der Rücklaufanschluss 57 bleibt
aber geöffnet,
so dass der Auslassanschluss 56 mit dem Rücklaufanschluss 57 in Verbindung
tritt. Darüber
hinaus nehmen der Öldruck der
ersten Kupplung C1 und der Öldruck
an der Stirnseite, an der die Feder 53 angeordnet ist,
ab, der Steuerkolben 52 bewegt sich in die Richtung, in
der die Feder 53 gestaucht wird, wodurch der Rücklaufanschluss 57 wieder
geschlossen wird, und der Einlassanschluss 51 und der Auslassanschluss 56 kommen
wieder in Verbindung, so dass die erste Kupplung C1 wieder mit Öldruck gespeist
wird. Kurzum, der auszugebende Öldruck
wird mit einer Zunahme des an den Signaldruckanschluss 54 anzulegenden Öldrucks
(oder des Signaldrucks) höher.
Andererseits entweicht während
dieser Druckregelung der Ödruck über den
Rücklaufanschluss 57.
Mit anderen Worten, die Druckregelung erfolgt dadurch, dass der Auslassanschluss 56 selektiv
mit dem Einlassanschluss 51 und dem Rücklaufanschluss 57 in
Verbindung gebracht wird.
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Das
soweit beschriebene Magnetventil 55 ist von der sogenannten "stromlos geschlossen" Bauart, die im aberregten
Zustand keinen Öldruck
(oder Signaldruck) ausgibt. Wenn dieses Magnetventil 55 im aberregten
Zustand durch eine Unterbrechung oder dergleichen ausfällt, wird
daher an den Signaldruckanschluss 54 des C1-Steuerventils 50 kein Öldruck angelegt,
so dass der Einlassanschluss 51 geschlossen und der zugeführte Öldruck nicht
ausgegeben wird.
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Mit
dem ersten Auslassanschluss 33 des vorgenannten manuellen
Ventils 30 ist andererseits ein Einlassanschluss 61 eines
C2-Steuerventils 60 zur Regelung des Betätigungsdrucks
der zweiten Kupplung C2 verbunden. Dieses C2-Steuerventil 60 ist
ebenso wie das vorgenannte C1-Steuerventil 50 ein Druckregelventil
zur Ausgabe eines Öldrucks
entsprechend der auf einen Steuerkolben 62 wirkenden Axialkraft,
d.h. entsprechend dem Druckregelpegel. An einer Stirnseite des Steuerkolbens 62 ist
eine Feder 63 angeordnet; an der Seite entgegengesetzt
zur Feder 63 ist ein Signaldruckanschluss 64 ausgebildet.
Mit dem Signaldruckanschluss 64 ist ein lineares Magnetventil 65 zur
Ausgabe eines spannungsabhängigen Öldrucks
verbunden. Andererseits ist in einem in Axialrichtung mittigen Abschnitt
ein unabhängig
von der Position des Steuerkolbens 62 geöffneter Auslassanschluss 66 ausgebildet.
Der Einlassanschluss 61 ist bezüglich des Auslassanschlusses 66 auf
der Seite der Feder 63 ausgebildet; entgegengesetzt zum
Einlassanschluss 61 ist auf der Seite des Signaldruckanschlusses 64 ein
Rücklaufanschluss 67 ausgebildet.
Der Auslassanschluss 66 ist darüber hinaus mit der (nicht gezeigten)
Servoölkammer
der zweiten Kupplung C2 verbunden, wohingegen der Auslassanschluss 66 mit
einem Rückkopplungsanschluss 68 in
Verbindung steht, der in dem Endabschnitt ausgebildet ist, in dem
die Feder 63 aufgenommen ist.
