Трансмиссия для гибридного транспортного средства

Изобретение относится к трансмиссии гибридного транспортного средства. В трансмиссию последовательно включены два асимметричных дифференциала. Вход первого дифференциала соединен с валом двигателя, а один его выход соединен с входом второго дифференциала. На валу двигателя также находится ротор генератора. Статор генератора соединен со вторым выходом первого дифференциала и имеет возможность вращаться вокруг оси. Статор образует с ротором электрическую машину двойного вращения. Второй выход дифференциала также соединен с управляемой муфтой, ответная часть которой имеет возможность стопорить второй выход и статор генератора, соединяя его с корпусом. С выхода первого дифференциала вращение вала передается на вход второго, который в схеме трансмиссии играет роль механизма сцепления. Один выход второго дифференциала соединен с ведомым валом, а второй выход соединен с силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с входом этого дифференциала, соединенного с валом привода. Электрический ток, произведенный генератором, при управлении работой первого дифференциального механизма подается на электродвигатели, соединенные с колесами, не подключенными к ведомому валу трансмиссии. Эти электродвигатели подключаются через устройство, состоящее из дифференциала и соединенной с ним электромагнитной муфты. Вал электродвигателя соединен с входом дифференциала и с якорем электромагнитной муфты. Один выход подключен на ведомый вал, а второй соединен с индуктором муфты. Второй выход дифференциала стремится к вращению в обратную сторону относительно направления вращения двигателя и первого выхода дифференциала, но сила электромагнитной индукции, возникающая между якорем муфты и индуктором, частично блокирует дифференциал и уменьшает общее передаточное отношение, способствуя разгону ведомого вала. Достигается упрощение конструкции. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано при конструировании механизмов, в которых необходимо в широких пределах изменять передаточное отношение и крутящий момент, оптимизирующие разгон и управление движением ведомого вала при постоянных оборотах и крутящем моменте вала двигателя. Примером такого механизма может быть трансмиссия транспортного средства и других механизмов.

Известны различные пути согласования передаточного отношения при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму. Наиболее распространенным способом являются зубчатый редуктор и фрикционные муфты. Эти механизмы описаны, например, в: Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Т. 4 Зубчатые механизмы и Т. 5 Фрикционные механизмы. - М.: Наука, 1980 г., а также в: Патенте RU №2304735, Патенте RU №2333405, Патенте RU №2527625.

Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Недостатками известных решений, описанных в Патенте RU №2304735 и в Патенте RU №2333405, являются сложность конструкции и неоптимальный режим работы в процессе изменения передаточного отношения. Патент RU №2527625 содержит сложное устройство в электродвигателе - второй, внутренний ротор. Трансмиссия, описанная в патентном материале RU №2527625, является прототипом заявляемого устройства.

Задачей изобретения является осуществление простой бесступенчатой трансмиссии для разгона и автоматического управления оборотами ведомого вала с изменением крутящего момента и передаточного отношения при работе двигателя на оптимальном режиме в зависимости от их потребных величин. Применение такой трансмиссии приведет к упрощению процесса разгона, уменьшению потерь и экономии энергии, а также к упрощению конструкции трансмиссии.

Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению в трансмиссию последовательно включены два планетарных асимметричных дифференциальных механизма, имеющих вход и два выхода. Вход первого дифференциального механизма соединен с валом двигателя транспортного средства, а один его выход соединен с входом второго дифференциала. На входном валу первого дифференциала также находится соединенный с ним ротор генератора. Статор генератора соединен со вторым выходом первого дифференциала и имеет возможность вращаться вокруг оси. Статор образует с ротором электрическую машину двойного вращения. Второй выход дифференциала также соединен с управляемой муфтой, ответная часть которой соединена с корпусом трансмиссии. Муфта имеет возможность стопорить второй выход и статор генератора, соединяя его с корпусом. С выхода первого дифференциала вращение вала передается на вход второго дифференциального устройства, которое в схеме трансмиссии играет роль механизма сцепления, а также позволяет в процессе разгона увеличивать на его выходе крутящий момент, вход и два выхода которого также расположены концентрично на общей оси. Один выход второго дифференциала соединен с ведомым валом, а второй выход соединен с управляемой силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с входом. Вращение от двигателя передается на ротор генератора и на вход первого дифференциала, затем через его элементы на ведомый вал первого дифференциала, который вращается в ту же сторону, в которую вращается вал двигателя, и на второй выход дифференциала, соединенный со статором генератора, который стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора генератора. При наличии электрической нагрузки в цепи генератора между статором и ротором в результате взаимоиндукции возникает сила, увлекающая статор за ротором, частично блокирующая дифференциал, заставляющая дифференциал вращается вокруг своей оси, что приводит к уменьшению передаточного отношения, слагающегося из передачи движения через элементы дифференциала и через его вращение вокруг оси, таким образом, способствуя увеличению скорости вращения ведомого вала. Управляя электрической нагрузкой в цепи генератора, можно управлять изменением оборотов и крутящего момента ведомого вала. При необходимости, второй выход дифференциала стопорится муфтой, соединяя его с корпусом, превращая дифференциал в редуктор. При этом стопорится статор генератора. Так как генератор является обратимой электрической машиной, то он при этом может быть использован для пуска двигателя, а также для увеличения темпа разгона транспортного средства при старте и в других случаях, а также для движения на электрической тяге.

