(57)【要約】  本発明は、自動車のパラレルハイブリッド動力伝達系の内燃機関の始動方法であって、動力伝達系が内燃機関のほかに自動切換可能な変速装置（１）を備えるものに関する。その変速装置（１）は、内燃機関に結合できる駆動軸（２）と、自動車の少なくとも１つのドライブシャフトに結合できる出力軸（３）と、第１遊星歯車装置（５）と、第２遊星歯車装置（６）と、複数のクラッチと、複数のブレーキとを備えた機械式切換変速機（４）と、スタータ／発電機として、および／又は、変速機の無段調整のために、および／又は、自動車の電動走行のために利用される電気機械（１４）とを備えている。２つのクラッチ（Ｋ４、Ｋ５）によって電気機械（１４）が第１遊星歯車装置の第１軸および／又は第２軸と結合可能となっており、当該結合が、純粋な電動走行時における一方のクラッチ（Ｋ４又はＫ５）の係合中に、他方のクラッチの作動により内燃機関を始動できるように行われる。内燃機関の始動は、係合時に駆動軸（２）に直結可能なラッチ（Ｋ４）によって行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のパラレルハイブリッド動力伝達系の内燃機関の始動方法であって、動力伝達系が内燃機関のほかに自動切換可能な変速装置（１）を備え、
この変速装置（１）は、
内燃機関に結合できる駆動軸（２）と、
自動車の少なくとも１つのドライブシャフトに結合できる出力軸（３）と、
第１遊星歯車装置（５）と、第２遊星歯車装置（６）と、複数のクラッチと、複数のブレーキとを備えた機械式切換変速機（４）と、
スタータ／発電機として、および／又は、変速機の無段調整のために、および／又は、自動車の電動走行のために利用される電気機械（１４）と、
を備え、２つのクラッチ（Ｋ４、Ｋ５）によって電気機械（１４）が第１遊星歯車装置の第１軸および／又は第２軸と結合可能となっており、当該結合が、純粋な電動走行時における一方のクラッチ（Ｋ４又はＫ５）の係合中に、他方のクラッチの作動により内燃機関を始動できるように行われる、内燃機関の始動方法において、
内燃機関の始動が、係合時に駆動軸（２）と直結可能なクラッチ（Ｋ４）の係合によって行われる、ことを特徴とする自動車のパラレルハイブリッド動力伝達系の内燃機関の始動方法。
【請求項２】
電気機械（１４）が、内燃機関の始動時に駆動軸（２）に直結されるラッチ（Ｋ４）を介して、第１遊星歯車装置（５）の内ば歯車（２０）に結合される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電気機械（１４）が、２つのクラッチ（Ｋ４、Ｋ５）の他方のクラッチ（Ｋ５）を介して、第１遊星歯車装置（５）の太陽歯車（１７）に結合される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
２つのクラッチ（Ｋ４、Ｋ５）が多板ディスククラッチとして形成され、互いに独立して切換および制御可能となっている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
２つのクラッチ（Ｋ４、Ｋ５）がかみ合いクラッチとして形成され、互いに独立して切換および制御可能となっている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
内燃機関停止での電動走行中、第１遊星歯車装置の遊星歯車キャリヤが、係合されたクラッチを介して、ブレーキにより変速機ケースに保持される、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
遊星歯車キャリヤが、内燃機関の始動後も、変速機ケースに拘束されたままである、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
３速段に入れるために、遊星歯車キャリヤを拘束するブレーキが解除される、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
３速段より高い速度段への更なるアップシフト過程に対して、まず始めに、変速比を変更しない中間シフト段への移行がなされる、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
中間シフト段を入れるために、第１遊星歯車装置の内ば歯車を第２遊星歯車装置の遊星歯車キャリヤに連結するクラッチが係合される、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
