CZ309458B6 - Hybridní převodovka osobního automobilu - Google Patents

Hybridní převodovka osobního automobilu Download PDF

Info

Publication number
CZ309458B6
CZ309458B6 CZ2019-16A CZ201916A CZ309458B6 CZ 309458 B6 CZ309458 B6 CZ 309458B6 CZ 201916 A CZ201916 A CZ 201916A CZ 309458 B6 CZ309458 B6 CZ 309458B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gear
hybrid transmission
input shaft
gearing
hollow shaft
Prior art date
Application number
CZ2019-16A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ201916A3 (cs
Inventor
Jaroslav Kaněra
Ondřej Dostál
Ondřej Ing. Dostál
Michal KrĹŻta
Michal Ing Krůta
Original Assignee
ŠKODA AUTO a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ŠKODA AUTO a.s. filed Critical ŠKODA AUTO a.s.
Priority to CZ2019-16A priority Critical patent/CZ309458B6/cs
Publication of CZ201916A3 publication Critical patent/CZ201916A3/cs
Publication of CZ309458B6 publication Critical patent/CZ309458B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Hybridní převodovka osobního automobilu zajišťuje přenos točivého momentu z elektrického motoru, spalovacího motoru buďto samostatně nebo v kombinaci obou motorů, přičemž zahrnuje vstupní hřídel (21), který přenáší krouticí moment od spalovacího motoru (1) a výstupní hřídel (22), dále první dutý hřídel (25), který je letmo uložen na vstupním hřídeli (21) a druhý dutý hřídel (26), který je letmo uložen na vstupním hřídeli (21). Planetová část hybridní převodovky zahrnuje centrální ozubené kolo (8) planetového převodu uložené na druhém dutém hřídeli (26), korunové kolo (9) planetového převodu uložené na prvním dutém hřídeli (25) a unašeč (10) satelitů spojený se vstupním hřídelem (21), přičemž na unašeči (10) satelitů je rotačně uloženo alespoň jedno satelitní ozubené kolo, které zabírá svým ozubením do ozubení centrálního ozubeného kola (8) planetového převodu a do ozubení korunového kola (9) planetového převodu. Hybridní převodovka dále obsahuje dva klasické ozubené převody a čtyři spojky (4, 5, 6, 7).

Description

Hybridní převodovka osobního automobilu
Oblast techniky
Vynález se týká hybridních automobilů, které využívají jak spalovací motor, tak elektrický motor. Konkrétně se řešení týká hybridní převodovky, která zajišťuje přenos točivého momentu z elektrického motoru, spalovacího motoru buďto samostatně nebo v kombinaci obou motorů.
Dosavadní stav techniky
V současné době se stále více začínají k pohonu osobních automobilů používat hybridní pohonné systémy. Principem takových pohonných systémů je kombinace konvenčního spalovacího motoru spolu s jedním nebo více elektromotory, jejichž kroutící moment je buďto využíván samostatně (pouze elektrický motor nebo pouze spalovací motor), nebo je kombinován s kroutícím momentem spalovacího motoru a přenášen přes diferenciál na hnací kola automobilu. Díky použití elektromotoru je možné snížit spotřebu pohonných hmot a emise škodlivých plynů.
Současná řešení převodovek jsou však nevýhodná, jelikož se využívá klasických manuálních, automatických nebo CTV převodovek, jež nemají vhodný převodový poměr a nedokáží také zajistit použití nízkonapěťových elektrických motorů (do 64 V). Dále převodovky známé ze stavu techniky nedokáží dostatečně zajistit převodovaní, tak aby byl pokryt celý rozsah rychlosti vozidla, čímž dochází k častému přechodu do oblasti nízké účinnosti elektrického motoru. Dále není v možnostech řešení známých ze stavu techniky zajistit jednoduchý a dostatečně účinný kombinovaný přenos kroutícího momentu v režimu, kdy jek pohonu využíván jak elektrický motor, tak spalovací motor.
Jednou z možností řešení převodového ústrojí hybridních automobilů je řešení popsané v dokumentu US 2007/01123382 AI. Kdy je využito dvou elektromotorů a dvou planetových soukolí. Využití dvou elektrických motorů supluje větvení výkonu elektrickou a mechanickou cestou. Toto řešení je však drahé (z důvodu nutnosti využití dvou elektromotorů), má vyšší hmotnost než převodové soukolí (z důvodu vyšší hmotnosti elektromotorů) a má vyšší ztráty ve větvi elektrického přenosu výkonu (elektrický přenos výkonu má obecně nižší účinnost než mechanický přenos výkonu).
V současném stavu techniky je známo řešení popsané v patentu EP 3174747 Bl, které do jisté míry odstraňuje nedostatky nevhodných převodových poměrů a umožňuje využít nízkonapěťových elektrických motorů. Taktéž zajišťuje řešení přenosu kombinovaného kroutícího momentu od elektrického a spalovacího motoru. Podstata tohoto řešení spočívá ve využití tří planetových převodů. Toto řešení sice umožňuje vysoký počet jízdních režimů, ale je konstrukčně značně složité. Velké množství planetových soukolí má za důsledek složitou montáž vysoké výrobní náklady způsobené nákladnou a náročnou výrobou součástí planetového soukolí. V neposlední řadě nutnost využití tří planetových soukolí zvyšuje hmotnost převodového ústrojí, a taktéž setrvačnost. V neposlední řadě má toto řešení vysoké třecí ztráty v ozubení a ložiscích.
Dalším řešením známým ze stavu techniky je řešení popsané v dokumentu US 20120115677 AI. Zde je převodové ústrojí řešeno víceosým převodovým ústrojím v kombinaci s dvojitým planetovým soukolím ovládaným speciálním přepínacím mechanismem. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost speciálního přepínacího zařízení, planetových soukolí, bez kterého nelze dosáhnout požadovaných jízdních režimů. Řešení z tohoto dokumentu musí zahrnovat v ústrojí automobilu rozjezdové spojky, jelikož planetové soukolí tohoto řešení nelze využít jako dělič výkonu. Toto má za důsledek vyšší hmotnost automobilu, zvýšení ceny v důsledku vyššího počtu dílů, ze stejného důvodu je poté potřeba více náhradních dílů, což zatěžuje jak vlastníky automobilů, tak servisy, tak výrobce.
