(57)【要約】【解決手段】変速比無限大トランスミッションは、自走車両のドライブトレーンに配置された遊星歯車セットを含んでおり、遊星歯車セットは、トルク要求に応答して電子制御ユニットで連続的に制御される電気モータによって駆動されるウォーム歯車と接続している。別の特徴は、ウォーム歯車のねじれ角の選択であり得る。当該選択によって、ウォーム歯車の歯の摩擦と、遊星歯車セットによってウォーム歯車に配置された負荷とのバランスがもたらされて、ウォーム歯車を駆動するのに要する動力が、全ての入力負荷状態に対して最小にされる。【選択図】図１
2015513643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走車両に使用する変速比無限大トランスミッションにおいて、
２つの入力要素と１つの出力要素とを有している遊星歯車セットであって、前記自走車両の内燃機関によって駆動されるドライブシャフトが、前記２つの入力要素のうちのドライブシャフト用入力要素に結合され、前記出力要素が、前記自走車両の移動機構を駆動するように構成された出力シャフトと結合されるように、前記自走車両のドライブトレーンに配置された遊星歯車セットと、
前記遊星歯車セットの前記２つの入力要素の他方であるウォーム歯車用入力要素と接続されたウォーム歯車と、
前記ウォーム歯車を駆動するように結合された電気モータと、
前記自走車両の運転者によって生成されたトルク要求に応答して、前記トルク要求を満たすように構築されたやり方で、前記電気モータを連続的に制御するように結合された電子制御ユニットと、
を備える変速比無限大トランスミッション。
【請求項２】
前記遊星歯車セットの遊星キャリアが前記出力要素であり、前記遊星歯車セットの太陽歯車が前記ドライブシャフト用入力要素であり、前記遊星歯車セットのリング歯車が、前記ウォーム歯車に接続された前記ウォーム歯車用入力要素である、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項３】
前記ウォーム歯車のねじり角は、ウォーム歯車の歯の摩擦と、前記ウォーム歯車用入力要素の負荷との間でバランスがもたらされて、前記ウォーム歯車を駆動するのに要する動力が、全ての入力負荷状態に対して最小にされるように選択されている、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項４】
前記電子制御ユニットは、
（ａ）最適効率設定値にて前記内燃機関を動作させることで、前記トルク要求を満たすことができるか否かの判定を行い、
（ｂ）前記判定の結果を条件として、
（i）前記最適効率設定値で前記内燃機関を動作させる一方で、前記電気モータの角速度を変更して前記トルク要求を満たす、又は、
（ii）前記トルク要求が満たされるように、最適効率から外れるように前記内燃機関を動作させる
ように動作可能に結合されている、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項５】
前記電子制御ユニットは、スタート動作モードの間、
（ａ）前記自走車両の前記ドライブシャフトを前に回転させる向きに前記電気モータを回転させ、
（ｂ）前記自走車両の前記内燃機関の始動を検知し、
（ｃ）前記自走車両の前記内燃機関の始動を検知すると、前記内燃機関のクラッチを切って、前記内燃機関のアイドル速度を補償する角速度で、前記電気モータを動作させる
ように動作可能に結合されている、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項６】
前記電子制御ユニットは、リバース動作モードの間、前記自走車両を逆走させる一方で、前記トルク要求を満たす角速度で前記電気モータを動作させるように動作可能に結合されている、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項７】
前記電子制御ユニットは、前記リバース動作モードの間、前記ドライブシャフトの角速度に、前記ドライブシャフト用入力要素の角速度を合わせる角速度で、前記電気モータを動作させることで、ブレーキ信号の状態と前記自走車両のクラッチの設定との少なくとも１つに応答するように動作可能に結合されている、請求項６に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項８】
前記電子制御ユニットは、ドライブ動作モードの間、
前記自走車両を前進させる一方で、前記トルク要求を満たす角速度で前記電気モータを動作させ、
前記ドライブシャフトの角速度に、前記ドライブシャフト用入力要素の角速度を合わせる角速度で前記電気モータを動作させることで、ブレーキ信号の状態と、前記ドライブシャフト用入力要素に前記ドライブシャフトを繋げるクラッチの設定との少なくとも１つに応答する
ように動作可能に結合されている、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項９】
前記トルク要求は、前記自走車両の加速ペダルによって生成された加速ペダル信号であり、
前記電子制御ユニットは、前記ドライブシャフトの角速度と、前記電気モータの角速度とを示す信号を受け取るように動作可能に結合されており、
前記電子制御ユニットは、（ａ）前記加速ペダル信号、前記ドライブシャフトの角速度、及び前記電気モータの角速度の少なくとも一部に基づいて、所定のパラメータのマップから動作パラメータを取得し、（ｂ）前記動作パラメータを適用して、前記ドライブシャフトの角速度と前記電気モータの角速度とを修正する
ように動作可能に結合されている、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項１０】
前記電子制御ユニットは、（ａ）（i）前記自走車両のブレーキペダルによって生成されたブレーキ信号、及び（ii）前記ドライブシャフト用入力要素に前記ドライブシャフトを結合するクラッチの状態の少なくとも１つと、（ｂ）前記自走車両の前記移動機構と前記出力シャフトの少なくとも１つの角速度を示す信号とを受け取るように動作可能に結合されており、
前記電子制御ユニットは、前記ブレーキ信号と前記クラッチの少なくとも１つの状態を条件として、前記移動機構の角速度と前記出力シャフトの角速度の少なくとも１つに基づいて、所定のパラメータのマップから動作パラメータを取得するように動作可能に結合されており、
前記電子制御ユニットは、前記動作パラメータを適用して、前記ドライブシャフト用入力要素の角速度を前記ドライブシャフトの角速度に合わせるように、前記ドライブシャフトの角速度と前記電気モータの角速度とを連続的に制御するように動作可能に結合されている、請求項１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項１１】
自走車両の変速比無限大トランスミッションを使用して動作させる方法において、
前記自走車両の電子制御ユニットにて、前記自走車両によって少なくとも部分的に生成されたトルク要求を受け取る工程と、
前記電子制御ユニットにて、前記トルク要求に応答して、前記トルク要求を満たすように電気モータを連続的に制御する工程と、
を含んでおり、
前記電気モータは、遊星歯車セットの２つの入力要素の一方であるウォーム歯車用入力要素と接続されたウォーム歯車を駆動するように結合されており、
前記自走車両の内燃機関によって駆動されるドライブシャフトが、前記２つの入力要素の他方であるドライブシャフト用入力要素に結合され、前記遊星歯車セットの出力要素が、前記自走車両の移動機構を駆動する出力シャフトと結合されるように、前記遊星歯車セットは、前記自走車両のドライブトレーンに配置されている、方法。
【請求項１２】
前記遊星歯車セットの遊星キャリアが前記出力要素であり、前記遊星歯車セットの太陽歯車が前記ドライブシャフト用入力要素であり、前記遊星歯車セットのリング歯車が、前記自走車両の前記ドライブシャフトに結合された前記ウォーム歯車用入力要素である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ウォーム歯車のねじり角は、ウォーム歯車の歯の摩擦と、前記ウォーム歯車用入力要素の負荷との間でバランスがもたらされて、前記ウォーム歯車を駆動するのに要する動力が、全ての入力負荷状態に対して最小にされるように選択されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記電子制御ユニットにて、最適効率設定値にて前記内燃機関を動作させることで、前記トルク要求を満たすことができるか否かの判定を行う工程と、
前記判定の結果を条件として、
（ａ）前記電子制御ユニットが、前記最適効率設定値で前記内燃機関を動作させる一方で、前記電子制御ユニットが、前記トルク要求を満たすように前記電気モータの角速度を変更する工程と、又は、
（ｂ）前記電子制御ユニットが、前記トルク要求が満たされるように、最適効率から外れるように内燃機関を動作させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
スタート動作モードの間、
