Трансмиссия для гибридного транспорта
Изобретение относится к машиностроению. В трансмиссии для гибридного транспорта двигатель соединен с механизмом, состоящим из асимметричного планетарного дифференциала, соединенным с ведомым валом и с силовой электроиндукционной муфтой скольжения, являющейся электрической машиной двойного вращения. Ответная часть машины соединена с двигателем. Дифференциал соединен с генератором, ответная часть которого установлена на валу двигателя и соединена с ним. Возникающая в результате вращения вала двигателя и при наличии нагрузки на ведомом валу между статором и ротором, а также между якорем и индуктором сила электроиндукционного взаимодействия частично блокирует дифференциал и заставляет вращаться весь механизм вокруг оси, что приводит к увеличению скорости вращения ведомого вала. Увеличение нагрузки на ведомом валу, который при этом тормозится, приводит к увеличению передачи движения через дифференциал и к увеличению передаточного отношения и момента вращения от двигателя к валу. Повышается плавность работы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, автомобилестроения и может быть применено в других областях техники.
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 Патентах RU №2726378, не предусмотрена возможность использования генератора в качестве электродвигателя, в патентах RU №2304735 и RU №2333405, являются сложность конструкции и неоптимальный режим работы в процессе изменения передаточного отношения.
Задачей изобретения является достижение плавного изменения в широких пределах оборотов и крутящего момента на выходном валу устройства при оптимальном режиме работы двигателя, а также возможности подключения дополнительной мощности на ведомый вал и возможность рекуперации при торможении.
Поставленная цель достигается тем, что на валу двигателя установлены и соединены с ним ротор генератора и индуктор электроиндукционной муфты и, также, вал двигателя соединен с входом асимметричного планетарного дифференциала. Один из выходов дифференциала, передающий больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй с якорем электроиндукционной муфты и статором генератора. При этом статор генератора связан с якорем электроиндукционной муфты и вторым выходом дифференциала посредством управляемой муфты. Статор генератора и ответная часть электроиндукционной муфты имеют возможность вращаться на валу так, что и генератор и электроиндукционная муфта образуют электрические машины двойного вращения. При наличии нагрузки на ведомом валу вал тормозится, часть энергии двигателя передается на второй выход дифференциала, статор генератора и якорь электроиндукционной муфты стремятся вращаться в сторону, обратную направлению вращения двигателя и, связанных с ними, ротора генератора и индуктора электроиндукционной муфты. Генератор, в результате скольжения между статором и ротором, вырабатывает электрический ток, обеспечивает зарядку батареи и другие потребители, обеспечивает током дополнительные тяговые электродвигатели, если они имеются, а также питает обмотку возбуждения индуктора электроиндукционной муфты. Сила сцепления между статором и ротором генератора и сила сцепления между индуктором и якорем электроиндукционной муфты, направлены в сторону вращения двигателя. Второй выход дифференциала, который с ними связан, частично блокирует дифференциал и заставляет дифференциал вместе с соединенными с ним якорем электроиндукционной муфты и статором генератора вращаться в направлении вращения вала двигателя. Ведомый вал ускоряется, потому что вращение частично передается за счет вращения всего механизма вокруг оси. При увеличении нагрузки на ведомом валу, он тормозится, и вращение в большей мере передается через шестерни дифференциала, увеличивается передаточное отношение и момент вращения на ведомый вал. При увеличении торможения ведомого вала увеличивается скольжение между ротором и статором генератора, увеличивается сила Ампера и увеличивается сила сцепления между статором и ротором. Соотношение электрических сил сцепления и сил, тормозящих транспортное средство, определяет общее передаточное отношение и крутящий момент устройства на его выходе. При необходимости работы генератора в качестве электродвигателя муфта, соединяющая статор генератора и якорь электроиндукционной муфты отсоединяет статор генератора от дифференциала, а вторая муфта подключает статор на неподвижную часть корпуса и он останавливается. При необходимости максимально увеличить крутящий момент на ведомом валу, муфта, соединяющая якорь электроиндукционной муфты и статор генератора также включается и соединяет якорь со статором генератора, который соединен с корпусом. При этом второй выход дифференциала останавливается, и дифференциал работает как редуктор с большим передаточным отношением. При торможении двигателем, для рекуперации тока, включена только муфта, соединяющая якорь электроиндукционной муфты и статор генератора. Из конструкционных особенностей механизма элементы генератора и электроиндукционной муфты могут быть подключены по другому, статор генератора и якорь электроиндукционной муфты могут быть установлены на валу двигателя, а ротор генератора и индуктор электроиндукционной муфты, могут быть соединены с вторым выходом дифференциала.