-1 CZ 309458 B6
Nevýhody výše uvedeného řešení částečně odstraňuje řešení popsané v patentu EP 2888123 Bl, které zveřejňuje kombinaci dvouhřídělové souosé a planetové převodovky. Planetový převod je umístěn na vstupu elektromotoru a funguje jako řaditelný převod pro elektromotor. Planetové převod má tedy je jeden stupeň volnosti a neumožňuje jízdní režim eCVT, čímž je omezeno využití elektromotoru, kdy důsledkem je zvýšení spotřeby a nižší efektivita přenosu kroutícího momentu z a do elektromotoru.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky řeší vynález hybridní převodovky automobilu, která zahrnuje vstupní hřídel, který přenáší kroutící moment (termín kroutící moment je zaměnitelný za termín energie či za termín moment síly) od spalovacího motoru, výstupní hřídel, desáté ozubené kolo vozidlového diferenciálu, první dutý hřídel, který je letmo uložen na vstupním hřídeli, druhý dutý hřídel, který je letmo uložen na vstupním hřídeli, planetovou část hybridní převodovky zahrnující centrální ozubené kolo planetového převodu uložené na druhé duté hřídeli, korunové kolo planetového převodu uložené na prvním dutém hřídeli a unašeč satelitů spojený se vstupním hřídelem, přičemž na unašeči satelitů je rotačně uloženo alespoň jedno satelitní ozubené kolo, které zabírá svým ozubením do centrálního ozubeného kola planetového převodu a do ozubení korunového kola planetového převodu. Přičemž, hybridní převodovka dále zahrnuje:
první ozubené kolo, poháněné elektrickým motorem;
druhé ozubené kolo, spojené s druhým dutým hřídelem;
třetí ozubené kolo, spojené s druhým dutým hřídelem;
čtvrté ozubené kolo, letmo uložené na prvním dutém hřídeli;
páté ozubené kolo, letmo uložené na vstupním hřídeli;
šesté ozubené kolo, spojené s výstupním hřídelem;
sedmé ozubené kolo, letmo uložené na výstupním hřídeli;
osmé ozubené kolo, spojené s výstupním hřídelem;
deváté ozubené kolo, spojené s výstupním hřídelem; a desáté ozubené kolo, které je pevně spojeno s vozidlovým diferenciálem.
Hybridní převodovka dále zahrnuje čtyři spojky a to:
první spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele a vstupního hřídele;
druhou spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele a čtvrtého ozubeného kola;
třetí spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení vstupního hřídele a pátého ozubeného kola; a čtvrtou spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení sedmého ozubeného kola a výstupního hřídele.
-2 CZ 309458 B6
Jednotlivé záběry ozubených kol mimo planetový převod jsou pak následující, první ozubené kolo je v záběru s druhým ozubeným kolem, třetí ozubené kolo je v záběru se sedmým ozubeným kolem, páté ozubené kolo je v záběru s šestým ozubeným kolem, čtvrté ozubené kolo je v záběru s devátým ozubeným kolem, a osmé ozubené kolo jev záběru s desátým ozubeným kolem.
Hybridní převodovkou podle předkládaného vynálezu je možno využít čistě elektrické jízdy přibližně do 40 km/h, hybridní jízdy přibližně do 70 km/h (se třemi převodovými stupni) a jízdy čistě se spalovacím motorem nad 70 km/h (se třemi převodovými stupni).
S výhodou se využívá, že elektrický motor připojený k hybridní převodovce osobního automobilu je nízkonapěťový elektrický motor. S výhodou je tento nízkonapěťový elektrický motor, elektrický motor, jež má napájecí napětí do 64 V. Výhodou předkládaného vynálezu je konstrukce hybridní převodovky, jež dokáže účinně pracovat právě s jedním nízkonapěťovým elektrickým motorem. Výhodně je první ozubené kolo pevně spojeno s hřídelem elektrického motoru.
S výhodou se využívá, že na unašeči satelitů je uloženo dva až pět satelitních ozubených kol, která všechna jsou v záběru s ozubením centrálního ozubeného kola planetového převodu a s ozubením korunového kola planetového převodu.
Výhodou jsou převodové poměry mezi ozubenými koly následující:
první ozubené kolo a druhé ozubené kolo tvoří redukční převod, tedy převod do pomala (ve směru toku přenášení kroutícího momentu z motoru na ozubená kola);
třetí ozubené kolo a sedmé ozubené kolo tvoří redukční převod, tedy převod do pomala (ve směru toku přenášení kroutícího momentu z motoru na ozubená kola);
čtvrté ozubené kolo a deváté ozubené kolo tvoří převod, tedy převod do rychlá (ve směru toku přenášení kroutícího momentu z motoru na ozubená kola);
páté ozubené kolo a šesté ozubené kolo tvoří převod, tedy převod do rychlá (ve směru toku přenášení kroutícího momentu z motoru na ozubená kola); a osmé ozubené kolo a desáté ozubené kolo tvoří stálý převod tedy převod do pomala (ve směru toku přenášení kroutícího momentu z motoru na ozubená kola).
Předmětem vynálezu je taktéž osobní automobil se dvěma motory, a vozidlovým diferenciálem, který přenáší kroutící moment z motorů na alespoň dvě poháněná kola, kde osobní automobil dále zahrnuje hybridní převodovku. Kde hybridní převodovka zahrnuje vstupní hřídel, který přenáší kroutící moment od spalovacího motoru, výstupní hřídel, desáté ozubené kolo vozidlového diferenciálu, první dutý hřídel, který je letmo uložen na vstupním hřídeli, druhý dutý hřídel, který je letmo uložen na vstupním hřídeli, planetovou část hybridní převodovky zahrnující centrální ozubené kolo planetového převodu uložené na druhém dutém hřídeli, korunové kolo planetového převodu uložené na prvním dutém hřídeli a unašeč satelitů spojený se vstupním hřídelem, přičemž na unašeči satelitů je rotačně uloženo alespoň jedno satelitní ozubené kolo, které je svým ozubením v záběru s centrálním ozubeným kolem planetového převodu a s korunovým kolem planetového převodu. Přičemž, hybridní převodovka dále zahrnuje:
první ozubené kolo, poháněné elektrickým motorem;
druhé ozubené kolo, spojené s druhým dutým hřídelem;
třetí ozubené kolo, spojené s druhým dutým hřídelem;
-3 CZ 309458 B6 čtvrté ozubené kolo, letmo uložené na prvním dutém hřídeli;
páté ozubené kolo, letmo uložené na vstupním hřídeli;
šesté ozubené kolo, spojené s výstupním hřídelem;
sedmé ozubené kolo, letmo uložené na výstupním hřídeli;
osmé ozubené kolo, spojené s výstupním hřídelem;
deváté ozubené kolo, spojené s výstupním hřídelem; a desáté ozubené kolo, které je pevně spojeno s vozidlovým diferenciálem.
Hybridní převodovka dále zahrnuje čtyři spojky a to:
první spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení vstupního hřídele a prvního dutého hřídele;
druhou spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele a čtvrtého ozubeného kola;
třetí spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení vstupního hřídele a pátého ozubeného kola; a čtvrtou spojku, která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení sedmého ozubeného kola a výstupního hřídele.
Jednotlivé záběry ozubených kol mimo planetový převod jsou pak následující, první ozubené kolo je v záběru s druhým ozubeným kolem, třetí ozubené kolo je v záběru se sedmým ozubeným kolem, páté ozubené kolo je v záběru s šestým ozubeným kolem, čtvrté ozubené kolo je v záběru s devátým ozubeným kolem, a osmé ozubené kolo jev záběru s desátým ozubeným kolem.
S výhodou se využívá, že první motor je motor s vnitřním spalováním a druhý motor je nízkonapěťový elektrický motor a že osobní automobil dále zahrnuje akumulátor pro napájení nízkonapěťového elektrického motoru.
Ve výhodném provedení je druhý motor právě jeden nízkonapěťový elektrický motor pro pohon automobilu. Jako nízkonapěťový elektrický motor pro pohon automobilu je výhodně využit elektrický motor, jež má napájecí napětí do 64 V.