（ａ）前記電子制御ユニットが、前記自走車両の前記ドライブシャフトを前に回転させる向きに前記電気モータを回転させる工程と、
（ｂ）前記電子制御ユニットが、前記自走車両の前記内燃機関の始動の検知を行う工程と、
（ｃ）前記自走車両の前記内燃機関の始動を検知すると、前記電子制御ユニットが、前記内燃機関のクラッチを切って、前記内燃機関のアイドル速度を補償する角速度で、前記電気モータを動作させる工程と、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
リバース動作モードの間、前記電子制御ユニットが、前記自走車両を逆走させる一方で、前記トルク要求を満たす角速度で前記電気モータを動作させる工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記リバース動作モードの間、前記電子制御ユニットが、前記ドライブシャフトの角速度に、前記ドライブシャフト用入力要素の角速度を合わせる角速度で前記電気モータを動作させることで、ブレーキ信号の状態と前記自走車両のクラッチの設定との少なくとも１つに応答する工程を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ドライブ動作モードの間、
前記電子制御ユニットが、前記自走車両を前進させる一方で、前記トルク要求を満たす角速度で前記電気モータを動作させる工程と、
前記ドライブシャフトの角速度に、前記ドライブシャフト用入力要素の角速度を合わせる角速度で前記電気モータを動作させることで、ブレーキ信号の状態と、前記ドライブシャフト用入力要素に前記ドライブシャフトを繋げるクラッチの設定との少なくとも１つに応答する工程と、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記電子制御ユニットが、前記自走車両の加速ペダルによって生成された加速ペダル信号として、前記トルク要求を受け取る工程と、
前記電子制御ユニットが、前記ドライブシャフトの角速度を示す信号を受け取る工程と、
前記電子制御ユニットが、前記電気モータの角速度を示す信号を受け取る工程と、
前記電子制御ユニットが、前記加速ペダル信号、前記ドライブシャフトの角速度、及び前記電気モータの角速度に基づいて、所定のパラメータのマップから動作パラメータを取得する工程と、
前記電子制御ユニットが、前記動作パラメータを適用して、前記ドライブシャフトの角速度と前記電気モータの角速度とを連続的に制御する工程と、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子制御ユニットが、前記自走車両のブレーキペダルによって生成されたブレーキ信号を受け取る工程と、
前記電子制御ユニットが、前記自走車両の前記移動機構の角速度と前記出力シャフトの角速度の少なくとも１つを示す信号とを受け取る工程と、
前記電子制御ユニットが、前記ブレーキ信号の状態を条件として、前記移動機構の角速度と前記出力シャフトの角速度の少なくとも１つに基づいて、所定のパラメータのマップから動作パラメータを取得する工程と、
前記電子制御ユニットが、前記動作パラメータを適用して、前記ドライブシャフト用入力要素の角速度を前記ドライブシャフトの角速度に合わせるように、前記ドライブシャフトの角速度と前記電気モータの角速度とを連続的に制御する工程と、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
自走車両に使用する変速比無限大トランスミッションにおいて、
第１入力要素と、第２入力要素と、出力要素とを有する遊星歯車セットであって、前記第１入力要素が、前記自走車両のエンジンによって駆動されるドライブシャフトと連結され、前記出力要素が、前記自走車両の移動機構を駆動するように構成された出力シャフトと連結されるように、前記自走車両のドライブトレーンに動作可能に連結された遊星歯車セットと、
前記第２入力要素に接続されたウォーム歯車と、
前記ウォーム歯車を駆動するように結合された電気モータと、
前記自走車両によって少なくとも部分的に生成されたトルク要求に応答して、前記電気モータを連続的に制御するように動作可能な電子制御ユニットと、
を備える変速比無限大トランスミッション。
【請求項２２】
前記第１入力要素は、ドライブシャフト用入力要素を含む、請求項２１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項２３】
前記第２入力要素は、ウォーム歯車用入力要素を含む、請求項２１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【請求項２４】
前記出力要素は、前記遊星歯車セットの遊星キャリアを含んでおり、前記第１入力要素は、前記遊星歯車セットの太陽歯車を含んでおり、前記第２入力要素は、前記遊星歯車セットのリング歯車を含んでいる、請求項２１に記載の変速比無限大トランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して自走車両の分野に関しており、より詳細には、内燃機関を有する自走車両に組み込まれる変速比無限大トランスミッション(infinitely variable transmission)に関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自走車両はドライブトレーンを有しており、ドライブトレーンでは、内燃機関が、トランスミッションを介して、車輪又はその他の移動機構(motivational mechanisms)に動力を与える。トランスミッションは、ギア比を利用して、回転しているドライブシャフトから車輪への速度及びトルクの変換を行う。典型的なトランスミッションは、遊星歯車とクラッチの組合せを含んでおり、一組のギアを他のギアに対して確定させて、所定の少数の比の一つを段階的に選択するのに使用されている。
【０００３】
最近、連続可変トランスミッション(ＣＶＴ)が、様々な形態(例えば、ベルト駆動やプーリー駆動など)で出現しており、これは、最大値と最小値の間において、無限数の有効ギア比で無段の変更をもたらすものである。ＣＶＴのこのフレキシビリティによって、ドライブシャフトは、出力速度域に亘って一定の角速度を維持できる。角速度が一定となることで、車両速度域に亘って、最も効率的な毎分回転数(ＲＰＭ)でエンジンを動作可能として、燃費を向上させることができる。或いは、これにより、最大出力を生じるＲＰＭでエンジンを回転させて、車両の性能を最大にすることができる。
【０００４】
特殊なタイプのＣＶＴに、変速比無限大トランスミッション(ＩＶＴ)がある。ＩＶＴでは、入力シャフト速度に対する出力シャフト速度の比の範囲に、規定された「より高い」比から連続的にアプローチできるゼロ比が含まれている。入力速度が有限であるゼロ出力速度(ローギア)は無限の出力対入力速度比(input-to-output speed ratio)を与え、当該速度比は、与えられた有限の入力値から、ＩＶＴによって連続的にアプローチできる。ローギアは、入力速度に対する出力速度の比が低いことを指している。この低い比は、ＩＶＴを極端な状態にして、「ニュートラル」又は非駆動の「ロー」ギア限界に至らせ、出力速度はゼロになる。通常の自動車のトランスミッションにおけるニュートラルとは異なり、ＩＶＴ出力の回転は、抑制されることがある。なぜならば、バックドライブ(リバースＩＶＴ動作)比が無限大であることで、バックドライブトルクが極端に高くなることがあるからである。しかしながら、徐々に変動する(ratcheting)ＩＶＴ出力は、自由に前に回転し得る。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の例示的な態様では、変速比無限大トランスミッションは、自走車両のドライブトレーンに配置された遊星歯車セットを含んでおり、当該遊星歯車セットは、電気モータによって駆動されるウォーム歯車と接続し、当該電気モータは、トルク要求に応答して、電子制御ユニットで連続的に制御される。
【０００６】
例示的な制御ヘッドの技術的特徴の一つは、遊星歯車セットの遊星キャリアの出力シャフトへの結合と、遊星歯車セットの太陽歯車の出力シャフトへの結合と、遊星歯車セットのリング歯車のウォーム歯車との接続とにあり得る。
【０００７】
別の特徴は、ウォーム歯車のねじれ角の選択であり得る。この選択によって、ウォーム歯車の歯の摩擦と、遊星歯車セットによってウォーム歯車に配置された負荷とのバランスがもたらされて、ウォーム歯車を駆動するのに要する動力が、全ての入力負荷状態に対して最小にされる。
【０００８】
別の特徴は、電子制御ユニットが、最適効率設定値で内燃機関を動作させることで、トルク要求を満たすことができるか否かを判定すると共に、当該判定の結果を条件として、最適効率設定値で内燃機関を動作させる一方で、トルク要求を満たすために電気モータの角速度を変更する工程を、或いは、トルク要求を満たすのに必要な程度でのみ、最適効率から外れるように、内燃機関を動作させる工程を行うことを含み得る。
【０００９】