С ведомого вала первого дифференциала вращение передается на вход второго дифференциала, один выход которого соединен с ведомым валом трансмиссии, а второй выход соединен с управляемой силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с входом второго дифференциала, и в процессе разгона, при проскальзывании частично блокирует дифференциал, что приводит к вращению его вокруг своей оси, уменьшая при этом его суммарное передаточное отношение, состоящее из передачи движения через его элементы и через передачу вращения механизма вокруг своей оси. Когда все движение передается через элементы дифференциала, тогда передаточное отношение этого механизма максимальное, и крутящий момент на ведомом валу также максимальный. Когда муфта не проскальзывает, дифференциал полностью заблокирован, передаточное отношение равно единице, крутящий момент на выходе равен крутящему моменту на его входе. Силовая муфта скольжения непосредственно не соединяет ведущий и ведомый валы, а только управляет работой дифференциального механизма.

Электрический ток, произведенный генератором, при управлении работой первого дифференциального механизма подается на электродвигатели, соединенные с элементами привода транспортного средства, например с колесами, не подключенными к ведомому валу трансмиссии. Эти электродвигатели могут быть любого типа, согласно изобретению подключаются через устройство, состоящее из асимметричной планетарной дифференциальной передачи и соединенной с ней электромагнитной силовой муфты скольжения. Вал электродвигателя соединен с входом дифференциала и с якорем или индуктором электромагнитной муфты скольжения. Один выход дифференциала подключен на ведомый вал, а второй соединен с ответной частью электромагнитной муфты. Второй выход дифференциала стремится к вращению в обратную сторону относительно направления вращения двигателя и первого выхода дифференциала, но сила электромагнитной индукции, возникающая между якорем муфты и индуктором, частично блокирует дифференциал и уменьшает общее передаточное отношение, способствуя разгону ведомого вала. При увеличении нагрузки на ведомом валу взаимное скольжение ротора и индуктора увеличивается, вращение в большей степени передается через шестерни дифференциала, а его вращение вокруг оси замедляется, передаточное отношение на ведомый вал увеличивается. Обороты вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается. При постоянном крутящем моменте и оборотах ротора электродвигателя обороты ведомого вала и крутящий момент на нем автоматически в зависимости от требуемой величины крутящего момента изменяются в широких пределах. Величины их определяются параметрами дифференциала. При старте передаточное отношение от электродвигателя к ведомому колесу максимально, крутящий момент также максимален и кратно превышает крутящий момент двигателя.

В трансмиссию могут быть включены также элементы, служащие для оптимизации ее работы, прежде известные из уровня техники, такие, например, как механизмы реверса, механизмы изменения и распределения потока энергии, раздаточные коробки и другие.

Изобретение поясняется чертежами. На Фиг. 1 показан первый дифференциальный механизм, соединяющий двигатель транспортного средства с генератором. Вал двигателя 1 соединен с ротором генератора 2 и с водилом первого дифференциала 8. При вращении вала привода энергия двигателя передается через сателлиты 6 и 7, соединенные между собой, установленные и свободно вращающиеся на водиле 8, на центральное колесо 9 и центральное колесо 3. Статор генератора 4 соединен с центральным колесом 3 и может вращаться с ним вокруг оси. При наличии нагрузки на ведомом валу 10 центральное колесо 3 будет стремиться к вращению в сторону, обратную вращению ведущего вала 1, но если включена в цепь генератора электрическая нагрузка, возникает сила, увлекающая статор генератора 4 и соединенное с ним центральное колесо 3 за ротором генератора 2, частично блокирующая дифференциальное устройство, увеличивая скорость его вращения вокруг оси, уменьшая передаточное отношение и увеличивая скорость вращения ведомого вала 10. Изменяя электрическую нагрузку в цепи генератора, можно управлять передаточным отношением и крутящим моментом на ведомом валу этого механизма. Управляемая муфта 5 при необходимости соединяет статор генератора с корпусом трансмиссии и останавливает его вращение, что дает возможность использовать генератор как электродвигатель.