Pro ovládání jednotlivých spojek je výhodně použita řídicí jednotka, jež je uzpůsobena pro ovládání spojování a odpojování spojek v kombinacích uložených v její paměti, přičemž jednotlivé kombinace odpovídají jízdním režimům osobního automobilu.
V alternativním výhodném provedení vynálezu osobního automobilu s hybridní převodovkou je využito toho, že první motor je motor s vnitřním spalováním a druhý motor je vysokonapěťový elektrický motor, a že osobní automobil dále zahrnuje akumulátor pro napájení vysokonapěťového elektrického motoru.
Objasnění výkresů
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány
-4 CZ 309458 B6 s využitím připojených výkresů, kde na:
obr. 1 je kinematické schéma hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 2 je znázorněn režim neutral na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 3 je znázorněn režim neutral na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 4 je znázorněn režim čistě elektrické jízdy na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 5 je znázorněn režim jízdy čistě na spalovací motor prvního stupně na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 6 je znázorněn režim hybridní jízdy prvního stupně a rekuperace druhého stupně na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 7 je znázorněn režim jízdy čistě na spalovací motor druhého stupně, na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 8 je znázorněn režim hybridní jízdy druhého stupně a rekuperace třetího stupně na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 9 je znázorněn režim jízdy čistě na spalovací motor třetího stupně na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 10 je znázorněn režim hybridní jízdy třetího stupně a rekuperace čtvrtého stupně na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem;
obr. 11 je znázorněn režim hybridní jízda v režimu eCVT na kinematickém schématu hybridní převodovky s motory a vozidlovým diferenciálem.
Příklady uskutečnění vynálezu
Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení vynálezu, která však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.
Vynález se týká hybridních automobilů, jejichž počet celosvětově stoupá díky možnostem snížení emisí výfukových plynů, snížení hlučnosti a snížení spotřeby paliva. Hybridní automobily mohou být vícero typů, předkládaný vynález se týká hybridního automobilu, který kombinuje elektrický pohon a pohon s vnitřním spalováním. Jako elektrický pohon je nej častěji využíván elektrický motor. Jako pohon s vnitřním spalováním je nejčastěji používán čtyřdobý vznětový spalovací motor nebo čtyřdobý zážehový spalovací motor. Alternativně lze využít dvoudobé vznětové nebo zážehové motory, případně Wankelův motor. Hybridní automobil také zahrnuje akumulátor (elektrické energie), který může být při jízdě dobíjen elektrickým motorem, a to buďto při brždění nebo při využívání spalovacího motoru. V některých řešeních lze také nabíjet akumulátor externě z elektrické sítě (tzv. plug-in hybrid). Pro účely vynálezu lze využít jakoukoliv z uvedených kombinací motorů. Jak spalovací motor, tak elektrický motor je spojen s hybridní převodovkou, jejíž výstup je spojen s vozidlovým diferenciálem, který rozděluje kroutící moment na jednotlivá hnaná kola.
Příkladným provedením je osobní automobil, jehož hnacím agregátem je spalovací motor 1
-5 CZ 309458 B6 a elektrický motor 2. Kroutící moment ze spalovacího motoru 1 je k vozidlovému diferenciálu 23 veden přes hybridní převodovku s planetovým převodem 3, k níž je připojen elektrický motor 2. Díky elektrickému motoru 2 je při hybridní jízdě možné udržovat spalovací motor v ideálních otáčkách, kdy má nejnižší spotřebu a tím snížit emise vozidla.
Hybridní převodovka, vyobrazená na obr. 1, zahrnuje vstupní (hnací) hřídel 21, který je pevně spojen se spalovacím motorem 1, planetový převod 3, nízkonapěťový elektrický motor 2 a jeho hřídel 11 elektrického motoru, výstupní hřídel 22. vozidlový diferenciál 23. čtyři spojky a ozubená kola, která tvoří převody. Hybridní převodovka dále zahrnuje první dutý hřídel 25 a druhý dutý hřídel 26, kde první dutý hřídel 25 je letmo uložený na vstupním hřídeli 21 a je se vstupním hřídelem 21 tímto hřídelem souosý a druhý dutý hřídel 26 je letmo uložený na vstupním hřídeli 21 a je se vstupním hřídelem 21 souosý.
Vstupní hřídel 21 spalovacího motoru 1 je hřídel, který přenáší kroutící moment od spalovacího motoru 1. Vstupní hřídel 21 je též možno pojmenovat jako hnací hřídel převodovky. Výstupní hřídel 22 (případně hnaný hřídel) je hřídel, na kterém jsou uložena (případně se kterým jsou spojena) ozubená kola a je příjemcem kroutícího momentu od vstupního hřídele 21 nebo planetového převodu 3. Jak vstupní hřídel 21. tak výstupní hřídel 22 jsou výhodně uloženy v ložiscích, která jsou umístěna ve skříni převodovky.
Elektrický motor může být v tomto příkladném provedení jak vysokonapěťový, tak nízkonapěťový elektrický motor 2. Výhodné je však využit nízkonapěťový elektrický motor 2, protože automobil nemusí splňovat bezpečnostní podmínky pro vysokonapěťový systém instalovaný ve vozidlech a tím je systém levnější oproti vysokonapěťovému systému a taktéž servisní práce na vozidle jsou jednodušší. Nízkonapěťovým elektrickým motorem 2 je elektrický motor pracující s napětím do 64 V. Výhodou předkládaného vynálezu je konstrukce hybridní převodovky, jež dokáže účinně pracovat právě s jedním nízkonapěťovým elektrickým motorem 2.
Planetový převod 3 se skládá z centrálního (planetového) ozubeného kola 8, korunového kola 9 a unašeče 10 satelitů, ke kterému jsou rotačně uložena ozubená kola - satelity. Pro potřeby tohoto vynálezu může být využit pár satelitů nebo jednoduchý satelit, alternativně lze využít i více satelit například z intervalu dva až pět satelitů. Princip planetového převodu je odborníkovi v oboru znám, obecně je centrální (planetové) ozubené kolo 8 opatřeno vnějším ozubením a je otočné okolo své osy, unašeč 10 satelitů je taktéž otočný okolo své osy, korunové kolo 9 je otočné okolo své osy a má vnitřní ozubení. Jednotlivé satelity mají vnější ozubení, kterým jsou v záběru jak s vnějším ozubením centrálního (planetového) ozubeného kola 8, tak s vnitřním ozubením korunového kola 9, přičemž mají 2 stupně volnosti, kdy jsou otočné okolo své vlastní osy a zároveň je otočný s unašečem 10 satelitů. V příkladném provedení vynálezu je unašeč 10 satelitů pevně spojen s vstupním hřídelem 21, korunové kolo 9 je uloženo na prvním dutém hřídeli 25 a centrální ozubené kolo 8 planetového převodu 3 je uloženo na druhém dutém hřídeli 26.