その他の技術的利点は、 添付図面と関連する説明とを見た後であれば、当業者には容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明とその利点をより完全に理解するために、添付の図面と詳細な説明に関連して、以下の簡単な説明が参照される。同じ符号は、同じ部分を示している。
【００１１】
【図１】図１は、本発明の教示に基づいた変速比無限大トランスミッションを組み込んでいる自走車両の実施形態を図解する機能ブロック図である。
【００１２】
【図２】図２は、本発明の教示に基づいた変速比無限大トランスミッションの電子制御ユニットの実施形態を図解する機能ブロック図である。
【００１３】
【図３】図３は、本発明の教示に基づいて構築された運転パラメータを系統立てる多次元マップを図示している。
【００１４】
【図４】図４は、本発明の教示に基づいた、連続的に制御される変速比無限大トランスミッションの構成要素の実施形態を図示している。
【００１５】
【図５】図５は、本発明の教示に基づく変速比無限大トランスミッションを用いたマルチモーダル(multi-modal)運転方法の実施形態を図解するフロー図である。
【００１６】
【図６】図６は、本発明の教示に基づく変速比無限大トランスミッションを用いた運転方法のスタートモードの実施形態を図解するフロー図である。
【００１７】
【図７】図７は、本発明の教示に基づく変速比無限大トランスミッションを用いた運転方法のリバースモードの実施形態を図解するフロー図である。
【００１８】
【図８】図８は、本発明の教示に基づく変速比無限大トランスミッションを用いた運転方法のドライブモードの実施形態を図解するフロー図である。
【００１９】
【図９】図９は、制御プロセスの別の実施形態を図解するフロー図であって、電子制御ニットは、修正された制御パラメータを式を用いて決定し、適用している。
【００２０】
【図１０】図１０は、別の実施形態に基づいて、式を用いて制御パラメータを修正するプロセスの一部を図解するフロー図である。
【００２１】
【図１１】図１１は、ＩＣＥの最適なＲＰＭ設定値で加速を達成できない加速モード中に、式を用いて制御パラメータを修正するプロセスの別の一部を図解するフロー図である。
【００２２】
【図１２】図１２は、ＩＣＥの最適なＲＰＭ設定値で加速を達成できる加速モード中に、式を用いて制御パラメータを修正するプロセスの別の一部を図解するフロー図である。
【００２３】
【図１３】図１３は、巡航モード中に、式を用いて制御パラメータを修正するプロセスの別の一部を図解するフロー図である。
【００２４】
【図１４】図１４は、減速モード中に、式を用いて制御パラメータを修正するプロセスの別の一部を図解するフロー図である。
【００２５】
【図１５】図１５は、式を用いて制御パラメータを修正するプロセスの別の一部を図解するフロー図であって、上り坂又はブレーキング状態を検知して、その結果として、制御パラメータを修正する工程を含んでいる。
【００２６】
【図１６】図１６は、式を用いて制御パラメータを修正するプロセスの別の一部を図解するフロー図であって、下り坂状態を検知して、その結果として、制御パラメータを修正する工程を含んでいる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の教示の典型的な実施例が、以下において説明されているが、本発明の教示は、現在知られている又は存在しているあらゆる技術を用いて実施されてよいことが、最初に理解されるべきである。本発明は、以下に説明、記載される典型的なデザイン及び実施形態を含む、以下に説明される典型的な実施、選択肢、図や手法に、断じて限定されるべきではない。更に、本明細書に添付された図の縮尺率は、必ずしも正確ではない。
【００２８】
図１を参照すると、本発明の教示に基づく変速比無限大トランスミッションは、自走車両１００のドライブトレーンに遊星歯車セット１０２を配置することで、自走車両１００にその一部として組み込まれてよい。遊星歯車セット１０２は、厳密に２つの入力要素と１つの出力要素とを有してよく、自走車両１００の内燃機関(ＩＣＥ)１０６によって駆動されるドライブシャフト１０４が、２つの入力要素のうちのドライブシャフト用入力要素１０８に結合されてよい。出力要素１１０は、出力シャフト１１２に結合されてよく、出力シャフト１１２は、自走車両１００の移動機構１１４(例えば、車輪、無限軌道、プロペラ、回転翼など)を駆動するように構成されている。ウォーム歯車１１６は、遊星歯車セット１０２の２つの入力要素の他方であるウォーム歯車用入力要素１１８と接続されてよい。電気モータ１２０が結合されており、電子制御ユニット(ＥＣＵ)１２２による連続的な制御下で、ウォーム歯車を駆動する。ＥＣＵ１２２はまた、ＩＣＥ１０６のスロットル１２４、及び／又は電子式燃料噴射装置１２６の連続的な制御も行う。電子式燃料噴射装置１２６は、ＩＣＥ１０６に燃料１２８を供給する。ＥＣＵ１２２は、自走車両１００の運転者によって生成されて、ユーザインターフェイス１３０から受け取ったトルク要求(例えば、加速ペダル信号)を満たすやり方で、電気モータ１２０及びＩＣＥ１０６を連続的に制御するために結合されてよい。
【００２９】
ＥＣＵ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性のコンピュータメモリ(例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ、ビットレジスタなど)を有する１又は複数のコンピュータプロセッサからなってよいことは理解されるであろう。さらに、ＥＣＵ１２２は、単一の集積コンピュータプロセッサユニットであってよく、又は、同じ場所に配置された、或いは、分散配置された複数のプロセッサからなってもよい。ＥＣＵ１２２はまた、更なる機能を有してもよく、例えば、ドライブシャフト１０４とドライブシャフト１０４用入力要素１０８を接続し、切り離しするクラッチ１３２の制御を行う。クラッチ１３２は、機械式クラッチであってよく、或いは、トルクコンバータの一部であってよいと考えられる。ＥＣＵ１２２はまた、ブレーキシステム１３４を制御して、ユーザインターフェイス１３０からのブレーキペダル信号に応答して、移動機構１１４及び／又は出力シャフト１１２にブレーキ１３６を適用してよい。更に、ＥＣＵ１２２によるＩＣＥ１０６及び／又は電気モータ１２０の制御は、センサ１３８から得られる移動機構１１４及び／又は出力シャフト１１２の角速度のような、ＥＣＵ１２２で受け取られる更なる信号で条件づけられてもよい。ＥＣＵ１２２で受け取られるその他の信号は、センサ１４０からのドライブシャフト用入力要素１０８の角速度、及び／又は、センサ１４２からのドライブシャフト１０４の角速度であってよい。また、当業者には容易に分かるように、ＥＣＵ１２２が受け取って、連続的な制御動作に使用する信号は、温度、空気質量流量、酸素レベルや、自走車両の内燃機関の運転に一般的に使用されているその他のパラメータが含まれてよい。ＥＣＵ１２２、電気モータ１２０や、自走車両１００のその他の電気的構成要素は、バッテリ１４４から給電されてよく、バッテリ１４４は、ブレーキで生じた電力や交流発電機によって再充電されてよいことは理解されるであろう。
【００３０】
幾つかの実施形態では、自走車両１００は、移動機構１１４として１又は２以上の複数の車輪を有する地上配備の乗り物(land based vehicle)であってよく、当該乗り物は、前輪駆動、後輪駆動、又は、全輪駆動であってよいことは、当業者には容易に明らかであろう。しかしながら、他の実施形態では、自走車両１００は、内燃機関を有するボート、航空機やその他の種類の乗り物であってよい。結果として、移動機構１１４は、内燃機関からの回転エネルギーを移動力(motive power)に変換するのに使用する無限軌道システム、プロペラ、回転翼やその他の任意の機構であってよい。
【００３１】
遊星歯車セット１０２は、太陽歯車、遊星キャリア、及びリング歯車を有してよく、これらの３つの構成要素は、本発明の教示に従って、６つの組合せの任意の一つにおいて、入力要素と出力要素として割り当てられ得ることは容易に理解できるであろう。しかしながら、特に好ましい実施形態では、遊星歯車セット１０２の遊星キャリアは、出力要素１１０として使用され、太陽歯車は、ドライブシャフト用入力要素１０８として使用され、リング歯車は、ウォーム歯車用入力要素１１８として使用される。以下でより詳細に説明されるように、この構成は、前方にゼロクロスする負のアイドル補償速度(idle compensation speed)をもたらし、故に、他の５つの構成で要求されるよりも、より小さい最高速度性能を電気モータ１２０に要求する。
【００３２】