動力伝達系の接続された速度段において、ｉ＝２．７４、ｉ＝１．５４、ｉ＝１．０、およびｉ＝０．８６７のうち少なくとも１つの変速比が生ずる、ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に記載の、ハイブリッド動力伝達系（パワートレイン）における内燃機関の始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１において、自動車のパラレルハイブリッド動力伝達系における内燃機関の始動方法が知られている。その動力伝達系は、内燃機関のほかに自動切換可能な変速機を備え、この変速機は、内燃機関に結合できる駆動軸、自動車の少なくとも１つのドライブシャフトに連結できる出力軸、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置と複数のクラッチおよびブレーキとを有する機械式切換変速機、並びに電気機械を備えている。
【０００３】
その電気機械は、スタータ／発電機として、および／又は、変速機の無段調整のため、および／又は、自動車の電動走行のために駆動される（「Ａおよび／又はＢ」は、「ＡとＢの少なくとも一方」を意味する。以下同様）。そのために電気機械は、２つのクラッチによって第１遊星歯車の第１軸および／又は第２軸に結合可能となっており、当該結合が、純粋な電動走行時における一方のクラッチ係合中に、他方のクラッチの作動により内燃機関が始動できるように行われる。この場合、その他方のクラッチの係合によって、スタータ・トルクが、第１遊星歯車装置の太陽歯車軸を介して、この第１遊星歯車装置に導かれ、そして、内燃機関が始動できるように駆動軸に導かれる。
【０００４】
この始動後に時間を隔てて、電気機械が、両クラッチの一方を介して、内燃機関に連結され、これにより、相応した運転者要望に応じて、電気機械で増強されたトルクによるブースト運転が行われる。
【０００５】
この公知の方法の場合、停止状態から流体トルクコンバータなしに発進できるような走行運転が行われる。その場合、第１遊星歯車装置の太陽歯車が、太陽歯車軸を介して発進ブレーキに結合される。電気機械の内部に同軸的に配置された２つのクラッチのうち一方のクラッチが、上述したように、発進ブレーキの解除後およびその一方のクラッチの係合後、内燃機関を始動するために、スタータ・トルクが太陽歯車軸を介して第１遊星歯車段に導かれるように、その太陽歯車軸と協働する。
【０００６】
しかし、この公知の方法の場合、或る状態において、動力伝達系に確かに僅かであるが望ましくない牽引力（駆動力）の中断が生ずることがある。
【０００７】
特許文献２において、２台の電気機械によるハイブリッド駆動構想において、第１電気機械による純粋な電動走行時における牽引力中断過程を減少する目的で、内燃機関を第２電気機械によって始動すること、および、内燃機関と変速機入力軸との回転数差が非常に僅かであるときに動力伝達系に連結することが、既に知られている。しかし、牽引力中断問題に対するこの解決方式は、２台の電気機械を前提とする。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１４０４２４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９１７６６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の内燃機関の始動方法を、牽引力中断が著しく減少され、ないしは全く回避されるように改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の特徴に基づいて、自動車のパラレルハイブリッド動力伝達系の内燃機関の始動方法であって、動力伝達系が内燃機関のほかに自動切換可能な変速装置を備え、この変速装置は、内燃機関に結合できる駆動軸、自動車の少なくとも１つのドライブシャフトに結合できる出力軸、第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置と複数のクラッチおよびブレーキとを備えた機械式切換変速機と、スタータ／発電機として、および／又は、変速機の無段調整のため、および／又は、自動車の電動走行のために利用される電気機械とを備え、２つのクラッチによって電気機械が第１遊星歯車装置の第１軸および／又は第２軸と結合可能となっており、当該結合が、純粋な電動走行時における一方のクラッチの係合中に、他方のクラッチの作動により内燃機関を始動できるように行われる、内燃機関の始動方法において、内燃機関の始動が、係合時に駆動軸と直結可能なクラッチの係合によって行われる、ことによって解決される。