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Wenn
der Einlassanschluss 61 und der Auslassanschluss 66 verbunden
sind und die zweite Kupplung C2 mit Öldruck gespeist wird, um dadurch deren
Betätigungsdruck
allmählich
zu erhöhen,
geht die Kraft, die den Steuerkolben 62 zusammen mit der Feder 63 mit
Druck beaufschlägt, über die
Axialkraft hinaus, die auf dem am Signaldruckanschluss 64 anstehenden Öldruck des
linearen Magnetventils 65 beruht. Im Ergebnis schließt der Steuerkolben 62 den Einlassanschluss 61 und öffnet den
Rücklaufanschluss 67,
wodurch der Auslassanschluss 66 mit dem Rücklaufanschluss 67 in
Verbindung gebracht wird. Darüber
hinaus nehmen der Öldruck
der zweiten Kupplung C2 und der Öldruck
an der Stirnseite, an der die Feder 63 angeordnet ist,
ab, so dass der Steuerkolben 62 in die Richtung verschoben
wird, in der die Feder 63 gestaucht wird, wodurch der Rücklaufanschluss 67 wieder
geschlossen wird und der Einlassanschluss 61 und der Auslassanschluss 66 wieder
in Verbindung treten, so dass die zweite Kupplung C2 wieder mit
dem Öldruck
gespeist wird. Kurzum, der auszugebende Öldruck wird mit einer Zunahme
des am Signaldruckanschluss 64 anzulegenden Öldrucks
(oder des Signaldrucks) 64 höher. Andererseits entweicht
während
dieser Druckregelung der Öldruck über den
Rücklaufanschluss 67.
Anders ausgedrückt,
die Druckregelung erfolgt dadurch, dass der Auslassanschluss 66 selektiv
mit dem Einlassanschluss 61 und Rücklaufanschluss 67 in
Verbindung gebracht wird.
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Das
so weit beschriebene lineare Magnetventil 65 ist von der
sogenannten "stromlos
offen" Bauart, die
im aberregten Zustand einen Öldruck (oder
den Signaldruck) ausgibt. Wenn dieses lineare Magnetventil 65 im
aberregten Zustand infolge einer Unterbrechung oder dergleichen
ausfällt,
wird daher der Signaldruckanschluss 64 des C2-Steuerventils 60 mit
dem Öldruck
gespeist, wodurch der Einlassanschluss 61 mit dem Auslassanschluss 66 in
Verbindung gebracht und dadurch die zweite Kupplung C2 mit dem Betätigungsdruck
gespeist wird.
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Der
zweite Auslassanschluss 34 des manuellen Ventils 30 ist
des Weiteren mit dem Einlassanschluss 71 eines B1-Steuerventils 70 zur
Regelung des Betätigungsdrucks
der Bremse B1 verbunden. Das B1-Steuerventil 70 ist ebenso
wie das vorgenannte C2-Steuerventil 60 ein Druckregelventil
zur Ausgabe eines Öldrucks
entsprechend der auf den Steuerkolben 72 wirkenden Axialkraft,
d.h. entsprechend dem Druckregelpegel. An einer Stirnseite des Steuerkolbens 72 ist
eine Feder 73 angeordnet; an der der Feder 73 abgewandten
Seite ist ein Signaldruckanschluss 74 ausgebildet. Mit
dem Si gnaldruckanschluss 74 ist das vorgenannte lineare
Magnetventil 65 verbunden. In einem in Axialrichtung mittigen
Abschnitt ist andererseits ein unabhängig von der Position des Steuerkolbens 72 offener
Auslassanschluss 76 ausgebildet. Der Einlassanschluss 71 ist
bezüglich
des Auslassanschlusses 76 auf der Seite der Feder 73 ausgebildet;
entgegengestzt zum Einlassanschluss 71 ist auf der Seite
des Signaldruckanschlusses 74 ein Rücklaufanschluss 77 ausgebildet.
Der Auslassanschluss 76 ist des Weiteren mit der (nicht
gezeigten) Servoölkammer
der Bremse B1 verbunden, wohingegen der Auslassanschluss 76 mit
einem Rückkopplungsanschluss 78 in
Verbindung steht, der an dem Endabschnitt ausgebildet ist, in dem
die Feder 73 aufgenommen ist.