Hybridní převodovka podle příkladného provedení zahrnuje dalších deset ozubených kol, přičemž první ozubené kolo 11 je pevně spojeno s hřídelem 24 elektrického motoru 2, se kterým je souosé. Druhé ozubené kolo 12 je pevně spojeno s druhým dutým hřídelem 26 a je souosé s druhým dutým hřídelem 26 a vstupním hřídelem 21, třetí ozubené kolo 13 je pevně spojeno s druhým dutým hřídelem 26 a je souosé s druhým dutým hřídelem 26 a vstupním hřídelem 21, čtvrté ozubené kolo 14 je letmo uloženo na prvním dutém hřídeli 25 a je souosé s prvním dutým hřídelem 25 a vstupním hřídelem 21, páté ozubené kolo 15 je letmo uloženo na vstupním hřídeli 21 a je souosé se vstupním hřídelem 21. S druhým dutým hřídelem 26 je také pevně spojeno centrální (planetové) ozubené kolo 8. Šesté ozubené kolo 16 je pevně spojeno s výstupním hřídelem 22 a je souosé s výstupním hřídelem 22, sedmé ozubené kolo 17 je letmo uloženo na výstupním hřídeli 22 a je souosé s výstupním hřídelem 22. osmé ozubené kolo 18 je pevně spojeno s výstupním hřídelem 22 a je souosé s výstupním hřídelem 22, deváté ozubené
-6 CZ 309458 B6 kolo 19 je pevně spojeno s výstupním hřídelem 22 a je souosé s výstupním hřídelem 22. desáté ozubené kolo 20 je pevně spojeno s vozidlovým diferenciálem 23 a je souosé s vozidlovým diferenciálem 23.
Pevné spojení druhého ozubeného kola 12. třetího ozubeného kola 13 a centrálního (planetového) ozubeného kola 8 s druhým dutým hřídelem 26, pevné spojení korunového kola 9 s prvním dutým hřídelem 25 a pevné spojení šestého ozubeného kola 16, osmého ozubeného kola 18 a devátého ozubeného kola 19 s výstupním hřídelem 22 jsou spojení, které umožňují přenášet kroutící moment. Tedy takové, která neumožňují rotaci ozubených kol pevně spojených se stejným hřídelem vůči sobě navzájem, ani vůči hřídeli, s nímž jsou pevně spojena. Konkrétní provedení spojení je libovolné, například spoje tvarové (perem, drážkováním, klínem), silové, kombinované případně i materiálové (kdy jsou tato ozubená kola vyrobena jako celek). Záleží na konkrétním technologickém postupu.
První ozubené kolo 11 je v záběru s druhým ozubeným kolem 12, třetí ozubené kolo 13 je v záběru se sedmým ozubeným kolem 17. čtvrté ozubené kolo 14 je v záběru s devátým ozubeným kolem 19, páté ozubené kolo 15 je v záběru se šestým ozubeným kolem 16, osmé ozubené kolo 18 je v záběru s desátým ozubeným kolem 20 a tvoří převody. První ozubené kolo 11 s druhým ozubeným kolem 12 mají převodový poměr Ím/g- Třetí ozubené kolo 13 se sedmým ozubeným kolem 17 mají převodový poměr 12. Čtvrté ozubené kolo 14 a deváté ozubené kolo 19 mají převodový poměr i4. Páté ozubené kolo 15 a šesté ozubené kolo 16 mají převodový poměr 15. Osmé ozubené kolo 18 a desáté ozubené kolo 20 mají převodový poměr 1st.
První spojka 4 je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele 25 se vstupním hřídelem 21. druhá spojka 5 je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení čtvrtého ozubeného kola 14 s prvním dutým hřídelem 25, třetí spojka 6 je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení pátého ozubeného kola 15 se vstupním hřídelem 21, čtvrtá spojka 7 je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení sedmého ozubeného kola 17 s výstupním hřídelem 22. Sepnutá první spojka 4 vytvoří z planetového převodu přímý převod. Sepnutá druhá spojka 5 vytvoří převod z prvního dutého hřídele 25 na výstupní hřídel 22, sepnutá třetí spojka 6 nebo sepnutá čtvrtá spojka 7 vytvoří převod ze vstupního hřídele 21 na výstupní hřídel 22. Tyto čtyři ovladatelné spojky pro volitelné spojení a odpojení částí převodovky, mají tedy alespoň dvě polohy, kdy v první poloze spojky spojka umožňuje přenos kroutícího momentu mezi dvěma součástmi - spojení pevné, které v ose otáčení hřídele nemá stupeň volnosti (spojené součásti převodovky se tedy vůči sobě nemohou otáčet) a druhou polohu ve které spojka neumožňuje převod kroutícího momentu mezi dvěma součástmi. Spojky mohou být provedeny jako zubové, synchronizační, lamelové, či jiné.
Hybridní převodovka umožňuje sedm kombinací atomu odpovídajících šestnáct jízdních režimů. Jízdními režimy jsou: čistě elektrická jízda, jízda čistě na spalovací motor prvního stupně, jízda čistě na spalovací motor druhého stupně, jízda čistě na spalovací motor třetího stupně, paralelní hybrid prvního stupně, paralelní hybrid druhého stupně, paralelní hybrid třetího stupně, hybridní jízda v režimu eCVT (Electro Continuously Variable Transmission, tedy režim, kdy planetové soukolí funguje jako diferenciál a převodový poměr není konstantní, ale je plynule měnitelný v závislosti na otáčkách a kroutícím momentu spalovacího motoru 1 (unašeč satelitů) a otáčkách a kroutícím momentu elektrického motoru 2 (centrální kolo)), plachtění, nabíjení akumulátoru, rekuperace energie při brždění prvního stupně, rekuperace energie při brždění druhého stupně, rekuperace energie při brždění třetího stupně, rekuperace energie při brždění čtvrtého stupně a rekuperace energie při brždění v režimu eCVT. Jednotlivé režimy, spojení spojek a toky kroutícího momentu jsou osvětleny dále. Hybridní převodovkou podle příkladného provedení je možno využít čistě elektrické jízdy přibližně do 40 km/h, hybridní jízdy přibližně do 70 km/h (se třemi převodovými stupni) a jízdy čistě se spalovacím motorem nad 70 km/h (se třemi převodovými stupni). Díky větší škále převodových stupňů je zajištěno, že jsou motory využívány v oblasti vysoké účinnosti.
-7 CZ 309458 B6
Spojování a odpojování jednotlivých spojek a tím i volba jednotlivých režimů je řízeno řídicí jednotkou. Řídicí jednotka může být samostatnou jednotkou, nebo podjednotkou některé řídicích jednotek automobilu. Řídicí jednotka má v sobě uloženy kombinace spojení a odpojení jednotlivých spojek pro každý z jízdních režimů. Jízdní režimy mohou být měněny plně automaticky pomocí algoritmu v řídicí jednotce na základě vstupních dat o jízdě a zatížení motorů, poloze akcelerometru, poloze brzdového pedálu (při brždění, či zpomalení může řídicí jednotka přejít do jízdního režimu rekuperace) a dalších (analogie automatické převodovky konvenčních automobilů). Nebo jsou změny jízdních režimů prováděny řídicí jednotkou semiautomaticky, kdy řidič volí jisté parametry pomocí uživatelského rozhraní člověk-stroj (například požadovaný dojezd na čistě elektrickou jízdu nebo kapacitu baterie, kde algoritmus řídicí jednotky volí jízdní módy, při němž je udržován stav nabití akumulátoru, jízdní mód, při němž je snižován stav nabití akumulátoru, a jízdní mód, při němž je zvyšován stav nabití akumulátoru s ohledem na nastavenou hraniční hodnotu související se stavem nabití akumulátoru, při jehož dosažení dojde k omezení množiny využitelných jízdních módů). Nebo jsou řídicí jednotkou jízdní režimy měněny na základě pokynů řidiče udělených přes uživatelské rozhraní člověk-stroj k tomu uzpůsobené.