【００１０】
本発明に基づく方法によって、内燃機関は、第１遊星歯車装置の中間接続なしに、および従来技術のように後から始動用の他のクラッチが係合される必要なしに、係合したクラッチからの直接的なトルクの流れにより、有利に、駆動軸を介して始動される。かかる過程は、一般的には、僅かな牽引力中断を生じさせ、僅かであるが感知し得る切換衝撃を生じさせる。しかし、それらの牽引力中断や切換衝撃は、本発明に基づく方法によって防止され、しかもその時間が短縮される。
【００１１】
本発明の方法は、有利には、電気機械が、内燃機関の始動時に駆動軸に直結されるラッチを介して、第１遊星歯車装置の内ば歯車に結合される、ように行われる。
【００１２】
その代わりに、あるいはそれに加えて、本発明の方法は、電気機械が、両クラッチの他方のクラッチを介して、第１遊星歯車装置の太陽歯車に結合される、ように行われることが同様に有利である。
【００１３】
両クラッチが多板ディスククラッチとして形成され、互いに独立して切換および制御できる、ことが特に有利である。
【００１４】
しかしその都度の用途に関係して、互いに独立して切換可能なクラッチが、かみ合い係合するように形成されている、ことも有利である。
【００１５】
内燃機関停止時での電動走行中、第１遊星歯車装置の遊星歯車キャリヤが、係合されたクラッチを介して、ブレーキにより変速機ケースに保持される、ことが有利である。これにより、その際に存在する純粋な電動走行に対して、必要なトルク支持が特に簡単に実現され、それに続く内燃機関の始動は、切換要素における作動順序に関係して有利に影響される。
【００１６】
この有利な作動順序は、そのトルク支持が他の有利な方法順序において内燃機関の始動後も、好適には、拘束されたブレーキが３速段への切換時に解除されるまで維持される、ことにより続けられる。
【００１７】
一層のアップシフトの際、同時に作動すべき切換要素の数を減少するために、および、これによって、場合によりシフト快適性に不利な影響を与える切換要素を回避するために、まず始めに、変速比を変更しない中間シフト段への移行がなされる、ことが有利である。これは、中間シフト段を入れるために、第１遊星歯車装置の内ば歯車を第２遊星歯車装置の遊星歯車キャリヤに連結するクラッチが係合される、ことにより行われる。
【００１８】
動力伝達系の接続された速度段において、ｉ＝２．７４、ｉ＝１．５４、ｉ＝１．０、およびｉ＝０．８６７のうち少なくとも１つの変速比が生ずることにより、良好なトルク作用が生ぜしめられる。
【００１９】
他の利点および有利な実施態様は、以下の図を参照して詳細に説明する実施例から理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
各図における下側の表（その中央行）に、後述する切換要素、つまり、クラッチとブレーキが係合されている状態が、下側の行に、切換要素が解除されている状態が、それぞれ×印で記される。また各図において、実際のトルクの流れが太線で示されている。
【００２１】
自動切換可能な車両変速装置１は、自動車（詳細に図示せず）のパラレルハイブリッド動力伝達系の一部である。この変速装置１は駆動軸２を有し、この駆動軸２は入力側が、例えばねじり振動止めを介して、動力伝達系の内燃機関（図示せず）に接続されている。
【００２２】
変速装置１において出力側に出力軸３が存在している。この出力軸３は少なくとも１つのドライブシャフト（駆動車軸）に動力伝達接続される。駆動軸２と出力軸３との間に切換変速機４が配置されている。この切換変速機４は、第１変速機段（第１遊星歯車装置５）と第２変速機段（第２遊星歯車装置６）から成り、複数のクラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３と２つのブレーキＢ１、Ｂ２を備えている。
【００２３】
第１変速機段は例えば単一遊星歯車装置５から成り、この遊星歯車装置５は、第２変速機段としてのラビニヨ式歯車装置６に前置接続されている。かかる配置構造は、例えば前進６速、後進１速の自動有段変速機を可能にしている。
【００２４】
第１遊星歯車装置５の太陽歯車１７は、太陽歯車軸１８を介して、発進ブレーキＢ３に結合され、これにより、この変速装置１が装備された車両は、流体トルクコンバータなしに発進できる。
【００２５】