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Wenn
der Einlassanschluss 71 und der Auslassanschluss 76 verbunden
sind und die Bremse B1 mit Öldruck
gespeist wird, um dadurch deren Betätigungsdruck allmählich zu
erhöhen,
geht die Kraft, die den Steuerkolben 72 zusammen mit der
Feder 73 mit Druck beaufschlägt, über die Axialkraft hinaus,
die auf dem am Signaldruckanschluss 74 anstehenden Öldruck des
linearen Magnetventils 65 beruht. Im Ergebnis schließt der Steuerkolben 72 den
Einlassanschluss 71 und öffnet den Rücklaufanschluss 77,
wodurch der Auslassanschluss 76 mit dem Rücklaufanschluss 77 in
Verbindung gebracht wird. Im Ergebnis nehmen der Öldruck der
Bremse B1 und der Öldruck
im Rückkopplungsanschluss 78 ab,
wodurch der Steuerkolben 72 in die Richtung verschoben
wird, in der die Feder 73 gestaucht wird, so dass Rücklaufanschluss 77 wieder
geschlossen wird und der Einlassanschluss 71 und der Auslassanschluss 76 wieder
in Verbindung treten, wodurch die Bremse B1 wieder mit Öldruck gespeist
wird. Kurzum, der auszugebende Öldruck
wird mit einer Zunahme des an den Signaldruckanschluss 74 anzulegenden Öldrucks (oder
Signaldrucks) höher.
Andererseits entweicht während
dieser Druckregelung der Öldruck über den Rücklaufanschluss 77.
Anders ausgedrückt,
die Druckregelung erfolgt dadurch, dass der Auslassanschluss 76 selektiv
mit dem Einlassanschluss 71 und dem Rücklaufanschluss 77 in
Verbindung gebracht wird.
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Das
vorgenannte lineare Magnetventil 65 ist von der "stromlos offen" Bauart, wie vorstehend
beschrieben. Wenn das lineare Magnetventil 65 im aberregten
Zustand infolge eine Unterbrechung oder dergleichen ausfällt, wird
der Signaldruckanschluss 74 des B1-Steuerventils 70 daher
mit dem Öldruck gespeist,
wodurch der Einlassanschluss 71 mit dem Auslassanschluss 76 in
Verbindung gebracht und die Bremse B1 mit dem Betätigungsdruck
gespeist wird.
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Im
Folgenden werden die Funktionen des in 1 gezeigten
Hydraulikkreises beschrieben, und zwar zunächst für den Fall, in dem der Parkbereich (P)
oder der Neutralbereich (N), d.h. der Stoppbereich, gewählt wird.
Wenn einer dieser Bereiche gewählt
wird, wird der Steuerkolben 31 des manuellen Ventils 30 in
die Stellung entsprechend dem gewählten Bereich verschoben. 1 zeigt
die Position des Steuerkolbens 31, wenn der Neutralbereich
(N) gewählt
wird; der Einlassanschluss 32 steht nur mit dem zweiten
Auslassanschluss 34 in Verbindung. Im Parkbereich (P) ist
es ähnlich.
Andererseits unterbricht der Steuerkolben 31 in diesem
Fall die Verbindung zwischen dem ersten Auslassanschluss 33 und dem
Einlassanschluss 32 und zwischen dem zweiten Einlassanschluss 35 und
dem dritten Auslassanschluss 36.
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Wenn
diese Bereiche eingestellt werden, wird der Anfangsbetätigungsdruck
(oder Bereichsdruck) vom manuellen Ventil 30 daher nur
dem B1-Steuerventil 70 zugeführt. Wenn die an das lineare
Magnetventil 65 anuzulegende Spannung abgesenkt wird, um
den Signaldruck allmählich
zu erhöhen,
steigt der Druckregelpegel am B1-Steuerventil 70 allmählich an,
so dass der am Auslassanschluss 76 auszugebende Öldruck,
d.h. der der Bremse B1 zuzuführende Öldruck,
allmählich
zunimmt, wodurch die Bremse B1 betätigt wird. Mit der Betätigung der Bremse
B1 wird das Hohlrad 5 des Planetengetriebes 3 festgestellt.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 in diesem Zustand angetrieben
wird, wodurch sich das Sonnenrad 4 dreht, werden der Planetenradträger 8 und
der damit verbundene Motor/Generator 2 zwangsweise rückwärts in Drehung
gesetzt. Im Ergebnis wirkt der Motor/Generator 2 als elektrischer Generator,
so dass die (nicht gezeigte) Batterie geladen werden kann.