前方へのこのゼロクロスは、最大前進及び後進速度が７０００乃至２００００ＲＰＭの範囲である現在の電気モータを用いて、変速比無限大トランスミッションを実施することを簡単にし、ドライブトレーンに配置された速度調節機構(即ち、差動歯車、速度変換歯車など)、及び／又は、ウォーム歯車１１６とウォーム歯車用入力要素１１８の間に与えられた増速歯車装置(up gear arrangements)とよってかなりの介入をすることを必要としない。しかしながら、必要であれば、これらの機構が含められて、所望の比を与えて、ドライブシャフト１０４、出力シャフト１１２、及び／又はドライブトレーンのその他の構成要素の角速度を増減することで、本発明の教示に基づいて様々な変速比無限大トランスミッションを実施できることは容易に理解されるであろう。
【００３３】
ウォーム歯車１１６のねじれ角は、ウォーム歯車の歯の摩擦とウォーム歯車用入力要素の負荷とのバランスがもたらされて、ウォーム歯車１１６を駆動するのに必要とされる動力が、全ての負荷条件についてできるだけ小さくされるように選択されるのが好ましい。言い換えると、ウォーム歯車のねじれ角は、ウォーム歯車１１６の歯とウォーム歯車用入力要素１１８(例えば、リング歯車)の歯との間の静止摩擦が、ウォーム歯車用入力要素１１８の負荷が、ウォーム歯車１１６を回転させるのを妨げるのに過不足がないように選択されてよい。この場合、ウォーム歯車を回転させないようにするのに必要な動力はなく、静止又は動摩擦の力を克服して、所望の方向にウォーム歯車を回転させるのに必要な動力は非常に小さい。また、入力負荷がウォーム歯車用入力要素１１８を回転させようとしている方向と同じ方向に、ウォーム歯車がウォーム歯車用入力要素１１８(例えば、リング歯車)を回転させている場合、摩擦負荷は、入力負荷に抵抗するのに必要な電気モータの電力量を低減することで、電気モータ１２０を補助する。反対に、入力負荷がウォーム歯車用入力要素１１８を回転させようとしている方向とは反対の方向に、ウォーム歯車がウォーム歯車用入力要素１１８(例えば、リング歯車)を回転させている場合、入力負荷に抵抗するのに必要な電気モータの電力量を増加することから、摩擦負荷は邪魔になる。結果として、上記の好ましい実施形態によって前方へのゼロクロスがもたらされることは、電気モータ１２０が必要とする電力が低減される点で有利となる。なぜならば、電気モータ１２０に必要とされる最高速度は前方にあって、この方向は、摩擦力が邪魔するのではなく助ける方向に対応しているからである。
【００３４】
ウォーム歯車１１６の望ましいねじれ角は、摩擦力がウォーム歯車用入力要素１１８からの軸加重の法線成分と相殺するウォーム歯車角度を実験的に決定することで確認できる。この状態を得るのに必要とされるウォーム歯車１１６のねじれ角は、遊星歯車セット１０２の比と、遊星歯車セット１０２を形成するのに使用された材料と、ドライブトレーンにおける遊星歯車セット１０２の実装と、ドライブトレーンの全体的な摩擦と、その他の因子とに応じて変化すると考えられる。しかしながら、リング歯車が、ウォーム歯車用入力要素１１８として使用されているケースでは、望ましいねじり角は、リング歯車に対するウォーム歯車の比を３：１乃至５：１の範囲にするであろうと考えられる。さらに、遊星歯車セットのケースのオイルの潤滑性が調整されて、最も良い負荷バランスに必要とされるねじり角と、最も良い出力対入力比を得るのに最も良い、リング歯車に対するウォーム歯車１１６の比に必要なねじり角とが、折り合うようにされてよい。結果として、ねじり角を上述の範囲内にして、最大の正と負のＲＰＭ範囲内で電気モータ１２０を運転可能とすることができ、そして、潤滑性が異なるオイルを、遊星歯車セット１０２を保持するケース内で使用する試験を実行できる。少なくともこの方法では、望ましいねじり角は、過度の実験を必要とすることなく容易に得られる。
【００３５】
図２に移ると、変速比無限大トランスミッションのＥＣＵは、様々な方法でプログラムされてよい。例えば、幾つかの実施形態では、ＥＣＵは、モジュラー形式で構成されよく、連続制御パラメータ決定モジュール２００は、マップ及び／又は式を使用して、電気モータコントローラ２０６に対する電気モータＰＲＭ修正量２０２や、ＩＣＥコントローラ２０８に対するＩＣＥＰＲＭ修正量２０４のような修正量を与える。これら及びその他の実施形態では、決定モジュール２００は、ＩＣＥ１０６の最適効率の設定値にてＩＣＥ１０６を動作させることで、トルク要求２１０が満たされるか否かを決定するように動作可能に結合されてよい。満たされる場合には、ＩＣＥコントローラ２０８は、最適効率の設定値にてＩＣＥ１０６を動作させ、その一方で、電気モータコントローラ２０６は、トルク要求２１０を満たすように電気モータ１２０の角速度を修正してよい。そうでない場合、ＩＣＥコントローラ２０８は、トルク要求２１０を満たすのに必要な程度でのみ最適効率から外れるように、ＩＣＥ１０６を動作させてよい。
【００３６】
幾つかの実施形態では、ユーザが選択したモード２１２に従って、決定モジュール２００は、その動作を変化させてよい。そのモードは、例えば、ギアシフト機構２１２及び／又はスイッチを用いて特定されたギアとして選択されてよい。このようなモードは、より詳細に以下で説明するように、駐車エンジンオフモード、スタートモード、駐車エンジンオンモード、ニュートラルモード、リバースモード及びドライブモードを含んでよい。これらモードの幾つかの動作は、クラッチ２１６の状態に依存してよく、幾つかの実施形態では、例えば、車両のブレーキペダル２２０から受け取ったブレーキ信号２１８の状態から推定されてよい。
【００３７】
決定モジュール２００は、選択的又は追加的に、クラッチ制御信号２２２を生成してクラッチ２１６を動作させてよい。幾つかの実施形態では、決定モジュール２００は、式を、及び／又は、動作パラメータ修正マップを含むデータ格納部２２４にアクセスしてよい。例えば、修正マップのケースでは、モード２１２、ブレーキ信号２１８若しくはクラッチ状態、電気モータのＲＰＭ測定値２２６、ＩＣＥのＲＰＭ測定値２２８、移動機構１１４の角速度測定値２３０、及び／又は、加速ペダル２３２から受け取ったトルク要求２１０に基づいて、マップがアクセスされてよい。幾つかの実施形態では、空気質量流量、温度、酸素レベルや、自走車両において燃料制限マップ(fuel limit maps)へのアクセスに一般的に使用されるその他のデータのような、追加の検知データが決定モジュール２００で用いられて、データ格納部２２４がアクセスされてよいことが理解できるであろう。
【００３８】
データ格納部２２４から取得した一対の動作パラメータのパラメータは、修正量２０２及び修正量２０４としてコントローラ２０６及びコントローラ２０８に送られてよく、そして、それらコントローラは、修正量２０２及び修正量２０４に基づいて、ＲＰＭ２２６及びＲＰＭ２２８を調節する制御信号２３４及び制御信号２３６を生成してよい。ＩＣＥコントローラ２０８はまた、制御信号２３６を生成して所望の結果を得るために、ＩＣＥのＲＰＭ２２８、温度、空気質量流量、酸素レベル、内燃機関を動作させるのに通常使用されるその他のデータを受け取ってよいことが理解できるであろう。故に、ＩＣＥコントローラ２０８は、ＩＣＥ１０６に燃料と空気を供給するための独自のルックアップマップを有してよい。更に、上述したモード２１２の例は、地上配備の乗り物にて使用されるが、追加の又は代替的なモード２１２がその他の種類の自走車両で使用されてよいことが認められるであろう。
【００３９】
図３に移ると、動作パラメータを取得するのに決定モジュールで参照される修正マップ３００は、幾つかの実施形態では、多次元マトリクスとして実施されてよい。例えば、単純化した実施形態では、図示のために複雑さが低減されており、マトリクスは、電気モータのＲＰＭ及びＩＣＥのＲＰＭでアクセスされて、複数のセルの一つに達する。各セルは、加速ペダル位置の値３０４で系統付けられた動作パラメータ対のリストを含んでいる。これらのリストは、動作パラメータの複数の対で構成されてよく、それらは、幾つかの動作状況下において、加速ペダル位置に対する車両の所望の応答を生じるように構築されている。明確にするために、例示のパラメータが与えられているが、幾つかの面で、かなり簡単化されている。それらの一つは、比が５：１である遊星歯車セットにてウォーム歯車インタフェース要素として用いられているリング歯車のＲＰＭと、ＩＣＥのＲＰＭとを対にするものである。リング歯車のＲＰＭをマップに格納し、リング歯車に対するウォーム歯車の比をパラメータに掛けて、電気モータのＲＰＭに達することは可能であるが、マップに直接格納されている電気モータのＲＰＭは、不必要な演算を無くして、より速い動作をもたらすと考えられる。
【００４０】
幾つかの実施形態では、停止アイドリングリスト３０２は、車両が停止しており、ＩＣＥがアイドリングしており、電気モータが、アイドル補償速度で動作している場合に使用することを意図したパラメータ対を含んでよい。両方ともその動作状態の範囲にある電気モータＲＰＭの値とＩＣＥの値を用いて参照されるマトリクスのセルにリスト３０２を格納することで、車両がそれら状態下で動作している場合に、決定モジュールがリスト３０２を取得可能となる。
【００４１】