První kombinace spojení a odpojení spojek umožňuje režim Neutral, a je vyobrazena na obr. 2 a 3, kde není mechanická vazba mezi spalovacím motorem j_, elektrickým motorem 2 a vozidlovým diferenciálem 23. Tohoto režimu je dosaženo odpojením všech čtyř spojek. V tomto režimu se tedy může spalovací motor elektrický motor 2 a vozidlový diferenciál 23 volně točit - mají své vlastní otáčky a nedochází k vzájemné otáčkové závislosti těchto členů. Na obr. 2 a 3 jsou kinematická schémata hybridní převodovky, kde plnou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež přenášejí kroutící moment, čárkovanou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež nevedou kroutící moment a neotáčejí se a čerchovanou čarou jsou vyznačeny součásti převodovky, jež se nucené otáčejí, ale nevedou kroutící moment. Na obr. 2 je vyobrazena situace, kdy spalovací motor 1 je v provozu a rychlost automobilu je nulová, na obr. 3 je vyobrazena situace, kdy je spalovací motor 1 vypnut a rychlost automobilu je nenulová.
Druhá kombinace spojení a odpojení spojek umožňuje režim čistě elektrické jízdy, která je využívána pro rozjezd a jízdy při nízkých rychlostech do přibližně 40 km/h, je jí dosaženo spojením čtvrté spojky 7, tedy pevným spojením sedmého ozubeného kola 17 s výstupním hřídelem 22, přičemž zároveň jsou všechny ostatní spojky odpojeny a neumožňují přenos kroutícího momentu. Tímto je dosaženo převodového poměru mezi zdrojem kroutícího momentu a příjemcem kroutícího momentu, který je roven součinu Ím/g*Í2*Íst. Na obr. 4 je kinematické schéma hybridní převodovky, kde plnou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež přenášejí kroutící moment od elektrického motoru 2 ke hnaným kolům, čárkovanou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež nevedou kroutící moment a neotáčejí se a čerchovanou čarou jsou vyznačeny součásti převodovky, jež se nucené otáčejí, ale nevedou kroutící moment. V tomto režimu jízdy je spalovací motor 1 nečinný. Tok kroutícího momentu z elektrického motoru 2 je přenášen z hřídele 24 elektrického motoru 2 prvním ozubeným kolem 11 na druhé ozubené kolo 12 a ze třetího ozubeného kola 13 na sedmé ozubené kolo 17. dále výstupním hřídelem 22 na osmé ozubené kolo 18 až k desátému ozubenému kolu 20 a vozidlovému diferenciálu 23, přes nějž je dále veden ke hnaným kolům. Dle směru otáčení elektrického motoru 2 je možné jet vpřed, či vzad. Stejným spojením a odpojením spojek jako u čistě elektrické jízdy je dosaženo režimu rekuperace prvního stupně, kroutící moment však putuje opačným směrem, tedy od hnaných kol přes vozidlový diferenciál 23 až k elektrickému motoru 2, jež v tomto režimu funguje jako generátor a dobíjí akumulátor.
Třetí kombinace spojení a odpojení spojek umožňuje režim jízdy čistě na spalovací motor prvního stupně, která je využívaná pro dynamickou jízdu v rychlostech 20 km/h až 80 km/h. Jízdy čistě na spalovací motor 1 prvního stupně je dosaženo spojením první spojky 4, tedy pevným spojením vstupního hřídele 21 s prvním dutým hřídelem 25 a spojením čtvrté spojky 7, tedy pevným spojením sedmého ozubeného kola 17 s výstupním hřídelem 22, přičemž zároveň jsou všechny ostatní spojky odpojeny a neumožňují přenos kroutícího momentu. Tímto je
-8 CZ 309458 B6 dosaženo převodového poměru mezi zdrojem kroutícího momentu a příjemcem kroutícího momentu, který je roven součinu 12*Íst. Na obr. 5 je kinematické schéma hybridní převodovky, kde plnou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež přenášejí kroutící moment od spalovacího motoru 1 ke hnaným kolům, čárkovanou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež nevedou kroutící moment a neotáčejí se a čerchovanou čarou jsou vyznačeny součásti převodovky, jež se nucené otáčejí, ale nevedou kroutící moment. Jak je z obrázku patrné, tak v tomto režimu jízdy je spalovací motor 1 činný (tedy dodává kroutící moment) a elektrický motor 2 je nečinný, má však nucené otáčky. Tok kroutícího momentu ze spalovacího motoru 1 je přenášen na vstupní hřídel 21. se kterým je pevně spojen unašeč 10 satelitů a přes spojenou spojku 4 je také přenášen na první dutý hřídel 25, se kterým je pevně spojeno korunové kolo 9. Spojením dvou členů planetového převodu 3 vzniká převod=l, to znamená, že všechny členy planetového převodu 3 mají stejné otáčky. Centrální kolo 8 planetového převodu 3 má tedy stejné otáčky jako unašeč 10 satelitů a korunové kolo 9. Kroutící moment je dále přenášen z centrálního kola 8 planetového převodu 3 na druhý dutý hřídel 26, dále pak ze třetího ozubeného kola 13 na sedmé ozubené kolo 17. dále výstupním hřídelem 22 na osmé ozubené kolo 18 až k desátému ozubenému kolu 20 a vozidlovému diferenciálu 23, přes nějž je dále veden ke hnaným kolům. Stejným spojením a odpojením spojek jako u jízdy čistě na spalovací motor prvního stupně může být dosaženo režimu hybridní jízdy prvního stupně (vyobrazené na obr. 6) v případě, že elektrický motor 2, který se nucené otáčí, začne dodávat kroutící moment do systému, který je přenášen z hřídele 24 elektrického motoru 2 prvním ozubeným kolem 11 na druhé ozubené kolo 12 a dále pak na druhý dutý hřídel 26 a centrální kolo 8 až do planetového převodu 3. Výsledný kroutící moment je prostým součtem kroutícího momentu elektrického motoru 2 a spalovacího motoru 1. Stejným spojením a odpojením spojek jako u jízdy čistě na spalovací motor prvního stupně a hybridní jízdy prvního stupně může být dosaženo režimu rekuperace druhého stupně, kroutící moment však putuje opačným směrem, tedy od hnaných kol přes vozidlový diferenciál 23 až k elektrickému motoru 2,jež v tomto režimu funguje jako generátor a dobíjí akumulátor.