また、スタータ／発電機（スタータ兼発電機）として形成された電気機械１４が存在している。この電気機械１４にさらに、電子制御装置（図示せず）とエネルギ蓄積装置７が付属されている。
【００２６】
切換変速機４と電気機械１４との組合せによって、電気機械１４が装備された車両を、セレクトレバーの中立位置から電動式に発進することができる。
【００２７】
電気機械１４と第１遊星歯車５の内ば歯車２０に結合された駆動軸２との間に第４クラッチＫ４が配置され、電気機械１４と太陽歯車軸１８との間に第５クラッチＫ５が配置されている。
【００２８】
走行運転中、電気機械１４の太陽歯車軸１８への可変回転数作用によって、６つの一定変速比の前進段だけでなく、電動機回転数無段調整による５つの前進レンジも選択できる。
【００２９】
さらに電気機械１４によって、走行運転中および特に車両の制動運転中、電気エネルギが記号的に示されたエネルギ蓄積装置７に蓄積されることにより、エネルギ回収が実施される。矢印８は、電気機械１４がエネルギをエネルギ蓄積装置７に供給するか、そこから取り出すかを示している。
【００３０】
かかる車両変速機によって、例えば市街あるいは有害物無発生運転が望まれる他の区域において、純粋に電気式な前進運転および後進運転が実現できる。
【００３１】
第１遊星歯車装置５の内ば歯車２０は、内ば歯車軸２１を介して、駆動軸２に常時接続されている。遊星歯車２２は遊星歯車キャリヤ２３に支持され、この遊星歯車キャリヤ２３は、クラッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３を介して、第２遊星歯車装置６に結合されるか、ブレーキＢ２を介して、変速装置１のケース３４に拘束される。
【００３２】
第２の二重遊星歯車装置６は、主に、第１太陽歯車２４および第２太陽歯車２５から成り、これらの太陽歯車２４、２５はそれぞれ、第１太陽歯車軸２６および第２太陽歯車軸２７を介して、第１遊星歯車装置５に結合されるか、あるいはブレーキＢ１を介して、変速機ケース３４に拘束される。
【００３３】
その第１遊星歯車２８は第１遊星歯車キャリヤ３０に支持され、この遊星歯車キャリヤ３０はブレーキＢ１によって変速機ケース３４に拘束される。第１遊星歯車２８並びに第２遊星歯車２９はそれぞれ、第２遊星歯車キャリヤ３１および中間軸３２を介して、第１遊星歯車装置５に結合される。第２遊星歯車装置６の内ば歯車３３は、車両変速装置１の出力軸３に直結されている。
【００３４】
図１において内燃機関は停止状態にあり、即ち、この状態において、車両は純粋に電動運転される。クラッチＫ１、クラッチＫ２、およびブレーキＢ１が係合され、クラッチＫ３とクラッチＫ４が解除されている。
【００３５】
第１遊星歯車装置５の内ば歯車２０が、必要なトルク支持の理由から、クラッチＫ２が係合され且つ同様にブレーキＢ１が係合されて、制動停止されている。同様にクラッチＫ５が係合されている。これにより、エネルギ蓄積装置７から電気エネルギを取り出して、駆動トルクが、係合されたクラッチＫ５と、太陽歯車軸１８と、遊星歯車キャリヤ２３と、クラッチＫ１と、第２遊星歯車装置６に付属された太陽歯車軸２７と、ブレーキＢ１により制動停止された第２遊星歯車装置６の遊星歯車キャリヤ３０と、その遊星歯車２９と、内ば歯車３３を介して、出力軸３に伝達される。
【００３６】
本発明に基づいて、図２において、クラッチＫ２が解除され、クラッチＫ４が係合されることにより、内燃機関が始動される。これにより、電気機械１４に付属された２つのクラッチＫ４、Ｋ５が係合されている。トルクの流れは、出発点クラッチＫ５については図１に示された状態と一致するが、そのトルクの一部が、いまやクラッチＫ２が解除されたために、いまや係合されたクラッチＫ５により電気機械１４から駆動軸２に伝達されるトルクと同様に、自由になった内ば歯車２０を介して駆動軸２に導かれる。
【００３７】
その伝達比ｉはいまやｉ＝２．７４であり、従って、公知の基本変速機６ＨＰ２６型の２速段の変速比ｉ＝２．３４と非常に近似している。
【００３８】
入力遊星歯車装置５がはじめクラッチＫ４とクラッチＫ５を介して拘束されたままであるので、他の変速比は基本変速機の変速比とは最小限だけ異なっている。また、第１遊星歯車装置５と第２遊星歯車装置６との組合せによって、２つの補助前進段と１つの補助後進段が形成できる。
【００３９】
図３に、内燃機関の始動後に生ずる状態が示されている。図３に付属された表は図２における表と異なっていない。いまや内燃機関は車両を２速段で駆動し、他のクラッチが入れられる必要はない。電気機械１４はいまや発電機として駆動され、エネルギをエネルギ蓄積装置７に供給する（矢印８参照）。