リスト３０２が取得されると、加速ペダル位置の値３０４が用いられて、そのリストの特定のアイテムが参照されて、そのアイテムとして格納されているパラメータ対が取得されてよい。例えば、加速ペダル位置が、全く踏まれていないゼロ位置にあると、パラメータ対(０，０)が、第１リストのアイテム３０６から取得される。その対の第１パラメータは、ＩＣＥのＲＰＭの所望の増加量又は増加の程度を示すのに用いられてよく、その対の第２パラメータは、電気モータのＲＰＭの所望の増加量又は増加の程度を示すのに用いられてよい。ペダルが全く踏まれていないケースでは、対(０，０)は、変化をもたらさないであろう。
【００４２】
図示されたケースでは第６位置として言及されている最大位置まで、ペダルが完全に押し下げられると、パラメータ対(６，−２)が、リストの最後のアイテム３０８から取得される。ＩＣＥのＲＰＭを変化させるその対の第１パラメータを用いて、ＩＣＥのＲＰＭを素早く増加させ、電気モータのＲＰＭを変化させるその対の第２パラメータを用いて、電気モータのＲＰＭを減少させることで、急な加速に備えてトルクが増加する。そのパラメータ対は、ＩＣＥのＲＰＭの増加レートと、電気モータのＲＰＭの減少レートとが調整されて、その結果、ＩＣＥの最大のＲＰＭと、電気モータの最小のＲＰＭとが得られて、最大の加速度を達成できるまで、車両を静止させたままにするように構築されてよい。異なるマップが運転の前進モードとリバースモードで用いられてよく、パラメータが、静止状態から車両を幾らかドリフトさせる程度で、パラメータは、前進モードで前方へのドリフトに慎重であって、リバースモードで逆進方向へのドリフトに慎重であるように構築されてよい。故に、加速ペダルを第６位置に保持することで、車両の動作状態が変化し、決定モジュールがマトリクスの別のセルに移行して、別のリストを使用するまで、素早くＲＰＭ値が変化する。
【００４３】
最大加速度動作を準備する間に横断される(traversed)であろうセル中のリストは、停止アイドリング状態から停止スタート最大加速状態へのスムーズな遷移を生じるように構築されたパラメータ対で構成されてよい。停止スタート最大加速状態では、スタート最大加速リスト３１０がアクセスされる。このリスト３１０は、ＩＣＥのＲＰＭが、電気モータのＲＰＭをその最小値から増加させることで最大値になっている間に、休止状態から車両を加速させるように構築されたパラメータ対からなってよい。それはまた、ゼロペダル位置用のリストのアイテム３１２のパラメータ対(−６，２)を有していてよい。ゼロペダル位置により、両方のＲＰＭは、加速しない停止アイドル状態に戻ることを開始する。このプロセス中に横断されるセルのその他のリストは、ゼロペダル位置における同様なパラメータ対を有しており、停止スタート最大加速状態から停止アイドル状態へと車両を完全に戻すことを可能とする。ペダルがゼロ位置にある間、クラッチが解放されてドリフトが防止されてよく、運転者はさらに、ブレーキペダルを用いてよい。
【００４４】
ＩＣＥのＲＰＭが最大にされている間、決定モジュールは、ルックアップテーブル３００の最上の行にアクセスし続け、セルを横断し、リストを取得し、中間加速リスト３１４を通って最大速度リスト３１６へと段々と移行する。中間加速リスト３１４を用いている間、第６位置に加速ペダルを保持することで、電気モータのＲＰＭを増加させて、最大レートで加速を続けてよい。しかしながら、ゼロペダル位置では、リスト３１４からのパラメータ対が取得されてよく、当該リストは、電気モータのＲＰＭをゆっくりと増加させる一方で、ＩＣＥのＲＰＭを急速に減少させることで減速を行うことを可能とする。さらに、少し踏まれたペダル位置、つまり、第１位置では、車両を加速も減速もさせないように電気モータのＲＰＭを増加させる一方で、ＩＣＥのＲＰＭが減少させられてよい。さらに、より少し踏まれたペダル位置、つまり第２位置では、車両をゆっくり加速させるように電気モータのＲＰＭを増加させる一方で、ＩＣＥのＲＰＭを減少させてよい。故に、これらのパラメータは、トルク要求を満たす一方で、より効率的な巡航状態に向かって車両が移行することを可能とするように構築されている。巡航状態のＩＣＥのＲＰＭは、電気モータのＲＰＭに有利なように、減少している。
【００４５】
ＩＣＥのＲＰＭと電気モータのＲＰＭの両方が最大である又はそれに近い場合、最大速度リスト３１６が取得されてよい。このケースでは、パラメータ対は、第６位置にて加速ペダルが引き続いて踏まれることで、最高車両速度が維持されるように構成されてよい。しかしながら、より踏まれない位置では、ＩＣＥのＲＰＭが減少する一方で、電気モータのＲＰＭは最大であり続けてよい。その結果、電気モータのＲＰＭに有利なようにＩＣＥのＲＰＭを減少させることで、巡航状態への素早い移行がなされる。
【００４６】
最大速度状態から巡航状態が達成されると、車両は、最大巡航速度状態になっており、当該状態では、電気モータの最大ＲＰＭにて最も効率的なＩＣＥのＲＰＭが得られている。最速巡航速度リスト３１８は、ＩＣＥのＲＰＭが一定に保持されているが、電気モータのＲＰＭが減少することで、ペダルがゼロ位置にあると緩やかに減速できるように構成されてよい。巡航状態に対応する行にあるマップ３００のセルは全て、中間巡航リスト３２０のようなリストを含んでよく、当該リストは、減速、一定速度、及び／又は、緩やかな加速が要求されている間、効率的なＩＣＥのＲＰＭの設定値を維持するように構築されたパラメータを有している。故に、加速が要求されると、電気モータのＲＰＭは、ＩＣＥのＲＰＭに有利なように増加させられて、ＩＣＥのＲＰＭは、効率的な設定値に維持されてよい。しかしながら、より速い加速が要求される場合、トルク要求を満たすために、ＩＣＥのＲＰＭを増加させることが必要になってよい。また、停止アイドル状態に向けて車両が速度を落とすと、パラメータは、停止アイドル状態に移行して戻るように構成されてよい。
【００４７】
ＩＣＥのＲＰＭと電気モータのＲＰＭの組合せが、ヌルであるマトリクスのセルを導く(即ち、状態が範囲外であり、その状態用に定義されたリストがない)ならば、プロセッサは、是正動作を行ってよい。例えば、車両が上り坂を進もうとしているが、電気モータのＲＰＭが非常に高くて、十分なトルクがもたらされない場合、ＩＣＥのＲＰＭは、巡航行より下に落ちてよい。このケースでは、プロセッサは、電気モータのＲＰＭを急速に低下させて、ＩＣＥのＲＰＭが上昇して通常の動作レンジに戻ることを可能とするのに必要なトルクをもたらす。運転者が、第６位置に向けて加速ペダルを踏んでもっとトルクを要求すると、プロセッサは、坂を速く上るためにトルク要求を素早く満たす。
【００４８】
車両の状態が、予期せぬ仕方で又は予期せぬマップ方向に移行する場合、上述した是正手法と共に、その他の是正手法が、追加的又は代替的に実施されてよい。例えば、車両が、中間巡航状態にあり、且つ、加速ペダルが第１位置にある場合、電気モータのＲＰＭとＩＣＥのＲＰＭは、一定に保持されると予想される。このケースでは、これらの値の何れか又は両方が、マップの異なるセルが予期せず参照される値に増加すると、是正手法がなされる。例えば、これらＲＰＭの一方又は両方が予期せず増加すると、車両は、下り坂を進んでいると推測され得る。このケースでは、クラッチが切られ、車輪のＲＰＭが読まれ、動作パラメータがマップから取得されてよい。当該マップは、ドライブシャフト用入力要素(例えば、太陽歯車)の角速度を、ドライブシャフトの角速度と合わせる角速度で電気モータを動作させるように構築されている。故に、オーバードライブ機能が実装されており、車両が下り坂を惰力で進み、速度を増加させる一方で、トルク要求が増加すると直ちにドライブシャフト用入力要素がドライブシャフトと係合するように準備されている。幾つかの実施形態では、この動作は、電気モータのＲＰＭを調整する一方で、可能であれば、ＩＣＥのＲＰＭを最適効率設定値に維持し、高速状態の準備が要求されると、その設定値を超えてＩＣＥのＲＰＭを増加させることだけ行う。
【００４９】
最も効率的なＩＣＥ動作の設定値を監視する試みを行う実施形態では、幾つかのケースでは、ＩＣＥの動作の最も効率的な設定値は、温度、空気質量流量、気圧、酸素レベルなどの条件で変化し得ることが理解されるであろう。その結果として、それらの条件の異なる組合せで使用されるように構築された複数のマップが設けられてよい。故に、ＥＣＵで用いられるマップは、多次元のマトリクスであってよく、それらは、これらのような様々なタイプのパラメータによってアクセスされてよい。
【００５０】
追加的又は代替的な実施形態では、式及び／又はファジーロジックルーチンが使用されて、ＩＣＥ及び電気モータを制御するパラメータを動的に決定して、上述したようにトルク要求を満してよいと考えられる。例えば、プロセッサは、電気モータのＲＰＭを制御する一方で、ＩＣＥのＲＰＭを最大効率設定値に維持するパラメータの組を動的に決定することで、車両速度の設定値又は目標速度を満たそうとしてよい。この種の計算は、巡航制御動作中に使用されてよい。しかしながら、ルックアップマップは、現在のところ、より速い動作には好ましい。式が用いられて、巡航制御動作中に使用されるべきパラメータのマップが埋められてよいことが理解されるであろう。また、仮定されたどの条件下でもルックアップマップの中身を追加するのに式が使用されてもよいことが理解されるであろう。
【００５１】