Čtvrtá kombinace spojení a odpojení spojek umožňuje režim jízdy čistě na spalovací motor 1 druhého stupně, která je využívaná pro dynamickou jízdu v rychlostech 40 km/h až 120 km/h. Jízdy čistě na spalovací motor 1 druhého stupně je dosaženo spojením první spojky 4, tedy pevným spojením vstupního hřídele 21 s prvním dutým hřídelem 25 a spojením druhé spojky 5, tedy pevným spojením čtvrtého ozubeného kola 14 s prvním dutým hřídelem 25, přičemž zároveň jsou všechny ostatní spojky odpojeny a neumožňují přenos kroutícího momentu. Tímto je dosaženo převodového poměru mezi zdrojem kroutícího momentu a příjemcem kroutícího momentu, který je roven součinu 14*Íst. Na obr. 7 je kinematické schéma hybridní převodovky, kde plnou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež přenášejí kroutící moment od spalovacího motoru 1 ke hnaným kolům, čárkovanou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež nevedou kroutící moment a neotáčejí se a čerchovanou čarou jsou vyznačeny součásti převodovky, jež se nucené otáčejí, ale nevedou kroutící moment. Jak je z obrázku patrné, tak v tomto režimu jízdy je spalovací motor 1 činný (tedy dodává kroutící moment) a elektrický motor 2 je nečinný, má však nucené otáčky. Tok kroutícího momentu ze spalovacího motoru 1 je přenášen na vstupní hřídel 21. se kterým je pevně spojen unašeč 10 satelitů a přes spojenou první spojku 4 je také přenášen na první dutý hřídel 25, se kterým je pevně spojeno korunové kolo 9. Spojením dvou členů planetového převodu 3 vzniká převod=l, to znamená, že všechny členy planetového převodu 3 mají stejné otáčky. Centrální kolo 8 planetového převodu 3 má tedy stejné otáčky jako unašeč 10 satelitů a korunové kolo 9. Kroutící moment je dále přenášen přes spojenou druhou spojku 5 a čtvrté ozubené kolo 14 na deváté ozubené kolo 19, dále výstupním hřídelem 22 a na osmé ozubené kolo 18 až k desátému ozubenému kolu 20 a vozidlovému diferenciálu 23. přes nějž je dále veden ke hnaným kolům. Stejným spojením a odpojením spojek jako u jízdy čistě na spalovací motor druhého stupně může být dosaženo režimu hybridní jízdy druhého stupně (jež je vyobrazen na obr. 8) v případě, že elektrický motor 2, který se nucené otáčí, začne dodávat kroutící moment do systému, který je přenášen z hřídele 24 elektrického motoru 2 prvním ozubeným kolem 11 na druhé ozubené kolo 12 a dále pak na druhý dutý hřídel 26 a centrální kolo 8 až do planetového převodu 3. Výsledný kroutící moment je prostým součtem kroutícího momentu elektrického motoru 2 a spalovacího motoru L Stejným spojením a
-9 CZ 309458 B6 odpojením spojek jako u jízdy čistě na spalovací motor druhého stupně a hybridní jízdy druhého stupně může být dosaženo režimu rekuperace třetího stupně, kroutící moment však putuje opačným směrem, tedy od hnaných kol přes vozidlový diferenciál 23 až k elektrickému motoru 2, jež v tomto režimu funguje jako generátor a dobíjí akumulátor.
Pátá kombinace spojení a odpojení spojek umožňuje režim jízdy čistě na spalovací motor 1 třetího stupně, která je využívaná pro jízdu v rychlostech 40 km/h až 180 km/h. Jízdy čistě na spalovací motor 1 třetího stupně je dosaženo spojením třetí spojky 6, tedy pevným spojením vstupního hřídele 21 s pátým ozubeným kolem 15. přičemž zároveň jsou všechny ostatní spojky odpojeny a neumožňují přenos kroutícího momentu. Tímto je dosaženo převodového poměru mezi zdrojem kroutícího momentu a příjemcem kroutícího momentu, který je roven součinu 15*Íst. Na obr. 9 je kinematické schéma hybridní převodovky, kde plnou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež přenášejí kroutící moment od spalovacího motoru 1 ke hnaným kolům, čárkovanou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež nevedou kroutící moment a neotáčejí se a čerchovanou čarou jsou vyznačeny součásti převodovky, jež se nucené otáčejí, ale nevedou kroutící moment. Jak jez obrázku patrné, tak v tomto režimu jízdy je spalovací motor 1 činný (tedy dodává kroutící moment) a elektrický motor 2 je nečinný a má nulové otáčky. Tok kroutícího momentu ze spalovacího motoru 1 je přenášen na vstupní hřídel 21. se kterým je přes spojenou třetí spojku 6 spojeno páté ozubené kolo 15, dále na šesté ozubené kolo 16, které je pevně spojeno s výstupním hřídelem 22 a na osmé ozubené kolo 18 až k desátému ozubenému kolu 20 a vozidlovému diferenciálu 23, přes nějž je dále veden ke hnaným kolům. Tato kombinace umožňuje, aby elektrický motor 2 měl nulové otáčky a tím je tato kombinace výhodná pro elektromotor s permanentním buzením magnety.
Šestá kombinace spojení a odpojení spojek umožňuje režim hybridní jízdy třetího stupně, která může být využívaná pro jízdu v rychlostech 40 km/h až 180 km/h. Režimu hybridní jízdy třetího stupně je dosaženo spojením třetí spojky 6, tedy pevným spojením vstupního hřídele 21 s pátým ozubeným kolem 15 a spojením první spojky 4, tedy pevným spojením vstupního hřídele 21 s prvním dutým hřídelem 25, přičemž zároveň jsou všechny ostatní spojky odpojeny a neumožňují přenos kroutícího momentu. Tímto je dosaženo převodového poměru mezi zdrojem kroutícího momentu a příjemcem kroutícího momentu, který je roven součinu 15*Íst. Na obr. 10 je kinematické schéma hybridní převodovky, kde plnou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež přenášejí kroutící moment od spalovacího motoru 1 a elektrického motoru 2 ke hnaným kolům, čárkovanou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež nevedou kroutící moment a neotáčejí se a čerchovanou čarou jsou vyznačeny součásti převodovky, jež se nucené otáčejí, ale nevedou kroutící moment. Jak je z obrázku patrné, tak v tomto režimu jízdy je spalovací motor 1 činný (tedy dodává kroutící moment) a elektrický motor 2 je také činný (tedy dodává kroutící moment). Kroutící moment od spalovacího motoru 1 je přenášen na vstupní hřídel 21, se kterým je přes spojenou třetí spojku 6 spojeno páté ozubené kolo 15. dále na šesté ozubené kolo 16, které je pevně spojeno s výstupním hřídelem 22 a na osmé ozubené kolo 18 až k desátému ozubenému kolu 20 a vozidlovému diferenciálu 23, přes nějž je dále veden ke hnaným kolům. Kroutící moment od elektrického motoru 2 je přenášen z hřídele 24 elektrického motoru 2 prvním ozubeným kolem 11 na druhé ozubené kolo 12 a dále pak na druhý dutý hřídel 26 a centrální kolo 8 až do planetového převodu 3_a vstupní hřídel 21. Výsledný kroutící moment je prostým součtem kroutícího momentu elektrického motoru 2 a spalovacího motoru 1. Stejným spojením a odpojením spojek jako u hybridní jízdy třetího stupně může být dosaženo režimu rekuperace čtvrtého stupně, kroutící moment však putuje opačným směrem, tedy od hnaných kol přes vozidlový diferenciál 23 až k elektrickému motoru 2, jež v tomto režimu funguje jako generátor a dobíjí akumulátor.