На Фиг. 2 показан второй асимметричный дифференциал. Это - планетарный механизм, он соединен с силовой муфтой скольжения. Вращение с вала 10 первого дифференциального механизма подается на вход дифференциала, через вал 11, в данном примере на водило 17. Вал 11 также соединен с входом силовой муфты скольжения 12, ответная часть которой 13 соединена с одним из выходов дифференциала с центральной шестерней 16. Вращение передается через сателлиты 15 на второй выход дифференциала, на венец планетарной передачи 14 и далее на выходной вал 18. При вращении вала 11 вал 18 будет вращаться в ту же сторону, а центральное колесо 16 при проскальзывании в муфте - в другую сторону. Если проскальзывания в муфте нет, то дифференциал вращается вокруг оси, шестерни неподвижны относительно друг друга, передаточное отношение механизма равно единице. Если есть проскальзывание, то вращение с вала 11 на вал 18 частично передается через шестерни, передаточное отношение на ведомый вал увеличивается пропорционально параметрам планетарной передачи, ведомый вал 18 замедляется, а крутящий момент от вала 11 на вал 18 пропорционально увеличивается.

Подключение электродвигателя непосредственно к колесу через механизм, состоящий из асимметричного дифференциала и силовой электромагнитной муфты скольжения, предлагается как элемент трансмиссии. Механизм может быть расположен в корпусе электродвигателя, в собственном корпусе или внутри колеса. На Фиг. 3, для примера, показан механизм, расположенный внутри колеса. Вал электродвигателя 19 соединен с водилом планетарной передачи 20, сателлиты 22 соединены с центральным колесом 21 и венцом планетарной передачи 23, соединенным с колесом транспортного средства 26. Центральное колесо 21 жестко соединено с индуктором силовой электромагнитной муфты скольжения 24. Индуктор и центральное колесо свободно вращаются на валу. На валу 19 также установлен и жестко с ним соединен якорь муфты 25, связанный с индуктором 24 электроиндукционной связью. При вращении вала электродвигателя 19 венец планетарной передачи 23 и якорь электромагнитной силовой муфты скольжения 25 вращаются в ту же сторону, а центральное колесо 21 с индуктором 24 стремится к вращению в другую сторону. Сила индукции, возникающая при взаимном вращении якоря и индуктора, увлекает индуктор и центральное колесо, связанное с ним, и частично блокирует дифференциал, заставляя колесо ускоряться. С разгоном колеса 26 и уменьшением скольжения в муфте пропорционально уменьшается крутящий момент на венце 23 и колесе транспортного средства 26. При торможении колеса 26 и при постоянных оборотах электродвигателя скольжение между индуктором 24 и якорем 25 увеличивается и вращение в большей степени передается через шестерни планетарной передачи 21, 22 и 23, передаточное отношение и крутящий момент автоматически увеличиваются.

1. Трансмиссия для гибридного транспортного средства, отличающаяся тем, что в трансмиссии последовательно включены два асимметричных дифференциальных механизма, каждый имеющий вход и два выхода, вход первого дифференциального механизма соединен с двигателем, а один его выход соединен с входом второго дифференциала, на валу двигателя, соединенном с входом первого дифференциала, находится соединенный с валом ротор генератора, а статор генератора соединен со вторым выходом первого дифференциала и имеет возможность вращаться вокруг оси, и который также соединен с управляемой муфтой, имеющей возможность останавливать его вращение, соединяя с корпусом трансмиссии, а с выхода первого дифференциального устройства вращение вала передается на вход второго дифференциального устройства, один выход которого соединен с ведомым валом, а второй выход соединен с управляемой силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с входом этого дифференциала, а также электрический ток от генератора поступает на электродвигатели, соединенные с колесами, не подключенными к трансмиссии, которые подключены к колесам через асимметричный дифференциальный планетарный механизм, имеющий вход и два выхода, вал электродвигателя при этом подключен на вход дифференциала, один выход соединен с колесом транспортного средства, а второй его выход соединен с одним из элементов силовой электромагнитной муфты скольжения, индуктором или якорем, ответная часть которой, якорь или индуктор, жестко соединена с валом электродвигателя и которая служит для автоматического, зависящего от величины нагрузки изменения крутящего момента и передаточного отношения от электродвигателя на колесо.