下記の式は、本発明の教示に従って変速比無限大トランスミッションで用いられる遊星歯車セットの動きを示す一般形を与える。
【数１】
2015513643.tif 000003
ここで、Ｎｓｕｍは、太陽歯車の歯数であり、Ｎｒｉｎｇは、リング歯車の歯数であり、ωｓｕｍは、太陽歯車の角速度であり、ωａｒｍは、遊星キャリアの角速度である。従って、太陽歯車に対するリング歯車の比が分かっていると、ドライブシャフト、ウォーム歯車及び出力シャフトに対する太陽歯車、リング歯車及び遊星歯車の任意の割り当てについて、式を決定できる。このような式が使用されて、様々な状態における車両の様々な所望の動きについてマップで使用されるパラメータ対を決定することが助けられてよい。このようなパラメータはその後、過度の実験をすることなく、実験によって仕上げられてもよい。
【００５２】
図４に移ると、後輪駆動であって、変速比無限大トランスミッションを用いた自走陸上車両(automotive land vehicle)の動作例が、図解して、さらなる説明をもたらしている。この例では、説明を容易にするために動作がかなり簡単化されており、凝集した説明をするための仮定がなされていることが容易に理解されるであろう。例えば、リング歯車がウォーム歯車と接続し、ドライブシャフトが、クラッチによって太陽歯車と結合し、遊星キャリアが出力シャフトと結合しているような遊星歯車セットが用いられていると仮定されている。さらなる仮定には、リング歯車に対するウォーム歯車の比が４：１であり、リアディファレンシャル(rear differential)が１：１であり、(タイヤを含む)全車輪半径は１３インチであることが含まれている。さらなる仮定は、遊星歯車比が５；１であることであって、このケースでは、リング歯車の角速度ωｒｉｎｇは、遊星キャリアの角速度ωａｒｍ及び太陽歯車の角速度ωｓｕｍから、以下のように決定される。
【数２】
2015513643.tif 000004
さらなる仮定は、ＩＣＥの最大速度が３０００ＲＰＭであり、最適効率の巡航速度が１５００ＲＰＭであり、アイドル速度が１０００ＲＰＭであることである。
【００５３】
例示のシナリオでは、車両は、エンジンがオフであるＴ０から始まって、Ｔ１とＴ２の間のエンジンスタートモードを経て、Ｔ２からＴ３にて、エンジンオンで駐車し、Ｔ３からＴ４にて、１５ｍｐｈで逆進する。この例では、次に、Ｔ４からＴ１０まで、車両はドライブモードで動作する。ドライブモードの間、車両は、Ｔ４からＴ５まで停止し、Ｔ５からＴ６まで、６０ｍｐｈの速度まで高加速度で加速し、Ｔ６からＴ７まで、６０ｍｐｈの一定速度で巡航する。そして、車両は、Ｔ７からＴ８まで運転者がブレーキを含むことで減速し、Ｔ８からＴ９まで３０ｍｐｈの減速度で巡航し、Ｔ９からＴ１０まで、車両が停止するまで運転者がブレーキを用いる間、減速する。
【００５４】
車輪のＲＰＭは、遊星キャリアの角速度に対応しており、太陽歯車の角速度は、エンジンのＲＰＭに対応している。上式を用いて、リング歯車で求められる角速度が決定されてよい。リング歯車に対するウォーム歯車の比が４：１と仮定すると、ウォーム歯車と電気モータの角速度も同様に決定できる。これらの値は、以下の表１に与えられている。
【表１】
2015513643.tif 000005
【００５５】
図５に移って、これらの動作モードが、より詳細に検討される。車両は、駐車エンジンオフモード５００とニュートラルモード５０２の間を、容易に理解されるであろう単純な手法で移行できることは明らかであろう。車両は、スタートプロセス５０６を実行することで、駐車エンジンオフモード５０６から駐車エンジンオンモード５０４に移行してよい。
【００５６】
図４及び図６に移って、それらを主として参照すると、６００にてスタートスイッチが、作動されて、６０２にてブレーキがオンになるまで、車両は、駐車エンジンオフモード５００のままである。そして、クラッチが繋がると、６０４にて、ウォーム歯車は、エンジンを前に回転させる向きで動作する。この速度でウォーム歯車を動作させる１又は複数のパラメータは、ＩＣＥのスタート手順中にて電気モータを動作させるように特別に構成されたマップに格納されてよい。
【００５７】
図４の例では、ウォーム歯車のＲＰＭが、Ｔ１とＴ２の間では負に駆動される一方で、ブレーキは、遊星キャリアを静止させて、前にモータを回転させる。６０６にて、ブレーキが処理中にオフにされると、６０８にてウォーム歯車が停止して、駐車エンジンオフモードが再開する。そうでない場合、６１０にてエンジンスタートが検知されるまで、ウォーム歯車は、ステップ６０４にて回転し続ける。そして、ステップ６１２にて、クラッチが切られて、ステップ６１４にて、ウォーム歯車は、アイドル補償速度で駆動される。図４の例では、このアイドル補償速度は、モータを起動するのに用いられる速度よりもさらにマイナスである。この段階では、クラッチが切られて車両が駐車エンジンオンモードになるが、アイドル補償速度が維持されると、クラッチが繋がれても車両は停止したままであろうということが理解されるであろう。故に、幾つかの実施形態では、アイドル補償速度に至ると、クラッチは再度繋がってよい。
【００５８】
図５に戻ると、車両は、イグニションが失活することで、駐車エンジンオン状態５０４から駐車エンジンオフ状態５００へと移行してよい。或いは、車両は、駐車エンジンオン状態５０４からリバースモード５０８及び／又はドライブモード５１０に入って、車両が止まると、これら２つのモードの何れかから、駐車エンジンオンモード５０４に戻る。幾つかの実施形態では、停止すると、その後、車両はまた、リバースモード５０８とドライブモード５１０の間で移行してもよい。
【００５９】
図４及び図７に移って、それらを主として参照すると、７００にてリバースギアが選択されると、車両は、駐車エンジンオンモード５０４からリバースモード５０８に移行してよい。そして、７０２にてブレーキが作動していないと、ステップ７０４にて、クラッチが、まだ繋がっていない場合には繋げられて、ステップ７０６にて、加速ペダルのパラメータが読まれる。次に、ステップ７０８にて、エンジンのＲＰＭとウォーム歯車のＲＰＭとが測定されて、ステップ７１０にて、車両のリバース動作用に構築されたパラメータ対のマップから動作パラメータが取得される。ステップ７１２にて、パラメータは、上述したように適用されてよく、７１４にてリバースモードが解除されていない場合、動作は、７０２に戻る。
【００６０】
結果として、プロセッサは、ステップ７０２乃至７１４を通って繰り返しループするので、動作パラメータが用いられて、電気モータとＩＣＥが連続的に制御されて、図４のＴ３とＴ４の間のように、逆方向に車両が動作する。しかしながら、７０２にてブレーキが適用されると、ステップ７１６にて、クラッチが切られて、ステップ７１８にて、車輪のＲＰＭが読まれて、ステップ７２０にて、エンジンのＲＰＭとウォーム歯車のＲＰＭとが随意選択的に読まれて、ステップ７２２にて、マップから、動作パラメータが取得される。当該マップは、ステップ７１２にて適用されると、ドライブシャフト用入力要素(例えば、太陽歯車)の角速度をドライブシャフトの角速度に合わせる角速度で電気モータを動作させるように構成されている。ステップ７１６にてクラッチを切ることで、トランスミッション、クラッチ又はＩＣＥに過度のストレスを与えることなくブレーキングが可能となり、太陽歯車のＲＰＭをドライブシャフトのＲＰＭに合わせることで、ブレーキング動作が完了すると素早い応答が可能となる。車両が止まって、運転者がドライブギア又は駐車モードを選択すると、７１４にて、リバースモードを抜けてよい。駐車モードが選択されると、所望によりステップ７２４にてクラッチが切られて、駐車エンジンオンモード５０４に戻る。
【００６１】
図４及び図８に移って、それらを主として参照すると、７００にて、運転者によってリバースモード５０８の代わりにドライブモード５１０が選択されることで、車両は、駐車エンジンオンモード５０４からドライブモード５１０に移行してよい。ステップ８００乃至８１０は、ステップ７０２乃至７１２と似ており、主たる違いは、ステップ８０８にて、車両の前方への動きをもたらすように構成された動作パラメータのマップが使用されていることである。例えば、８００にてブレーキが作動していない場合、ステップ８０２にて、クラッチが、まだ繋がっていない場合には繋げられて、ステップ８０４にて、加速ペダルのパラメータが読まれる。次に、ステップ８０６にて、エンジンのＲＰＭとウォーム歯車のＲＰＭとが測定されて、ステップ８０８にて、動作パラメータが、車両の前進動作用に構築されたパラメータ対のマップから取得されてよい。ステップ８１０にて、これらパラメータは、上述したように適用されてよい。８１２にてドライブモードが解除されていない場合、動作は、８００に戻る。
【００６２】