Sedmá kombinace spojení a odpojení spojek umožňuje režim eCVT, kdy planetový převod 3 pracuje jako planetový diferenciál a může být využíván pro jízdu v rychlostech 0 km/h až 100 km/h. Režimu eCVT je dosaženo spojením druhé spojky 5, tedy pevným spojením čtvrtého ozubeného kola 14 s prvním dutým hřídelem 25, přičemž zároveň jsou všechny ostatní spojky odpojeny a neumožňují přenos kroutícího momentu. Tímto je dosaženo převodového poměru
- 10CZ 309458 B6 mezi zdrojem kroutícího momentu a příjemcem kroutícího momentu, který je roven součinu 14*f(nM/G;nice),kde nw/ojsou otáčky elektrického motoru 2 a nejsou otáčky spalovacího motoru 1. Na obr. 11 je kinematické schéma hybridní převodovky, kde plnou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež přenášejí kroutící moment od spalovacího motoru 1 a elektrického motoru 2 ke hnaným kolům, čárkovanou čárou jsou vykresleny součásti převodovky, jež nevedou kroutící moment a neotáčejí se a čerchovanou čarou jsou vyznačeny součásti převodovky, jež se nucené otáčejí, ale nevedou kroutící moment. Jak je z obrázku patrné, tak v tomto režimu jízdy je spalovací motor 1 činný (tedy dodává kroutící moment) a elektrický motor 2 je také činný (tedy dodává kroutící moment). Tok kroutícího momentu ze spalovacího motoru 1 je přenášen na hnací hřídel 21, se kterým je pevně spojen unašeč 10 satelitů. Tok kroutícího momentu z elektrického motoru 2 je přenášen z hřídele 24 elektrického motoru 2 prvním ozubeným kolem 11 na druhé ozubené kolo 12, které je pevně spojeno s druhým dutým hřídelem 26 a na centrální kolo 8, které je také pevně spojeno s druhým dutým hřídelem 26. Výsledný kroutící moment je funkcí kroutícího momentu elektrického motoru 2 a kroutícího momentu spalovacího motoru 1 a je závislý na otáčkách a kroutícím momentu spalovacího motoru 1 a na otáčkách a kroutícím momentu elektrického motoru 2. Výsledný kroutící moment je přenášen z korunového kola 9, které je pevně spojeno s prvním dutým hřídelem 25, přes spojenou spojku 5 na čtvrté ozubené kolo 14 a dále na deváté ozubené kolo 19, které je pevně spojeno s výstupním hřídelem 22 a dále na osmé ozubené kolo 18 až k desátému ozubenému kolu 20 a vozidlovému diferenciálu 23, přes nějž je dále veden ke hnaným kolům. Tato kombinace také umožňuje nabíjení akumulátoru, kdy v určitých režimech eCVT může docházet ke stavům, kdy elektrický motor 2 funguje jako generátor.
Průmyslová využitelnost
Výše popsané zařízení je možné využít v osobních automobilech s hybridními pohony všech typů.

Claims (12)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Hybridní převodovka osobního automobilu zahrnující vstupní hřídel (21), který přenáší kroutící moment od spalovacího motoru (1) a výstupní hřídel (22), vyznačující se tím, že dále zahrnuje:
    první dutý hřídel (25), který je letmo uložen na vstupním hřídeli (21);
    druhý dutý hřídel (26), který je letmo uložen na vstupním hřídeli (21); a planetovou část hybridní převodovky, zahrnující centrální ozubené kolo (8) planetového převodu, uložené na druhém dutém hřídeli (26), korunové kolo (9) planetového převodu, uložené na prvním dutém hřídeli (25), a unašeč (10) satelitů spojený se vstupním hřídelem (21), přičemž na unašeči (10) satelitů je rotačně uloženo alespoň jedno satelitní ozubené kolo, které zabírá svým ozubením do ozubení centrálního ozubeného kola (8) planetového převodu a do ozubení korunového kola (9) planetového převodu, přičemž hybridní převodovka dále zahrnuje:
    první ozubené kolo (11), poháněné elektrickým motorem (2);
    druhé ozubené kolo (12), spojené s druhým dutým hřídelem (26);
    třetí ozubené kolo (13), spojené s druhým dutým hřídelem (26);
    čtvrté ozubené kolo (14), letmo uložené na prvním dutém hřídeli (25);
    páté ozubené kolo (15), letmo uložené na vstupním hřídeli (21);
    šesté ozubené kolo (16), spojené s výstupním hřídelem (22);
    sedmé ozubené kolo (17), letmo uložené na výstupním hřídeli (22);
    osmé ozubené kolo (18), spojené s výstupním hřídelem (22);
    deváté ozubené kolo (19), spojené s výstupním hřídelem (22);
    desáté ozubené kolo (20), které je pevně spojeno s vozidlovým diferenciálem (23);
    první spojku (4), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele (25) a vstupního hřídele (21);
    druhou spojku (5), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele (25) a čtvrtého ozubeného kola (14);
    třetí spojku (6), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení vstupního hřídele (21) a pátého ozubeného kola (15); a čtvrtou spojku (7), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení sedmého ozubeného kola (17) a výstupního hřídele (22);
    přičemž první ozubené kolo (11) je v záběru s druhým ozubeným kolem (12), třetí ozubené kolo (13) je v záběru se sedmým ozubeným kolem (17), páté ozubené kolo (15) je v záběru s šestým ozubeným kolem (16), čtvrté ozubené kolo (14) je v záběru s devátým ozubeným kolem (19) a osmé ozubené kolo (18) je v záběru s desátým ozubeným kolem (20).
  2. 2. Hybridní převodovka osobního automobilu podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektrický motor (2) k ní připojený je nízkonapěťový elektrický motor.
  3. 3. Hybridní převodovka osobního automobilu podle nároku 2, vyznačující se tím, že nízkonapěťový elektrický motor (2) má napájecí napětí do 64 V.
  4. 4. Hybridní převodovka osobního automobilu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že první ozubené kolo (11) je pevně spojeno s hřídelem (24) elektrického motoru (2).
    - 12CZ 309458 B6
  5. 5. Hybridní převodovka osobního automobilu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že na unašeči (10) satelitů je uloženo dva až pět satelitních ozubených kol, která všechna jsou v záběru s ozubením centrálního ozubeného kola (8) planetového převodu a s ozubením korunového kola (9) planetového převodu.
  6. 6. Hybridní převodovka osobního automobilu podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první ozubené kolo (11) a druhé ozubeného kolo (12) tvoří redukční převod; třetí ozubené kolo (13) a sedmé ozubené kolo (17) tvoří redukční převod; čtvrté ozubené kolo (14) a deváté ozubené kolo (19) tvoří převod; páté ozubené kolo (15) a šesté ozubené kolo (16) tvoří převod; a osmé ozubené kolo (18) a desáté ozubeného kolo (20) tvoří stálý převod.