2. Трансмиссия для гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что вращение от двигателя передается на ротор генератора и на вход первого дифференциала, а через его элементы - на ведомый вал, который вращается в ту же сторону, в которую вращается вал двигателя, и на второй выход дифференциала, соединенный со статором генератора, который индуктивно соединен с ротором генератора, и стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора генератора, ведущего и ведомого валов, но при наличии электрической нагрузки в цепи генератора между статором и ротором возникает сила, увлекающая статор за ротором, частично блокирующая дифференциал и приводящая к уменьшению передаточного отношения, слагающегося из передачи движения через элементы дифференциала и через его вращение вокруг оси, таким образом, способствуя увеличению скорости вращения ведомого вала.

3. Трансмиссия для гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что второй выход первого дифференциала, соединенный со статором генератора, также соединен с силовой управляемой муфтой, ответная часть которой имеет возможность останавливать вращение второго выхода дифференциала и соединенного с ним статора генератора.

4. Трансмиссия для гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что с ведомого вала первого дифференциала вращение передается на вход второго дифференциала, один выход которого соединен с ведомым валом трансмиссии, а второй выход соединен с управляемой силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с входом второго дифференциала и в процессе разгона частично, а после разгона полностью блокирует дифференциал, что приводит к вращению его вокруг своей оси, уменьшая при этом суммарное передаточное отношение, состоящее из передачи движения через его элементы и через передачу вращения механизма вокруг своей оси.

5. Трансмиссия для гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что в трансмиссию могут быть включены необходимые для оптимизации ее работы элементы, уже известные из уровня техники, синхронизатор для включения скорости или устройство реверса направления вращения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гибридному транспортному средству. Гибридный силовой агрегат содержит двигатель внутреннего сгорания; коробку передач; первую и вторую планетарную передачу; первую и вторую электрическую машину; первую, вторую, третью и четвертую зубчатую пару; промежуточный вал, расположенный между первой и второй планетарными передачами и выходным валом.

Изобретение относится к бесступенчатым приводам. Способ основан на применении системы взаимосвязи двух валов.

Изобретение относится к трансмиссии транспортных средств. Коробка передач содержит входной и выходной вал; первую и вторую эпициклическую передачу, первую и вторую электрическую машину, первый и второй вторичный вал.

Изобретение относится к гибридным силовым агрегатам. Гибридный силовой агрегат содержит двигатель внутреннего сгорания, коробку передач, первую и вторую планетарную передачу, первую и вторую электрическую машину, первую и вторую зубчатую пару.

Изобретение относится к трансмиссии транспортного средства. Коробка переключения передач содержит входной и выходной валы; первую эпициклическую передачу, соединенную с входным валом; вторую эпициклическую передачу, соединенную с первой эпициклической передачей; первую и вторую электрическую машину, соединенную, соответственно, с первой и второй эпициклической передачей.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к планетарным передачам. Планетарная передача для вычитания и сложения угловых скоростей двух двигателей содержит валы (1) и (2), шестерни (3), (4) и (5), водило (6).

Изобретение относится к коробке переключения передач. Коробка передач содержит входной вал (8) и выходной вал (20), первую эпициклическую передачу (10), которая соединена с входным валом (8), вторую эпициклическую передачу (12), которая соединена с первой эпициклической передачей (10), первую электрическую машину (14), которая соединена с первой эпициклической передачей (10), вторую электрическую машину (16), которая соединена со второй эпициклической передачей (12), первую зубчатую пару (60), которая расположена между первой эпициклической передачей (10) и выходным валом (20), и вторую зубчатую пару (66), которая расположена между второй эпициклической передачей (12) и выходным валом (20).

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Система управления приводом для гибридного транспортного средства с двигателем, устройством распределения энергии, тормозным устройством и моторами содержит контроллер, устанавливающий первый рабочий режим, где транспортное средство приводится в движение посредством первого мотора и второго мотора.

Изобретение относится к устройствам регулирования крутящим моментом электродвигателя. Устройство для управления моментом и оборотами синхронного электродвигателя содержит статор вращающегося генератора возбуждения синхронного электродвигателя, ротор генератора и дифференциальное устройство.

Изобретение относится к дифференциальным приводам. Дифференциальный привод содержит два двигателя внутреннего сгорания, систему управления приводом, две шестерни с внешними зубьями, входящие в зацепление друг с другом, центральные колесо с внутренними зубьями и шестерня с внешними зубьями, расположенная на выходном валу, входящие в зацепление с внешними зубьями сателлитов, установленных посредством осей на водиле, соединенном с первым двигателем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автономных объектах, в частности автомобилях для генерирования электрической энергии и запуска двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к системе привода транспортного средства. Компоновка привода для механического транспортного средства с гибридным приводом, имеющим двигатель внутреннего сгорания и электромашину, которые через коробку передач, поочередно или совместно подают выходную приводную мощность к дифференциалу.