Изобретение поясняется чертежом, на котором, на Фиг. 1 показана схема механизма. Вал двигателя 1 соединен с ротором генератора 3, с индуктором электроиндукционной муфты 6 и с водилом планетарного дифференциала 9 с сателлитами 10, которое в данном примере является входом дифференциала. Выход дифференциала, передающий больший крутящий момент соединен с шестерней 11 и передает вращение на ведомый вал 12. Второй выход дифференциала, центральное колесо 8, соединен с якорем электроиндукционной муфты 7 и, посредством сцепной управляемой муфты с синхронизатором 5, со статором генератора 4, который свободно вращается на валу двигателя. Статор генератора, посредством второй муфты 2 может быть подключен на корпус механизма для остановки его вращения. Второй выход дифференциала может быть остановлен при включении обеих муфт.
Второй выход дифференциала стремится вращаться в обратную сторону относительно направления вращения двигателя, но силой индукции, соединенных с ним статора генератора и якоря электроиндукционной муфты, увлекается за ротором генератора и индуктором электроиндукционной муфты, которые соединены с валом двигателя. Дифференциал силой индукции частично блокируется, и весь механизм начинает вращаться вокруг оси двигателя. Но, при этом, частично вращение передается и через шестерни дифференциала с повышенным передаточным отношением и крутящим моментом. Скорость вращения и крутящий момент на ведомом валу определяются соотношением нагрузки на ведомый вал и суммы сил сцепления элементов электроиндукционной муфты и генератора. При увеличении нагрузки на выходном валу, выходной вал тормозится, скольжение между статором и ротором генератора и между якорем и индуктором электроиндукционной муфты увеличивается. Вращение в большей степени передается через шестерни дифференциала и на выходном валу уменьшается скорость его вращения, а крутящий момент увеличивается. При необходимости увеличения мощности на ведомом валу, муфта 5 отсоединяет статор генератора от электроиндукционной муфты, а муфта 2 соединяет статор генератора с неподвижным элементом корпуса и статор генератора останавливается. После этого генератор может работать в качестве дополнительного электродвигателя. Для максимального увеличения крутящего момента на ведомом валу муфта 5 также может быть включена, при этом второй выход дифференциала останавливается и дифференциал работает как повышающая передаточное отношение зубчатая передача.
1. Трансмиссия для гибридного транспорта, отличающаяся тем, что двигатель соединен с механизмом, состоящим из асимметричного планетарного дифференциала, имеющего один вход и два выхода, вход которого соединен с двигателем, один выход соединен с ведомым валом, а второй выход соединен с силовой электроиндукционной муфтой скольжения, являющейся электрической машиной двойного вращения, свободно вращающейся на валу, ответная часть которой, якорь или индуктор, соединена с валом двигателя, а также второй выход дифференциала посредством муфты соединен с генератором электрического тока, также являющимся электрической машиной двойного вращения, ответная часть которого, ротор или статор, установлена на валу двигателя и соединена с ним, а возникающая в результате вращения вала двигателя и при наличии нагрузки на ведомом валу между статором и ротором, а также между якорем и индуктором сила электроиндукционного взаимодействия частично блокирует дифференциал и заставляет вращаться весь механизм вокруг оси, что приводит к увеличению скорости вращения ведомого вала, а увеличение нагрузки на ведомом валу, который при этом тормозится, приводит к увеличению передачи движения через шестерни дифференциала и в результате к увеличению передаточного отношения и момента вращения от двигателя к валу.
2. Трансмиссия для гибридного транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что скорость вращения ведомого вала устанавливается в зависимости от соотношения нагрузки на ведомом валу и сил электрической индукции, частично блокирующих дифференциал.
3. Трансмиссия для гибридного транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что в случае необходимости использования генератора в качестве электродвигателя, его статор, соединенный с якорем электроиндукционной муфты и со вторым выходом дифференциала муфтой, отсоединяется, а второй муфтой соединяется с неподвижным элементом корпуса механизма и останавливается.
4. Трансмиссия для гибридного транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что для максимального увеличения крутящего момента на выходном валу, муфта соединяет статор генератора и якорь электроиндукционной муфты, а вторая муфта соединяет статор генератора с корпусом, второй выход останавливается и дифференциал работает как редуктор с большим передаточным отношением.
5. Трансмиссия для гибридного транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что из конструкционных особенностей механизма элементы генератора и электроиндукционной муфты могут быть подключены по другому, статор генератора и якорь электроиндукционной муфты могут быть установлены на валу двигателя, а ротор генератора и индуктор электроиндукционной муфты могут быть соединены со вторым выходом дифференциала.