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In
diesem Fall wird der Signaldruck vom linearen Magnetventil 65 zwar
auch an den Signaldruckanschluss 64 des C2-Steuerventils 60 angelegt,
jedoch ist die Verbindung zwischen dem ersten Auslassanschluss 33 des
manuellen Ventils 30, der mit dem C2-Steuerventil 60 verbunden
ist, und dem Einlassanschluss 32 unterbrochen, so dass
der erste Auslassanschluss 33 keinen Anfangsbetätigungsdruck ausgibt
und die zweite Kupplung C2 nicht betätigt wird. Ebensowenig wird
der Anfangsbetätigungsdruck
der ersten Kupplung C1 zugeführt,
so dass die Kupplung C1 nicht betätigt wird. Anders ausgedrückt, auch
wenn die Steuerventile 50 und 60 zur Regelung der
Betätigungsdrücke der
Kupplungen C1 und C2 ausfallen oder in einer Weise festsitzen sollten,
dass sie den Öldruck
ausgeben könnten,
werden sie nicht betätigt,
so dass an der Ausgangswelle 10 kein Drehmoment erzeugt
wird. Kurzum, im Stoppbereich lässt sich
das Problem von vornherein verhindern, das andernfalls zu einem
Antrieb des Fahrzeugs führen könnte.
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Anschließend wird
der Fall beschrieben, in dem der Rückwärtsbereich (R) gewählt wird.
Wenn dieser Bereich gewählt
wird, wird der Steuerkolben 31 des manuellen Ventils 30 in
die Position entsprechend diesem Bereich geschoben, so dass der
Einlassanschluss 32 mit dem zweiten Auslassanschluss 34 und
gleichzeitig der zweite Einlassanschluss 35 mit dem dritten
Auslassanschluss 36 in Verbindung gebracht wird. In diesem
Fall ist die Verbindung zwischen dem ersten Auslassanschluss 33 und
dem Einlassanschluss 32 unterbrochen.
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Im
Rückwärtsbereich
(R) wird der Öldruck daher
am zweiten Auslassanschluss 34 und dritten Auslassanschluss 36 des
manuellen Ventils 30 ausgegeben. Daraufhin lässt sich
die Bremse B1 ebenso wie in dem vorgenannten Stoppbereich durch
den vom zweiten Auslassanschluss 34 ausgegebenen Öldruck betätigen. Andererseits
wird der vom dritten Auslassanschluss 36 ausgegebene Anfangsbetätigungsdruck
zu dem anderen Einlassanschluss 42 des Zweiwegeventils 40 geführt, von
dem er über
den Auslassanschluss 43 dem Einlassanschluss 51 des C1-Steuerventils 50 zugeführt wird.
Wenn das Magnetventil 55 tastverhältnisgesteuert wird, um den
Signaldruck auszugeben, wird der Signaldruck daher dem Signaldruckanschluss 54 des
C1-Steuerventils 50 zugeführt, so dass das C1-Steuerventil 50 den Druck
unter dem Druckregelpegel entsprechend dem Signaldruck regelt, wodurch
die erste Kupplung C1 betätigt
wird.
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Somit
können
die erste Kupplung C1 und die Bremse B1 betätigt werden, um den Elektromotorantriebsmodus
oder den Reibungsantriebsmodus im Rückwärtsbereich (R) einzustellen.
Darüber
hinaus ist in diesem Fall die Verbindung zwischen dem ersten Auslassanschluss 33 des
manuellen Ventils 30 zur Zufuhr des Anfangsbetätigungsdrucks
zur zweiten Kupplung C2 und dem Einlassanschluss 32 unterbrochen,
wodurch kein Öldruck
ausgegeben wird und die zweite Kupplung C2 auch bei einem Ausfall des
C2-Steuerventils 60 nicht betätigt wird. Kurzum, es lässt sich
von vornherein verhindern, dass ein Ausfall trotz des Rückwärtsantriebszustands
zu einem Vorwärtsantriebszustand
oder Blockierzustand und damit zu einer Bremsung der Drehung der
Ausgangswelle 10 führt.
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Im
Folgenden wird der Fall beschrieben, in dem der Antriebsbereich
(D) oder der Bremsbereich (B) für
den Vorwärtsantrieb
gewählt
wird. Wenn dieser Bereich gewählt wird,
wird der Steuerkolben 31 des manuellen Ventils 30 in
die Position entsprechend dieses Bereichs verschoben, so dass der
Einlassanschluss 32 nur mit dem ersten Auslassanschluss 33 in
Verbindung gebracht wird, wohingegen die Verbindung zwischen dem
zweiten Einlassanschluss 35 und dem Einlassanschluss 32 unterbrochen
wird.