結果として、プロセッサが、ステップ８００乃至８１２を通って繰り返しループするので、動作パラメータが用いられて、電気モータとＩＣＥが連続的に制御され、図４のＴ５とＴ７の間とＴ８とＴ９の間のように、前方に車両が動作する。しかしながら、８００にてブレーキが使用されると、ステップ８１４にて、クラッチが切られて、ステップ８１６にて、車輪のＲＰＭが読まれて、ステップ８１８にて、エンジンのＲＰＭとウォーム歯車のＲＰＭとが随意選択的に読まれて、ステップ８２０にて、マップから、動作パラメータが取得される。当該マップは、ステップ８１０にて適用されると、ドライブシャフト用入力要素(例えば、太陽歯車)の角速度をドライブシャフトの角速度に合わせる角速度で電気モータを動作させるように構成されている。 
【００６３】
ステップ８１４にてクラッチを切ることで、トランスミッション、クラッチ又はＩＣＥに過度のストレスを与えることなくブレーキングが可能となり、太陽歯車のＲＰＭをドライブシャフトのＲＰＭに合わせることで、ブレーキング動作が完了すると素早い応答が可能となる。故に、車両の運転者は、図４のＴ７とＴ８の間のように、ブレーキを作動させて直ちに減速し、躊躇することなく減速度にて巡航運転又は加速運転を再開できる。更に、図４のＴ９とＴ１０の間のように、運転者は、ブレーキキングして停止してもよい。図４の例では、巡航状態から停止エンジンアイドリング状態へと遷移するために構築されたパラメータを取得し、適用する場合が図解されている。
【００６４】
説明したように、これらのパラメータは、電気モータのＲＰＭがアイドル補償速度に達するまで、ＩＣＥのＲＰＭのパラメータを優先させて、電気モータのＲＰＭを減少させ、そして、ＩＣＥのアイドル速度へと最適効率設定値よりも下にＩＣＥのＲＰＭを減少させる。パラメータのこの構成は、単なる例示であって、最適効率設定値でＩＣＥのＲＰＭを維持する一方で、アイドル補償速度より下に電気モータのＲＰＭを減少させる構成のような他の構成が用いられて、車両が停止した後にのみ、停止エンジンアイドリング状態に戻ってよいことが理解できるであろう。車両が停止すると、運転者がリバースギア又は駐車モードを選択した場合、８１２にて、ドライブモードを抜けてよい。駐車モードが選択されると、所望によりクラッチが切られて、駐車エンジンオンモード５０４に戻る。
【００６５】
図９乃至１６に移ると、代替的な実施形態が記載されている。当該実施形態では、決定モジュールは、１又は複数の式を使用して、連続フィードバック制御を実行する。特に図９を参照すると、例えば、ステップ９００にて、コンピュータのプロセッサが、コンピュータのメモリから予想結果を得ると、制御プロセスが開始してよい。格納された予想結果は、アームの予想角速度(例えば、車両速度)と、アームの角速度の予想変化(例えば、過去に要求された加速量)の形態であってよい。制御プロセスは、さらに、ステップ９０２にて、検知した値を読み出すことを始める。当該値には、車輪のＲＰＭ(例えば、車両速度及び／又はアームの角速度)、内燃機関のＲＰＭ(例えば、太陽歯車の角速度)、電気モータのＲＰＭ(例えば、リング歯車の角速度)、現在の運転要求(例えば、加速ペダル位置、アームの角速度の要求された変化、要求された車両の加速度)などがある。その後、ステップ９０４にて、制御パラメータは、１又は複数の式を使って修正されてよい。当該ステップは、内燃機関のＲＰＭ(例えば、太陽歯車の角速度)の変化、及び／又は、電気モータのＲＰＭ(例えば、リング歯車の角速度)の変化を決定する工程を含んでいる。これらのデータから、ステップ９０６にて、新たな予想結果が計算される。当該計算は、１又は複数の式を用いて、例えば、予想されるアームの将来の角速度と、アームの角速度の予想変化とを、以下のように決定することで行われる。
【数３】
2015513643.tif 000006
これらの結果は、ステップ９０８にてコンピュータメモリに格納され、ステップ９１０にて、修正された制御パラメータが適用されて、内燃機関と電気モータが制御される。
【００６６】
図１０乃至１６を参照すると、ドライブ動作モード中に１又は複数の式を用いて制御パラメータを修正する例示のプロセスが、詳細に記載されている。特に図１０を参照すると、プロセスは、ステップ１０００にて、内燃機関のＲＰＭが、予想された最小アイドルＲＰＭ未満であるか否かを決定する工程を含んでいる。その最小アイドルＲＰＭは、モータがチョッキングダウン(chocking down)する虞があることを示す。予想された最小アイドルＲＰＭ未満である場合、ステップ１００２にて、例えば、最大レートで、電気モータのＲＰＭを減少させ、ＩＣＥのＲＰＭを増加させることで、緊急措置が取られてよい。そうでない場合には、プロセスが、ステップ１００４に進んで、停止モードフラグが設定されているか否かが判定される。フラグが設定されている場合、ステップ１００６にて、ドライブ加速要求がゼロより大きいが否かについて更に判定される。ゼロより大きい場合、ステップ１００８にて、加速モードフラグが設定される。そうでない場合、制御パラメータは修正されずに、停止してアイドリングが続けられる。
【００６７】
ステップ１０１０で、加速モードフラグが設定されていると判定されて、続いて、ステップ１０１２にて、ドライブ加速要求が、現在の速度を維持する巡航値よりも大きいと判定されると、後で説明される加速動作プロセスに入る(図１１及び図１２参照)。そうでない場合、ステップ１０１４にて、巡航モードフラグが設定される。
【００６８】
ステップ１０１６にて、巡航モードフラグが設定されていると判定され、続いて、ステップ１０１８とステップ１０２０にて、ドライブ加速要求が、現在の速度を維持する巡航値より大きくも小さくもないと判定されると、後で説明される巡航動作プロセスに入る(図１３参照)。そうでない場合、ステップ１０２０にて、ドライブ要求が巡航値よりも大きいと確認されると、ステップ１０２２にて、加速モードフラグが設定される。或いは、ステップ１０１８にて、ドライブ要求が巡航値よりも小さいと確認されると、ステップ１０２４にて、減速モードフラグが設定される。
【００６９】
ステップ１０２６にて、減速モードフラグが設定されていると判定され、続いて、ステップ１０２８にて、ドライブ加速要求が、現在の速度を維持する巡航値より大きいと判定されると、後で説明される減速動作プロセスに入る(図１４参照)。そうでない場合、ステップ１０３０にて、加速モードフラグが設定される。
【００７０】
図１１に移ると、例示した加速動作プロセスは、ステップ１１００にて、要求加速度が、内燃機関の最適ＲＰＭ設定値で達成できるか否かを判定することで開始する。ある実施形態では、この判定は、要求加速度を閾値と比較する工程を含んでいる。幾つかの実施形態では、この閾値は、周囲の条件で変化してよい。追加の又は代替的な実施形態では、後で説明するプロセスで決定されるように(図１４及び図１５参照)、車両が上り坂又は下り坂を移動しているか否かに関する情報に基づいて、閾値が変化してよい。
【００７１】
ステップ１１００にて、内燃機関の最適ＲＰＭの設定値では要求加速度を達成できないと判定されると、ステップ１１０２にて、現在の内燃機関のＲＰＭで要求加速度を達成できるかどうか更に判定される。幾つかの実施形態では、この判定は、要求加速度を閾値と比較する工程を含んでおり、当該閾値は、内燃機関の現在のＲＰＭ、周囲環境により、及び／又は，上り坂又は下り坂を移動しているか否かに関する情報に基づいて変化してよい。達成できると判定された場合、電気モータのＲＰＭを増加させて、リング歯車の角速度を増加させることで、ステップ１１０４にて加速が実行される。達成できないと判定された場合、内燃機関のＲＰＭを増加させて、電気モータのＲＰＭを減少させて、リング歯車の角速度を減少させることで、ステップ１１０６にて加速の準備がなされる。そうでない場合、ステップ１１００にて、要求加速度が、内燃機関の最適設定値で達成できると判定されると、プロセスは、その最適設定値で動作するようにされる。
【００７２】
図１２に移ると、最適設定値で動作するための例示のプロセスは、内燃機関が、ステップ１２００にて設定値より小さいか否か、又は、ステップ１２０３にて設定値より大きいか否かを判定することで開始する。そうである場合、ステップ１２０４又は１２０６にてクラッチが切られて、内燃機関のＲＰＭは、ステップ１２０８にて増加させられ、ステップ１２１０にて減少させられる。そして、ステップ１２１２にて、アームの目標角速度は、アームの現在の角速度と等しく設定される。一方、ステップ１２００とステップ１２０２とで、内燃機関のＲＰＭが既に最適設定値にあると判定される場合、ステップ１２１４にてクラッチが繋がれて、要求加速度を達成するために、アームの目標角速度は、アームの現在の角速度と、要求された角速度の変化との和に等しいように設定される。
【００７３】
ステップ１２１２又はステップ１２１６にて、アームの目標角加速の値が決定されると、ステップ１２１８にて、リング歯車の目標角加速が計算される。例えば、比が５対１の遊星歯車セットでは、リング歯車の目標角速度(ＴＡＲＧＥＴωｒｉｎｇ)は、アームの目標角速度(ＴＡＲＧＥＴωａｒｍ)と内燃機関のＲＰＭ(ＩＣＥのＲＰＭ)とを用いて、以下のように計算される。
【数４】
2015513643.tif 000007
より一般的な形では、比がＮ対１である様々な遊星歯車セットについて、式は、以下のように修正される。
【数５】
2015513643.tif 000008