【００４０】
３速段に入れるために、いまや図４においてブレーキＢ２が係合され、ブレーキＢ１が解除される。これにより、第２遊星歯車装置６の遊星歯車キャリヤ３０が自由にされ、変速比が、基本変速機６ＨＰ２６型のｉ＝１．５２１に対してｉ＝１．５４に低下する。
【００４１】
３速段で進行しているとき、図５において、ブレーキＢ２のあらたな解除とクラッチＫ３の係合によって、４速段が入れられる。その変速比は直結変速比、即ち、ｉ＝１．０であり、類似の基本変速機はこの４速段においてｉ＝１．１４３の変速比を有する。
【００４２】
次の高い速度段である５速段に対して、直接切換を行うためには、全部で４つの切換要素が同時に作動されねばならない。これを回避するため、および快適性を犠牲にすることなしに速度段切換を実施するために、図６に示された、同様にｉ＝１．０である中間シフト段が実現される。そのために、クラッチＫ１が解除され、クラッチＫ２が係合され、これにより、トルクの流れが、補助的に内ば歯車２０から、クラッチＫ２によってこれに連結された中間軸３２を介して、遊星歯車装置６の遊星歯車キャリヤ３１に伝達される。
【００４３】
その後ではじめて、クラッチＫ５の解除および発進ブレーキＢ３の係合によって、基本変速機６ＨＰ２６型の変速比に相当するｉ＝０．８６７の５速段に入れられる（図７参照）。
【００４４】
これに続く更なるアップシフトは、公知の基本変速機のように実施され、従って、ここでは詳述しない。
【００４５】
本発明に基づく２つのクラッチＫ４、Ｋ５の採用によって、電気機械１４は、内燃機関の始動のためにクラッチＫ４を介して駆動軸２に直接接続される。その場合、駆動軸２はまた内燃機関のクランク軸に直接駆動連結されている。これによって、機械式切換変速機４と電気機械１４を備えた上述した車両変速装置１の公知の利点、つまり、運転者の要望に応じた駆動トルクの増強が可能とされ、従って、始動が感知可能な牽引力中断なしに快適に実施されるという利点を補足するために、無制限のブースト運転が可能である。
【００４６】
さらに、このような接続回路によって、電気機械１４の発電運転中に電気系統の永続的給電が行える。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】変速機の電動発進状態の概略断面図。
【図２】内燃機関の直接始動時における図１の変速機の概略断面図。
【図３】２速段時における図１の変速機の概略断面図。
【図４】３速段時における図１の変速機の概略断面図。
【図５】４速段時における図１の変速機の概略断面図。
【図６】中間速度段時における図１の変速機の概略断面図。
【図７】５速段時における図１の変速機の概略断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１    車両変速機
２    駆動軸
３    出力軸
４    切換変速機
５    第１遊星歯車装置
６    第２遊星歯車装置
７    エネルギ蓄積装置
８    エネルギ流れ矢印
１４    電気機械
１７    太陽歯車
１８    太陽歯車軸
２０    内ば歯車
２１    内ば歯車軸
２２    遊星歯車
２３    遊星歯車キャリヤ
２４    第１太陽歯車
２５    第２太陽歯車
２６    第１太陽歯車軸
２７    第２太陽歯車軸
２８    第１遊星歯車
２９    第２遊星歯車
３０    第１遊星歯車キャリヤ
３１    第２遊星歯車キャリヤ
３２    中間軸
３３    内ば歯車
３４    変速機ケース
Ｋ１    第１クラッチ
Ｋ２    第２クラッチ
Ｋ３    第３クラッチ
Ｋ４    第４クラッチ
Ｋ５    第５クラッチ
Ｂ１    第１ブレーキ
Ｂ２    第２ブレーキ
Ｂ３    発進ブレーキ
【図１】
2008513273.tif 000003
【図２】
2008513273.tif 000004
【図３】
2008513273.tif 000005
【図４】
2008513273.tif 000006
【図５】
2008513273.tif 000007
【図６】
2008513273.tif 000008
【図７】
2008513273.tif 000009
【国際調査報告】
2008513273.tif 000010
2008513273.tif 000011
2008513273.tif 000012
2008513273.tif 000013
2008513273.tif 000014
2008513273.tif 000015