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In
diesen Vorwärtsantriebsbereichen
wird der Öldruck
daher nur am ersten Auslassanschluss 33 des manuellen Ventils 30 ausgegeben.
Im Ergebnis wird der Öldruck
dem Einlassanschluss 61 des C2-Steuerventils 60 und
weiter über
das Zweiwegeventil 40 dem Einlassanschluss 51 des
C1-Steuerventils 50 zugeführt. Wenn die an das lineare
Magnetventil 65 anzulegende Spannung abgesenkt wird, um
den Signaldruck allmählich
zu erhöhen,
steigt der Druckregelpegel am C2-Steuerventil 60 daher
allmählich
an, so dass der am Auslassanschluss 66 auszugebende Öldruck,
d.h. der der zweiten Kupplung C2 zuzuführende Öldruck, nach und nach ansteigt,
wodurch die zweite Kupplung C2 betätigt wird. Wenn das Magnetventil 55 ebenso
wie in dem vorgenannten Rückwärtsbereich
(R) tastverhältnisgesteuert
wird, um den Signaldruck auszugeben, wird andererseits der Signaldruck
an den Signaldruckanschluss 54 des C1-Steuerventils 50 angelegt,
so dass das C1-Steuerventil 50 den Druck auf den Druckregelpegel
entsprechend dem Signaldruck regelt, um dadurch die erste Kupplung
C1 zu betätigen. Andererseits
kann die Betätigung/das
Lösen der Kupplungen
C1 und C2 durch die entsprechenden Steuerventile 50 und 60 gesteuert
werden, so dass sich der ETC-Modus, der Direktkopplungsmodus und der
Elektromotorantriebsmodus einstellen lassen, wie es in 3 angegeben
ist.
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In
diesem Fall ist darüber
hinaus die Verbindung zwischen dem zweiten Auslassanschluss 34 des
manuellen Ventils 30 zur Zufuhr des Anfangsbetätigungsdrucks
zur Bremse B1 und dem Einlassanschluss 32 unterbrochen,
wodurch kein Öldruck
ausgegeben wird, so dass die Bremse B1 auch dann nicht betätigt wird,
wenn das B1-Steuerventil 70 ausfällt. Kurz gesagt, auch im Vorwärtsantriebsbereich lässt sich
von vornherein verhindern, dass ein Ausfall zu einem Rückwärtsantriebszustand
oder Blockierzustand führt,
in dem die Drehung der Ausgangswelle 10 gestoppt wird.
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Die
vorstehend dargestellten bestimmten Ausführungsformen sind so aufgebaut,
dass die Betätigungsdrücke der
Bremse und der Kupplungen durch die Steuerventile, die eine Druckregelfunktion besitzen,
kontrolliert werden. Die Erfindung soll jedoch nicht auf diese bestimmten
Ausführungsformen beschränkt sein,
sondern kann bei Bedarf in Richtung geeigneter Ausgestaltungen mit
AUF/ZU-Schaltventilen oder einer Kombination dieser Schaltventile
mit Druckregelventilen abgewandelt werden. In den bestimmten Ausführungsformen
wird andererseits ein Planetengetriebesatz als Zahnradmechanismus
zur Kopplung der Brennkraftmaschine und des Motors/Generators verwendet.
Der Zahnradmechanismus der Erfindung kann aber auch so ausgeführt sein,
dass der eine Vielzahl von Leistungsquellen koppelt und deren Ausgangsdrehmomente
an die Ausgangselements ausgibt, so dass die Erfindung nicht auf
die vorgenannte Ausgestaltung beschränkt sein soll. Darüber hinaus
soll das Bereichsschaltventil der Erfindung nicht auf das in 1 gezeigte
manuelle Ventil beschränkt
sein. Vielmehr kann das Schaltventil so ausgestaltet sein, dass
es eine Öldruckverbindung
zu dem Betätigungselement
unterbricht, das einen dem Einstellbereich widersprechenden Antriebszustand
einrichtet.
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Im
Folgenden werden die mit der Erfindung erzielten Vorteile zusammengefasst.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, werden die Betätigungselemente
erfindungsgemäß in Abhängigkeit
von dem eingestellten Bereich mit dem Anfangsbetätigungsdruck zur Betätigung gespeist.