そして、リング歯車のこの目標角速度は、ステップ１２２０とステップ１２２２にて、リング歯車の角速度と比較するための閾値として用いられて、リング歯車の角速度をステップ１２２４にて減少させる、又は、ステップ１２２６にて増加させるために電気モータのＲＰＭを調節するか否かが決定される。
【００７４】
図１３に移ると、巡航モードで動作するプロセスは、ステップ１３００とステップ１３０３とで、内燃機関のＲＰＭが最適設定値よりも大きい又は小さいか否かを判定することで開始される。ステップ１３００にて、内燃機関のＲＰＭが最適設定値よりも大きいと判定されると、ステップ１３０４にて、内燃機関のＲＰＭは減少させられ、電気モータのＲＰＭは増加させられ、リング歯車の角速度が上昇する。ステップ１３０２にて、内燃機関のＲＰＭが最適設定値よりも小さいと判定されると、ステップ１３０６にて、内燃機関のＲＰＭは増加させられ、電気モータのＲＰＭは減少させられ、リング歯車の角速度が下げられる。
【００７５】
図１４を参照すると、減速モードの動作のプロセスは、ステップ１４００にて、要求が巡航値よりも小さいか否かを判定することで開始する。小さい場合、プロセスは、ステップ１４０２にてクラッチを切る。そして、ステップ１４０４にて、リング歯車の角速度が、リング歯車の角速度の閾値よりも大きいか否かが判定される。当該閾値では、内燃機関のアイドル速度は、アームの角速度をゼロにするように十分に補償されている。閾値よりも大きくない場合、リング歯車の角速度を、それがアイドル補償レートに至るまで下げるために、ステップ１４０６にて、電気モータのＲＰＭは減少させられる。しかしながら、ステップ１４０４にて、リング歯車の角速度が既にアイドル補償レートまで下げられていると判定されると、ステップ１４０８にて、アームの角速度がゼロより大きいか否かが判定される。大きい場合、その後、ステップ１４１０にて、内燃機関のＲＰＭは、減少させられる。しかしながら、ステップ１４０８にて、車両が停止してアイドリングしていると判定される場合、その後、ステップ１４１２にて、停止モードに入る。そうでない場合には、ステップ１４００にて要求が巡航値に等しいと判定されるまで、減速と停止アイドリングモードの準備とが実行されて、その値にて、クラッチがステップ１４１４で繋がれて、ステップ１４１６にて巡航モードに入る。
【００７６】
図１５に移ると、修正量を調節するプロセスは、ステップ１５００にて、アームの角速度が、アームの予想角速度よりも小さいか否かを判定することで開始する。小さい場合、車両は、上り坂を移動している、ブレーキングしている、車両を不意に減速させているある種の障害又はその他の状況に出くわしている可能性がある。その場合、ステップ１５０２にて、アームの角度速度の予想変化が、ゼロより大きいか否かが判定される。大きい場合、状態は、加速が困難であって、よりトルクが必要であると認められ得る。この場合、ステップ１５０４にて、制御パラメータが修正されて、リング歯車の角速度を下げて、トルクを増加させるために、電気モータのＲＰＭが減少する。このステップは、電気モータ用のパラメータを新しい値で上書きする工程、又は、決定された修正量にスカラー値を適用して、より小さい度合に調節する工程を含んでよい。使用される値の種類及び／又は量は、例えば、アームの予想角速度と実際の角速度との間の大きさの違いに応じて変化してよい。
【００７７】
ステップ１５０２にてなされた判定が、アームの角速度の予想変化がゼロより大きくないことを示した場合、ステップ１５０６にて、予想変化がゼロより小さかったか否かが更に判定される。ゼロより小さかった場合、車両が下り坂を進んでいる場合のような余分に減速が成功している状態と認められ得る。これに対しては、ステップ１５０８にて、クラッチが切られて、ステップ１５１０にて、内燃機関のＲＰＭが、最適設定値よりも大きいか否かが判定される。大きい場合、その後、ステップ１５１２にて、内燃機関のＲＰＭを減少させて、電気モータのＲＰＭをアームの現在の角速度に合うように調節する調整がなされる。そうでない場合、ステップ１５１４にて、制御パラメータが修正されて、電気モータのＲＰＭが、アームの現在の角速度に合うように調節される。
【００７８】
ステップ１５０６にて、アームの角速度の予想変化が、ゼロより小さくないと判定された場合、巡航が困難である状態と認められる。このケースでは、ステップ１５１６にて、内燃機関のＲＰＭが、最大閾値より小さいか否かが判定される。小さい場合、ステップ１５１８にて、制御パラメータが修正されて、リング歯車の角速度を下げるために電気モータのＲＰＭが減少させられる一方で、内燃機関のＲＰＭが増加させられる。一方、ステップ１５１６にて、内燃機関のＲＰＭが既に最大であると判定される場合、ステップ１５２０にて、制御パラメータが調節されて、リング歯車の角速度を下げて、それにより、トルクを増加させるために電気モータのＲＰＭが減少させられる。再び、ステップ１５１８及びステップ１５２０にて、スカラー値が用いられてよく、当該スカラー値は、アームの予想角速度と実際の角速度との間の大きさの違いに応じて変化してよい。
【００７９】
図１６に移ると、ステップ１６００にて、アームの角速度が予想よりも大きいと判定されると、車両が下り坂を移動している状態と認められる。そして、ステップ１６０２にて、アームの角速度の予想変化がゼロよりも大きいと判定されると、余分に加速が成功している状態と認められる。この場合、ステップ１６０４にて、制御パラメータが修正されて、電気モータのＲＰＭが減少させられて、リング歯車の角速度が下げられる。このステップでは、スカラー値が加速量を削減するように選択されてよく、この値は、アームの予想角速度と実際の角速度との間の大きさの違いに基づいて選択されてよい。
【００８０】
ステップ１６０６にて、アームの角速度の予想変化がゼロより小さいと判定されると、減速が困難な状態と認められる。このケースでは、ステップ１６０８にて、クラッチが切られて、ステップ１６１０にて、内燃機関のＲＰＭが最適設定値よりも大きいか否かが判定される。大きい場合、ステップ１６１２にて、制御パラメータが修正されて、内燃機関のＲＰＭが減少させられ、電気モータのＲＰＭが、リング歯車の角速度と合うように調節されて、アームの角速度が補完される。そうでない場合、ステップ１６１４にて、制御パラメータが修正されて、電気モータのＲＰＭがリング歯車の角速度と合うように調節されて、アームの角速度が補完される。
【００８１】
アームの角速度の予想変化がゼロに等しい場合、巡航に問題がある状態と認められる。このケースでは、ステップ１６１６にて、内燃機関のＲＰＭが最適設定値よりも大きいか否かが更に判定される。大きくない場合、制御パラメータが修正されて、リング歯車の角速度を下げて、それによりトルクを増加させるために、電気モータのＲＰＭが減少させられる。ステップ１６１８では、アームの予想角速度と実際の角速度との間の大きさの違いに基づいて、電気モータのＲＰＭの減少量が選択されてよい。そうでない場合、ステップ１６２０にて、内燃機関のＲＰＭと電気モータのＲＰＭの両方を減少させるために、制御パラメータが修正される。ステップ１６２０では、スカラー値が選択されて、内燃機関のＲＰＭの減少量を増大させ、電気モータの増加量を縮小してよい。これらの値は、アームの予想角速度と実際の角速度との間の大きさの違いに基づいて選択されてよい。
【００８２】
このようにして、本発明に基づいて、先に説明した利点の１又は複数を満たす変速比無限大トランスミッションがもたらされていることは明らかである。好ましい実施形態が詳細に説明されたが、上記の利点及び利益の全てが存在しないとしても、様々な変更、置換及び代替が、本発明の範囲から逸脱することなく行われることが理解できるであろう。 例えば、図面と本明細書の記載において示された様々な実施形態と実施例は、それらに明示されているか否かに拘わらず、本発明の範囲内に引き続き留まるような様々な異なる方法で、本発明が実施且つ具体化されてよいことを説明している。例えば、様々な要素や部分は、別のシステムにて組み合わされ、又は統合されてよく、或いは、幾つかの特徴は実施されなくてよい。また、好ましい実施例にて個別に又は別々に説明されて示された技術、システム、サブシステム及び方法は、別のシステム、設計、技術又は方法において、本発明の範囲から逸脱することなく、組み合わされ、又は統合されてよい。例えば、変速比無限大トランスミッションは、本明細書にて具体的に記載されていないものを含む多種多様な自走車両にて使用されてよい。変更、置換及び代替のその他の例は、当業者であれば容易に確かめることができ、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、なされるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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2015513643.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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