  7. 7. Osobní automobil se dvěma motory, vozidlovým diferenciálem (23), který přenáší kroutící moment z motorů na alespoň dvě poháněná kola a hybridní převodovkou, která zahrnuje vstupní hřídel (21), který přenáší kroutící moment od spalovacího motoru (1) a výstupní hřídel (22), vyznačující se tím, že hybridní převodovka dále zahrnuje:
    první dutý hřídel (25), který je letmo uložen na vstupním hřídeli (21);
    druhý dutý hřídel (26), který je letmo uložen na vstupním hřídeli (21);
    planetovou část hybridní převodovky, zahrnující centrální ozubené kolo (8) planetového převodu, uložené na druhém dutém hřídeli (26), korunové kolo (9) planetového převodu, uložené na prvním dutém hřídeli (25), a unašeč (10) satelitů spojený se vstupním hřídelem (21), přičemž na unašeči (10) satelitů je rotačně uloženo alespoň jedno satelitní ozubené kolo, které je svým ozubením v záběru s centrálním ozubeným kolem (8) planetového převodu a s korunovým kolem (9) planetového převodu, přičemž hybridní převodovka dále zahrnuje:
    první ozubené kolo (11), poháněné elektrickým motorem (2);
    druhé ozubené kolo (12), spojené s druhým dutým hřídelem (26);
    třetí ozubené kolo (13), spojené s druhým dutým hřídelem (26);
    čtvrté ozubené kolo (14), letmo uložené na prvním dutém hřídeli (25);
    páté ozubené kolo (15), letmo uložené na vstupním hřídeli (21);
    šesté ozubené kolo (16), spojené s výstupním hřídelem (22);
    sedmé ozubené kolo (17), letmo uložené na výstupním hřídeli (22);
    osmé ozubené kolo (18), spojené s výstupním hřídelem (22);
    deváté ozubené kolo (19), spojené s výstupním hřídelem (22);
    desáté ozubené kolo (20), které je pevně spojeno s vozidlovým diferenciálem (23);
    první spojku (4), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele (25) a vstupního hřídele (21);
    druhou spojku (5), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení prvního dutého hřídele (25) a čtvrtého ozubeného kola (14);
    - 13 CZ 309458 B6 třetí spojku (6), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení vstupního hřídele (21) a pátého ozubeného kola (15); a čtvrtou spojku (7), která je uzpůsobena pro volitelné spojení a odpojení sedmého ozubeného kola (17) a výstupního hřídele (22);
    přičemž první ozubené kolo (11) je v záběru s druhým ozubeným kolem (12), třetí ozubené kolo (13) je v záběru se sedmým ozubeným kolem (17), páté ozubené kolo (15) je v záběru s šestým ozubeným kolem (16), čtvrté ozubené kolo (14) je v záběru s devátým ozubeným kolem (19), a osmé ozubené kolo (18) je v záběru s desátým ozubeným kolem (20).
  8. 8. Osobní automobil podle nároku 7, vyznačující se tím, že prvním motorem je motor s vnitřním spalováním a druhým motorem je nízkonapěťový elektrický motor (2); a tím, že osobní automobil dále zahrnuje akumulátor pro napájení nízkonapěťového elektrického motoru (2).
  9. 9. Osobní automobil podle nároku 8, vyznačující se tím, druhým motorem je právě jeden nízkonapěťový elektrický motor (2) pro pohon automobilu.
  10. 10. Osobní automobil podle kteréhokoliv z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že nízkonapěťový elektrický motor (2) má napájecí napětí do 64 V.
  11. 11. Osobní automobil podle kteréhokoliv z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že dále zahrnuje řídicí jednotku, jež je uzpůsobena pro ovládání spojování a odpojování spojek v kombinacích uložených v její paměti, přičemž jednotlivé kombinace odpovídají jízdním režimům osobního automobilu.
  12. 12. Osobní automobil podle nároku 7, vyznačující se tím, že prvním motorem je motor s vnitřním spalováním a druhým motorem je vysokonapěťový elektrický motor; a tím, že osobní automobil dále zahrnuje akumulátor pro napájení vysokonapěťového elektrického motoru.
CZ2019-16A 2019-01-14 2019-01-14 Hybridní převodovka osobního automobilu CZ309458B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-16A CZ309458B6 (cs) 2019-01-14 2019-01-14 Hybridní převodovka osobního automobilu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-16A CZ309458B6 (cs) 2019-01-14 2019-01-14 Hybridní převodovka osobního automobilu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ201916A3 CZ201916A3 (cs) 2020-07-22
CZ309458B6 true CZ309458B6 (cs) 2023-02-01

Family

ID=71616899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-16A CZ309458B6 (cs) 2019-01-14 2019-01-14 Hybridní převodovka osobního automobilu

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ309458B6 (cs)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070123382A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Hwang Kyung W Power delivery system of a hybrid vehicle
US20120115677A1 (en) * 2009-06-10 2012-05-10 Honda Motor Co., Ltd. Automatic transmission for hybrid vehicle
EP2888123A1 (de) * 2012-08-25 2015-07-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Hybridantriebsstrang für ein kraftfahrzeug, hybridfahrzeug und dessen verwendung
EP3174747A1 (de) * 2014-07-31 2017-06-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Getriebeanordnung für ein hybrid-kraftfahrzeug und hybrid-kraftfahrzeug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070123382A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Hwang Kyung W Power delivery system of a hybrid vehicle
US20120115677A1 (en) * 2009-06-10 2012-05-10 Honda Motor Co., Ltd. Automatic transmission for hybrid vehicle
EP2888123A1 (de) * 2012-08-25 2015-07-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Hybridantriebsstrang für ein kraftfahrzeug, hybridfahrzeug und dessen verwendung
EP3174747A1 (de) * 2014-07-31 2017-06-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Getriebeanordnung für ein hybrid-kraftfahrzeug und hybrid-kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
CZ201916A3 (cs) 2020-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10668797B2 (en) Power transmission apparatus for a vehicle
US9676265B2 (en) Hybrid power train
US10315502B2 (en) Gearing device for a motor vehicle
US8882624B1 (en) Power transmission device for hybrid vehicle
US10569636B1 (en) Power transmission apparatus for a vehicle
US10272764B2 (en) Power transmission apparatus of hybrid electric vehicle
US11420511B2 (en) Drive device for a vehicle axle of a two-track vehicle
US20190017573A1 (en) Drive train device having an electric motor
US8388478B2 (en) Input shaft for hybrid transmission
US10549623B1 (en) Power transmission apparatus for a vehicle
US8961344B2 (en) Hybrid transmission
US10766352B2 (en) Power transmission apparatus for a vehicle
WO2020011851A3 (de) Lastschaltbares mehrganggetriebe
US20190118640A1 (en) A vehicle driveline system
RU2013124100A (ru) Устройство векторизации крутящего момента
US11034232B2 (en) Vehicle driveline system
CZ309458B6 (cs) Hybridní převodovka osobního automobilu
EP3584101A3 (en) Hybrid power vehicle, hybrid power driving system and gear box
SE1751611A1 (en) A powertrain, especially for an electrically propelled vehicle
US20140148294A1 (en) Automated manual transmission
US9321342B2 (en) Multi-mode modular electrically variable transmission
WO2019093894A3 (en) Hybrid power train arrangement for a vehicle
US10017045B1 (en) Transmission for a hybrid powertrain
WO2007085764A3 (fr) Boite de vitesses a couple de pignons de demultiplication monte sur un arbre intermediaire
KR101674272B1 (ko) 차량용 변속기