Wenn die eine Leistungsquelle im Stoppbereich von der anderen anzutreiben
ist, werden die Betätigungselemente
in der Weise betätigt,
dass zwischen diesen Leistungsquellen eine Drehmomentüber tragung
erfolgt. Dabei wird auch dann, wenn in der Hydraulikdruckzuführung zu dem
Betätigungselement,
das im betätigten
Zustand am Ausgangselement ein Drehmoment erzeugt, eine Störung auftritt,
zur Vermeidung der Situtation, in der an dieses Betätigungselement
ein Hydraulikdruck angelegt wird, durch das Bereichsschaltventil,
das den Anfangsdruck ausgibt, die Ausgabe des Anfangsdrucks zur
Betätigung
des störungsbehafteten Betätigungselements
blockiert, so dass das Betätigungselement
im gelösten
Zustand gehalten wird. Kurzum, es kann von vornherein verhindert
werden, dass am Ausgangselement trotz des Stoppbereichs ein Drehmoment
erzeugt wird, das das Fahrzeug in Bewegung setzt, wodurch eine sogenannte "Ausfallsicherung" erhalten wird.
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Andererseits
wird erfindungsgemäß der Vorwärtsantriebszustand
eingerichtet, wenn das erste Betätigungselement
betätigt
wird, und der Rückwärtsantriebszustand
erhalten, wenn sowohl das erste Betätigungselement als auch das
zweite Betätigungselement
betätigt
werden, so dass der Antriebszustand abhängig davon, ob das zweite Betätigungselement
betätigt
wird oder nicht, umgekehrt wird. Wird der Vorwärtsantriebsbereich gewählt, schließt das Bereichsschaltventil
den Auslassanschluss, der zu dem zweiten Betätigungselement führt, öffnet aber den
Auslassanschluss, der zu dem ersten Betätigungselement führt. Im
Vorwärtsantriebsbereich
wird durch das Bereichsschaltventil, das die Zufuhr des Anfangsdrucks
steuert, die Einspeisung des Hydraulikdrucks in das zweite Betätigungselement
daher verhindert. Im Ergebnis kann im Sinne der Ausfallsicherung
von vornherein verhindert werden, dass trotz des gewählten Vorwärtsantriebsbereich
ein Rückwärtsantriebszustand
geschaffen wird.
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Darüber hinaus
wird erfindungsgemäß, wenn
der Antriebsbereich gewählt
wird, das erste Betätigungselement
betätigt,
so dass das Ausgangselement mit einem Drehmoment beaufschlagt wird,
um den Vorwärtsantrieb
oder Rückwärtsan trieb
zu erzielen. Wird der Stoppbereich gewählt, so wird der Auslassanschluss,
der zu dem ersten Betätigungselement
führt,
des Bereichsschaltventils geschlossen, wodurch das erste Betätigungselement
gelöst
wird, aber der Auslassanschluss, der zu dem zweiten Betätigungselement
führt,
geöffnet,
wodurch das zweite Betätigungselement
betätigt
wird. Im Ergebnis kann das Drehmoment der Brennkraftmaschine zur
Erzeugung elektrischer Leistung auf den elektrischen Generator übertragen
werden. Kurzum, auch bei in Betrieb stehender Brennkraftmaschine
und während der
Erzeugung der elektrischen Leistung kann im Sinne der Ausfallsicherung
zuverlässig
verhindert werden, dass sich das Fahrzeug in Bewegung setzt.
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Erfindungsgemäß wird des
Weiteren der Vorwärtsantriebszustand
erhalten, indem das erste Betätigungselement
betätigt
wird, und der Rückwärtsantriebszustand,
indem das erste Betätigungselement
und das zweite Betätigungselement
betätigt werden.
Wenn der Rückwärtsantriebsbereich
gewählt
wird, wird das erste Betätigungselement
aber über
einen anderen Anschluss des Bereichsschaltventils mit einem Teil
des vom Bereichsschaltventil dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden
Hydraulikdrucks gespeist. Im Rückwärtsantriebsbereich wird
der Hydraulikdr dem ersten Betätigungselementuck
im Besonderen solange nicht zugeführt, bis ein Hydraulikdruckzuführzustand
zur Betätigung
des zweiten Betätigungselements
eingerichtet ist. Der Rückwärtsantriebsbereich
kommt nicht in den Hydraulikdruckzuführzustand zum Einrichten des
Vorwärtsantriebszustands,
wodurch die Ausfallsicherung erhalten wird.