Изобретение относится к транспортным средствам. Система управления транспортного средства с двигателем, бесступенчатой трансмиссией, ведущими колесами и муфтой содержит электронный модуль управления, расцепляющий муфту и останавливающий двигатель в ходе движения, так что транспортное средство выполняет движение по инерции.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Гибридное транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания; первый и второй электродвигатели и планетарную зубчатую передачу.

Изобретение относится к гибридным силовым установкам. Дизель-электрический агрегат с маховичным аккумулятором включает корпус, дизель, сцепление, маховичный аккумулятор, планетарный дифференциал с двумя степенями свободы с тремя валами, коробку передач и трансмиссию с ведущими колесами.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Устройство управления гибридным транспортным средством для управления приводной системой содержит контроллер, который, посредством ввода в зацепление первой муфты, переключает режим движения транспортного средства с электрического на гибридный.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Гибридное транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания; первую и вторую вращающиеся электромашины; приводной вал; планетарный механизм; аккумуляторную батарею и электронный блок управления.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Устройство управления гибридным транспортным средством с двигателем и электромотором содержит блок определения движения по дороге с высокой нагрузкой и блок настройки выходной мощности мотора.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Система управления гибридным транспортным средством содержит первый и второй электронные блоки управления двигателем и электрической роторной машиной соответственно.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Гибридное транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания, мотор, трансмиссию, высоковольтный аккумулятор, подающий энергию к мотору через инвертор.

Изобретение относится к системам передач гибридных транспортных средств. Система (ТМ1) передачи мощности включает первый дифференциальный механизм (10), соединенный с двигателем, и второй дифференциальный механизм (20). Первый дифференциальный механизм включает первый вращающийся элемент, соединенный с двигателем, второй и третий вращающиеся элементы. Второй дифференциальный механизм включает четвертый вращающийся элемент, соединенный со вторым вращающимся элементом, пятый вращающийся элемент, соединенный с первой вращающейся электрической машиной (MG1), шестой вращающийся элемент, который представляет собой выходной элемент второго дифференциального механизма. Система передачи мощности дополнительно включает первое сцепление (CL1), тормоз (BL1) и второе сцепление (CLr). Первое сцепление сконфигурировано с возможностью формировать пару для разъемного соединения двух элементов из следующих - первого, второго и третьего вращающихся элементов. Тормоз выполнен с возможностью формировать пару для разъемного соединения третьего вращающегося элемента с неподвижным элементом. Второе сцепление выполнено с возможностью формировать пару для разъемного соединения третьего вращающегося элемента с пятым или шестым вращающимися элементами. Достигается повышение экономичности и надежности. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 75 ил.

Изобретение относится к трансмиссии гибридного транспортного средства. В трансмиссию последовательно включены два асимметричных дифференциала. Вход первого дифференциала соединен с валом двигателя, а один его выход соединен с входом второго дифференциала. На валу двигателя также находится ротор генератора. Статор генератора соединен со вторым выходом первого дифференциала и имеет возможность вращаться вокруг оси. Статор образует с ротором электрическую машину двойного вращения. Второй выход дифференциала также соединен с управляемой муфтой, ответная часть которой имеет возможность стопорить второй выход и статор генератора, соединяя его с корпусом. С выхода первого дифференциала вращение вала передается на вход второго, который в схеме трансмиссии играет роль механизма сцепления. Один выход второго дифференциала соединен с ведомым валом, а второй выход соединен с силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с входом этого дифференциала, соединенного с валом привода. Электрический ток, произведенный генератором, при управлении работой первого дифференциального механизма подается на электродвигатели, соединенные с колесами, не подключенными к ведомому валу трансмиссии. Эти электродвигатели подключаются через устройство, состоящее из дифференциала и соединенной с ним электромагнитной муфты. Вал электродвигателя соединен с входом дифференциала и с якорем электромагнитной муфты. Один выход подключен на ведомый вал, а второй соединен с индуктором муфты. Второй выход дифференциала стремится к вращению в обратную сторону относительно направления вращения двигателя и первого выхода дифференциала, но сила электромагнитной индукции, возникающая между якорем муфты и индуктором, частично блокирует дифференциал и уменьшает общее передаточное отношение, способствуя разгону ведомого вала. Достигается упрощение конструкции. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх