RU2126507C1 - Plant with combined drive and differential joint (versions) - Google Patents

Abstract

FIELD: drives for transport facilities, ships, flying vehicles and other mechanical devices. SUBSTANCE: internal combustion engine is used in plant as primary source of rotation energy. Electric motor is used as secondary source of rotation energy for drive of transport facility. Provision is made for its operation in generator mode and driving of rear differential gear by means of controllable clutch unit. Clutch unit is also used for control of transmission of energy from internal combustion engine to rear differential gear and rotation energy generated by electric motor from rear differential gear to front wheels. Central control unit is used for control of electric motor operation in mode of motor or generator or disconnection; it is also used for control of clutch unit operation when it is connected to circuit in the following modes: internal combustion engine is used for simultaneous drive of front wheels and rear differential gear, electric motor and internal combustion engine drive simultaneously front wheels and rear wheels; electric motor alone drives front wheels and rear differential gear. When clutch unit is disengaged, central control unit controls operation of internal combustion engine when it drives front wheels or when electric motor drives rear differential gear only. EFFECT: enhanced operational efficiency of engine, reduced losses; enhanced economical efficiency. 9 cl, 9 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к установкам с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, используемым для привода транспортных средств, кораблей, летательных аппаратов и других механических устройств (включая промышленное оборудование). The present invention relates to systems with a combined drive and differential connection used to drive vehicles, ships, aircraft and other mechanical devices (including industrial equipment).

В последние годы уровень шума и загрязнение окружающей среды существенно возросли. Для уменьшения загрязнения необходимо совершенствовать прежде всего транспортные средства. С точки зрения совершенствования транспортных средств с электроприводом сделано немного из-за проблем, связанных с малой емкостью существующих аккумуляторных батарей. Но если повысить емкость батареи, возрастут потери энергии, поскольку возрастет соответственно и вес транспортных средств. Такой путь не является экономичным, так что пока не решены технологические проблемы, оптимальным путем можно считать осуществление привода транспортных средств с помощью комбинированных двигательных установок:
А) Использование различных типов двигателей. В типичном электромобиле двигатель используется как привод генератора для заряда аккумуляторной батареи, которая питает затем электродвигатель привода колес. Однако этот тип электромобиля, например американский автомобиль GM НХЗ, недостаточно эффективен.In recent years, noise levels and environmental pollution have increased significantly. To reduce pollution, it is necessary to improve primarily vehicles. From the point of view of improving electric vehicles, little has been done because of the problems associated with the small capacity of existing batteries. But if you increase the battery capacity, energy losses will increase, since the weight of vehicles will increase accordingly. This way is not economical, so that the technological problems have not yet been solved, the best way can be considered to be the drive of vehicles using combined propulsion systems:
A) The use of various types of engines. In a typical electric vehicle, the engine is used as a generator drive to charge the battery, which then feeds the wheel drive motor. However, this type of electric vehicle, for example, the American GM NHC car, is not efficient enough.

Б) Привод коаксиального типа. В этом типе автомобиля используется соединение выходной оси двигателя с осью электродвигателя через ряд муфт сцепления, с тем чтобы осуществлять привод машины и регулировать скорость, как это сделано в немецком автомобиле VW CHlCO. Однако вышеупомянутый двигатель и электродвигатель не могут быть одновременно включены в работу, т.е. мощность одного из них не может быть добавлена к мощности другого. B) The drive is coaxial type. In this type of vehicle, the output axis of the engine is connected to the axis of the motor through a series of clutches in order to drive the machine and control the speed, as is done in the German VW CHlCO car. However, the aforementioned motor and electric motor cannot be simultaneously included in the operation, i.e. the power of one of them cannot be added to the power of the other.

В международной публикации WO 91/08919, кл. В60К 6/02, 1991, описана энергетическая установка для транспортного средства, включающая тепловой двигатель и электродвигатель. При работе теплового двигателя на низких скоростях электродвигатель может осуществлять привод транспортного средства, поскольку приводной крутящий момент электродвигателя превышает момент нагрузки теплового двигателя. Электродвигатель в этой установке может заменить пусковой двигатель и генератор переменного тока, а также обеспечить независимый запуск. In the international publication WO 91/08919, cl. BK 6/02, 1991, describes a power plant for a vehicle, including a heat engine and an electric motor. When the heat engine is operating at low speeds, the electric motor can drive the vehicle, since the driving torque of the electric motor exceeds the load moment of the heat engine. The electric motor in this installation can replace the starting motor and alternator, as well as provide independent starting.

В патенте США 5120282, кл. F16H 37/06, B60K 1/02, 1992 г., описана энергетическая установка для транспортного средства, включающая двигатель внутреннего сгорания, по меньшей мере один вал трансмиссии, по меньшей мере один электродвигатель и по меньшей мере одну зубчатую передачу, при этом двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель могут быть соединены параллельно, а электродвигатель может работать в качестве генератора, то есть является двигателем-генератором, способным вырабатывать электрический ток, а также энергию привода. In US patent 5120282, CL. F16H 37/06, B60K 1/02, 1992, describes a power plant for a vehicle comprising an internal combustion engine, at least one transmission shaft, at least one electric motor and at least one gear transmission, wherein the internal engine combustion and the electric motor can be connected in parallel, and the electric motor can operate as a generator, that is, it is a motor-generator capable of generating electric current, as well as drive energy.

В патенте США 4562894, кл. В60К 1/00, 1986, описана с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, содержащая двигатель внутреннего сгорания, действующий как первичный источник энергии вращения, два передних колеса транспортного средства, устройство раздаточной коробки и трансмиссии для передачи энергии на два передних колеса и задние колеса, центральный вал передачи усилия на задние колеса, задний дифференциал, служащий для передачи движения на два задних колеса, и электродвигатель, действующий как вторичный источник энергии вращения для привода транспортного средства. Электродвигатель может работать в режимах двигателя и генератора, а также может служить для запуска двигателя внутреннего сгорания. U.S. Patent 4,562,894, cl. B60K 1/00, 1986, is described with a combined drive and differential connection, comprising an internal combustion engine acting as a primary source of rotational energy, two front wheels of a vehicle, a transfer case and transmission device for transmitting energy to two front wheels and rear wheels, a central a shaft for transmitting force to the rear wheels, a rear differential, which serves to transmit movement to the two rear wheels, and an electric motor acting as a secondary source of rotational energy to drive the transporter ortho funds. The electric motor can operate in engine and generator modes, and can also serve to start the internal combustion engine.

Недостатки известной установки с комбинированным приводом и дифференциальным соединением заключаются в ее недостаточно экономичной работе. The disadvantages of the known installation with a combined drive and differential connection are its insufficiently economical operation.

Задачей настоящего изобретения является создание установки с комбинированным приводом и дифференциальным соединением для привода транспортных средств, обеспечивающей повышение экономичности их работы по сравнению с известными установками. The objective of the present invention is to provide a unit with a combined drive and differential connection for driving vehicles, providing increased efficiency of their work compared to known installations.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением содержит двигатель внутреннего сгорания, действующий как первичный источник энергии вращения, два передних колеса транспортного средства, устройство раздаточной коробки и трансмиссии для передачи энергии на два передних колеса и задние колеса, центральный вал передачи усилия на задние колеса, задний дифференциал, служащий для передачи движения на два задних колеса, и электродвигатель, действующий как вторичный источник энергии вращения для привода транспортного средства, при этом электродвигатель имеет возможность работать в режиме генератора и осуществлять привод заднего дифференциала посредством управляемого блока сцепления, расположенного между центральным валом и задним дифференциалом с возможностью регулирования передачи энергии от двигателя внутреннего сгорания на задний дифференциал и энергии вращения, вырабатываемой электродвигателем, от заднего дифференциала на два передних колеса, а задний дифференциал содержит приводимую в движении центральным валом шестерню и приводимую ею во вращение большую шестерню, две дифференциальные шестерни, приводимые во вращение большой шестерней и в свою очередь осуществляющие привод каждого заднего колеса, и малую шестерню, приводимую во вращение большой шестерней и присоединенную к электродвигателю, причем вращательное движение, полученное задним дифференциалом, передается на электродвигатель, который вырабатывает электрический ток, кроме того, установка содержит центральный блок управления, включающий генератор и электронный твердотельный элемент и регулирующий работу электродвигателя в режиме двигателя, генератора, или отключения, а также регулирующий работу блока сцепления, как включенного в цепь в режимах, когда двигатель внутреннего сгорания осуществляет совместный привод передних колес и заднего дифференциала, или когда электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания осуществляют совместный привод передних и задних колес, или когда электродвигатель один осуществляет привод передних колес и заднего дифференциала, так и отключенного из цепи, когда двигатель внутреннего сгорания осуществляет привод передних колес или когда электродвигатель осуществляет привод заднего дифференциала. The solution to this problem is provided by the fact that the installation with a combined drive and differential connection contains an internal combustion engine acting as a primary source of rotational energy, two front wheels of the vehicle, a transfer case and transmission device for transferring energy to two front wheels and rear wheels, a central shaft transmission of force to the rear wheels, a rear differential, which serves to transmit movement to two rear wheels, and an electric motor acting as a secondary source a reference book of rotation energy for driving a vehicle, while the electric motor has the ability to operate in a generator mode and drive the rear differential by means of a controlled clutch located between the central shaft and the rear differential with the ability to control the transfer of energy from the internal combustion engine to the rear differential and rotation energy, generated by the electric motor, from the rear differential to two front wheels, and the rear differential contains a gearbox When the central shaft drives the gear and rotates the big gear, two differential gears, rotated by the big gear and in turn drive each rear wheel, and the small gear, driven by the big gear and attached to the electric motor, the rotational motion obtained the rear differential, is transmitted to an electric motor that generates electric current, in addition, the installation contains a central control unit including a generator and an electric solid state element and regulating the operation of the electric motor in the engine, generator, or shutdown mode, as well as regulating the operation of the clutch unit, as included in the circuit in the modes when the internal combustion engine drives the front wheels and the rear differential, or when the electric motor and internal combustion engine carry out a joint drive of the front and rear wheels, or when the electric motor alone drives the front wheels and the rear differential, and disconnected from the circuit, to GDSs internal combustion engine drives the front wheels or when the motor carries out the rear differential gear.

Благодаря наличию в предлагаемой установке управляемого блока сцепления и центрального блока управления, регулирующего работу электродвигателя и блока сцепления в различных режимах, экономичность работы транспортного средства, снабженного этой установкой, существенно повышена. Это достигается благодаря возможности посредством блока управления управлять электродвигателем при его работе в качестве двигателя при подаче тока и в качестве генератора и при его использовании для запуска двигателя внутреннего сгорания, а также использовать этот блок для обеспечения функции трансмиссии за счет крутящего момента, вызываемого выходным током, и для передачи производимой энергии для заряда аккумуляторной батареи благодаря разности скоростей вращения корпуса с магнитным полем и ротора при работе двигателя внутреннего сгорания в автономном режиме. В режиме зарядки блок управления производят сравнение скоростей, требуемый для обеспечения соответствующего тока и для привода существующей нагрузки. Двигатель внутреннего сгорания может работать с постоянной скоростью или частично изменять ее таким образом, чтобы поддерживать более высокую скорость при одновременном понижении скорости выходного рабочего вала, а электродвигатель обеспечивает эту разность скоростей. Таким образом, электродвигатель обеспечивает заряд батареи и трансмиссионное соединение, это повышает эффективность двигателя внутреннего сгорания и уменьшает загрязнение окружающего среды. Электродвигатель может работать независимо или совместно с двигателем внутреннего сгорания для создания необходимого крутящего момента. В такого рода установках можно использовать отдельно энергию двигателя внутреннего сгорания и отдельно энергию электродвигателя, либо эти энергии и скорости вращения могут складываться друг с другом вне зависимости от соотношения скоростей. Такая установка характеризуется меньшими размерами, а также меньшей стоимостью, чем известные. Due to the presence in the proposed installation of a controlled clutch unit and a central control unit that regulates the operation of the electric motor and the clutch unit in various modes, the efficiency of the vehicle equipped with this installation is significantly increased. This is achieved due to the ability to control the electric motor by means of the control unit when it operates as an engine when current is supplied and as a generator and when used to start an internal combustion engine, and also to use this unit to provide the transmission function due to the torque caused by the output current, and for transmitting the generated energy for charging the battery due to the difference in the rotational speeds of the housing with the magnetic field and the rotor during operation of the internal engine combustion offline. In charging mode, the control unit compares the speeds required to provide the appropriate current and to drive an existing load. The internal combustion engine can operate at a constant speed or partially change it in such a way as to maintain a higher speed while reducing the speed of the output working shaft, and the electric motor provides this speed difference. Thus, the electric motor provides battery charge and transmission connection, this increases the efficiency of the internal combustion engine and reduces environmental pollution. The electric motor can operate independently or in conjunction with an internal combustion engine to create the necessary torque. In such installations, it is possible to use separately the energy of the internal combustion engine and separately the energy of the electric motor, or these energies and rotational speeds can add up to each other regardless of the ratio of speeds. Such an installation is characterized by smaller dimensions, as well as lower cost than known.

В предлагаемой установке блок сцепления может быть выполнен с ручным, гидравлическим или механическим приводом, а раздаточная коробка может быть выполнена с ручным или автоматическим управлением. In the proposed installation, the clutch unit can be made with manual, hydraulic or mechanical drive, and the transfer case can be made with manual or automatic control.

Кроме того, электродвигатель может быть расположен за задним дифференциалом. In addition, the electric motor can be located behind the rear differential.

Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением содержит двигатель внутреннего сгорания, действующий как первичный источник энергии вращения, два передних колеса транспортного средства, устройство раздаточной коробки и трансмиссии для передачи энергии на два передних колеса и задние колеса, центральный вал трансмиссии для передачи усилий на задние колеса, задний дифференциал, присоединенный к центральному валу трансмиссии и служащий для передачи движения на два задних колеса, и электродвигатель, действующий как вторичный источник энергии вращения для привода транспортного средства, при этом электродвигатель имеет двухвальную конструкцию и содержит вращающийся корпус, создающий магнитное поле, и вращающийся ротор, валы которых соответственно соединены с центральным валом трансмиссии и входным валом заднего дифференциала, а устройство сцепления, установленное между вращающимся корпусом и вращающимся ротором электродвигателя для их механического соединения, при этом установка содержит тормоз и блок управления, регулирующий работу устройства сцепления и электродвигателя в режиме двигателя и генератора, а установка имеет возможность работать по меньшей мере в одном из следующих режимов:
двигатель внутреннего сгорания осуществляет привод передних колес, а электродвигатель не работает,
двигатель внутреннего сгорания один осуществляет привод задних колес, электродвигатель работает в режиме генератора,
двигатель внутреннего сгорания осуществляет совместный привод передних и задних колес, а электродвигатель работает в режиме двигателя,
электродвигатель осуществляет привод передних и задних колес и работает в режиме двигателя,
двигатель внутреннего сгорания один осуществляет привод только задних колес, при этом устройство сцепления включено;
электродвигатель работает в режиме двигателя, при этом электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания работают совместно в качестве источников энергии привода.The solution to this problem is also ensured by the fact that the installation with a combined drive and differential connection contains an internal combustion engine acting as a primary source of rotational energy, two front wheels of the vehicle, a transfer case and transmission for transmitting energy to two front wheels and rear wheels, central a transmission shaft for transmitting forces to the rear wheels, a rear differential attached to the central transmission shaft and used to transmit movement on two rear wheels, and an electric motor acting as a secondary source of rotational energy for driving the vehicle, the electric motor having a two-shaft design and comprising a rotating housing that generates a magnetic field and a rotating rotor, the shafts of which are respectively connected to the central transmission shaft and the rear input shaft differential, and a clutch device installed between the rotating body and the rotating rotor of the electric motor for their mechanical connection, while setting um the brake and the control unit that regulates the operation of the clutch and electric motor in the engine and generator mode, and the installation has the ability to work in at least one of the following modes:
the internal combustion engine drives the front wheels, and the electric motor does not work,
one internal combustion engine drives the rear wheels, the electric motor operates in generator mode,
the internal combustion engine drives the front and rear wheels together, and the electric motor operates in engine mode,
the electric motor drives the front and rear wheels and works in engine mode,
one internal combustion engine drives only the rear wheels, with the clutch engaged;
the electric motor operates in engine mode, while the electric motor and the internal combustion engine work together as drive energy sources.

Благодаря двухвальной конструкции электродвигателя и наличию в предлагаемой установке устройства сцепления, а также тормоза и блока управления, регулирующего работу устройства сцепления и электродвигателя в режиме двигателя и генератора, экономичность работы транспортного средства, снабженного этой установкой, существенно повышена. Это достигается благодаря возможности посредством устройства управления управлять электродвигателем при его работе в качестве двигателя при подаче тока и в качестве генератора и при его использовании для запуска двигателя внутреннего сгорания, а также использовать это устройство для обеспечения функции трансмиссии за счет крутящего момента, вызываемого выходным током и для передачи производимой энергии для заряда аккумуляторной батареи благодаря разности скоростей вращения корпуса с магнитным полем и ротора при работе двигателя внутреннего сгорания в автономном режиме. Таким образом, электродвигатель обеспечивает заряд батареи и трансмиссионное соединение, что повышает эффективность двигателя внутреннего сгорания и уменьшает загрязнение окружающей среды. Электродвигатель может работать независимо или совместно с двигателем внутреннего сгорания для создания необходимого крутящего момента. В такого рода установках можно использовать отдельно энергию двигателя внутреннего сгорания и отдельно энергию электродвигателя, либо эти энергии и скорости вращения могут складываться друг с другом, и этот процесс не зависит от соотношения скоростей. Такая установка характеризуется меньшими размерами, а также меньшей стоимостью, чем известные ранее. Due to the twin-shaft design of the electric motor and the presence of the clutch device in the proposed installation, as well as the brake and the control unit that regulates the operation of the clutch device and the electric motor in the engine and generator mode, the efficiency of the vehicle equipped with this installation is significantly increased. This is achieved due to the possibility, by means of a control device, of controlling an electric motor when it is operating as an engine when applying current and as a generator and when using it to start an internal combustion engine, and also to use this device to provide a transmission function due to the torque caused by the output current and for transmitting the generated energy for charging the battery due to the difference in the rotational speeds of the housing with the magnetic field and the rotor during engine operation morning combustion offline. Thus, the electric motor provides battery charge and transmission connection, which increases the efficiency of the internal combustion engine and reduces environmental pollution. The electric motor can operate independently or in conjunction with an internal combustion engine to create the necessary torque. In such installations, it is possible to use separately the energy of the internal combustion engine and separately the energy of the electric motor, or these energies and rotational speeds can add up to each other, and this process does not depend on the ratio of speeds. Such an installation is characterized by smaller dimensions, as well as lower cost than previously known.

В предлагаемой установке центральный блок управления может регулировать работу электродвигателя через устройство коммутации. In the proposed installation, the central control unit can regulate the operation of the electric motor through the switching device.

Кроме того, в предлагаемых установках выходной вал двигателя внутреннего сгорания (или другого источника энергии вращения) соединен с электродвигателем непосредственно либо посредством шестеренчатого редуктора, ремня, цепи или муфты. Электродвигатель представляет собой электромашину щеточную или бесщеточную, переменного или постоянного тока. In addition, in the proposed installations, the output shaft of the internal combustion engine (or other source of rotation energy) is connected to the electric motor directly or by means of a gear reducer, belt, chain or clutch. The electric motor is a brush or brushless electric machine, AC or DC.

Ниже изобретение описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, где в качестве дифференциала используется шестеренчатое устройство,
фиг.2 изображает установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, сформированную посредством электромагнитного устройства с двумя валами,
фиг.3 изображает установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением с каскадной нагрузкой,
фиг.4 изображает установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением с несимметричной односторонней нагрузкой,
фиг.5 изображает установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, сформированную посредством серии двойных шестеренчатых дифференциалов,
фиг.6 изображает установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, которая соединена с двигателем посредством вспомогательного генератора, момент сопротивления которого зависит от уровня нагрузки,
фиг. 6А изображает установку, показанную на фиг.6, в которой в качестве нагрузки используется лишь один выходной вал,
фиг.7 изображает установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, в которой шестерня вспомогательного генератора соединена с первичной шестерней двигателя.The invention is described below with reference to the accompanying drawings, in which:
figure 1 depicts an installation with a combined drive and differential connection, where as a differential gear device is used,
figure 2 depicts an installation with a combined drive and differential connection formed by an electromagnetic device with two shafts,
figure 3 depicts an installation with a combined drive and differential connection with cascade load,
figure 4 depicts an installation with a combined drive and differential connection with an asymmetric one-sided load,
5 depicts an installation with a combined drive and differential connection, formed by a series of double gear differentials,
6 depicts an installation with a combined drive and differential connection, which is connected to the engine by means of an auxiliary generator, the moment of resistance of which depends on the load level,
FIG. 6A depicts the installation shown in FIG. 6, in which only one output shaft is used as a load,
Fig.7 depicts an installation with a combined drive and differential connection, in which the gear of the auxiliary generator is connected to the primary gear of the engine.

На фиг.1 представлена установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, в которой используется шестеренчатый дифференциал. На фиг.1 представлены следующие основные части установки. Figure 1 shows the installation with a combined drive and differential connection, which uses a gear differential. Figure 1 presents the following main parts of the installation.

Первичный источник энергии вращения Р101. Это обычно двигатель внутреннего сгорания, но на практике используются также двигатели внутреннего сгорания, с воздушным и водяным приводом, а также другие источники энергии вращения. Первичный источник энергии вращения имеет тормозное устройство B101, используемое для блокировки выходного вала первичного источника энергии. Первичный источник энергии вращения имеет также устройство PC101 управления мощностью или скоростью вращения (например устройство для изменения расхода топлива в случае использования двигателя внутреннего сгорания), которое может иметь ручной привод или привод от блока CCU101 управления. The primary source of rotational energy is P101. This is usually an internal combustion engine, but in practice, internal combustion engines, with air and water drives, as well as other sources of rotation energy, are also used. The primary source of rotational energy has a brake device B101 used to block the output shaft of the primary energy source. The primary source of rotational energy also has a power or rotational speed control device PC101 (for example, a device for changing fuel consumption in the case of using an internal combustion engine), which may have a manual drive or a drive from the control unit CCU101.

Шестеренчатый дифференциал 100. Он включает центральную шестерню 101 электромагнитного приводного устройства. Дифференциал также имеет внешнюю кольцевую шестерню 102, расположенную на валу первичного источника энергии и свободные окружные шестерни 103, которые присоединены с коаксиальным выходным валом S104. Gear differential 100. It includes a central gear 101 of the electromagnetic drive device. The differential also has an external ring gear 102 located on the shaft of the primary energy source and free peripheral gears 103 that are connected to the coaxial output shaft S104.

Электромагнитное приводное устройство М101. Оно имеет роторы и магнитное поле и при работе может использоваться как электродвигатель при подаче на него энергии или как генератор для зарядки аккумуляторной батареи, когда инерция установки преобразуется в электрическую энергию, или когда часть энергии вращения первичного источника отбирается посредством дифференциала и может использоваться для зарядки батареи. Это устройство, а также внешняя нагрузка совместно являются потребителями мощности двигателя. Путем регулировки подаваемой на батарею мощности это устройство можно регулировать разность скоростей валов источника первичной энергии и нагрузки, особенно когда источником первичной энергии является двигатель. Таким образом, двигатель может работать лучше и осуществлять управление скоростью вала нагрузки. Электромагнитное устройство М101 демпфирует работу двигателя, в котором электромагнитное устройство используется как генератор постоянного тока благодаря использованию инерции внешней нагрузки при торможении, или может использоваться механический тормоз В102, расположенный между корпусом электромагнитное устройства и его ротора. Электромагнитное устройство с вращающимся ротором представляет собой генератор, в котором имеется постоянное магнитное поле или поле, возбуждаемое катушкой, и роторы с немагниченным железным сердечником или с катушками и скользящим проводящим кольцом, который имеет последовательную или шунтовую многократную обмотку и представляет собой синхронный бесщеточный генератор или генератор со ступенчатым возбуждением. Electromagnetic drive unit M101. It has rotors and a magnetic field and during operation can be used as an electric motor when energy is supplied to it or as a generator for charging the battery, when the inertia of the installation is converted into electric energy, or when part of the rotation energy of the primary source is taken out by means of a differential and can be used to charge the battery . This device, as well as the external load, are jointly consumers of engine power. By adjusting the power supplied to the battery, this device can adjust the difference between the speeds of the shafts of the primary energy source and the load, especially when the engine is the primary energy source. In this way, the engine can perform better and control the speed of the load shaft. The electromagnetic device M101 dampens the operation of the engine, in which the electromagnetic device is used as a direct current generator due to the use of inertia of the external load during braking, or the mechanical brake B102 located between the body of the electromagnetic device and its rotor can be used. An electromagnetic device with a rotating rotor is a generator in which there is a constant magnetic field or a field excited by a coil, and rotors with a non-magnetized iron core or with coils and a sliding conductive ring, which has a series or shunt multiple winding and is a synchronous brushless generator or generator with step excitation.

Управляющий элемент D101 электромагнитного приводного устройства. Он может получать команды от блока CCU101 на подачу энергии для управления напряжения и током разряда и заряда между электромагнитным приводным устройством и батареей и управления выходным током якоря. Электромагнитное приводное устройство обеспечивает также магнитное торможение ротора. The control element D101 of the electromagnetic drive device. It can receive commands from the CCU101 to supply energy to control the voltage and discharge current and charge between the electromagnetic drive device and the battery and control the output current of the armature. An electromagnetic drive device also provides magnetic braking of the rotor.

Батарея ВТ101 - любой тип аккумуляторной батареи, которая может осуществлять накопление и расходование электроэнергии. VT101 battery - any type of battery that can store and consume electricity.

Выходной вал S103 обеспечивает формирование выходного крутящего момента для привода нагрузки. При необходимости к нему присоединяется тормоз В103. При работе установки нагрузка может использоваться как механический демпфер самостоятельно или совместно с тормозом В103. The output shaft S103 provides the formation of the output torque for driving the load. If necessary, the brake B103 is attached to it. During installation operation, the load can be used as a mechanical damper independently or in conjunction with the B103 brake.

Блок CCU101 выполнен на интегральных микросхемах, включает элементы генератора и предназначен для ручного или автоматического управления работой установки в соответствии с режимами, представленными в табл. 1, 2. The CCU101 block is made on integrated circuits, includes generator elements and is intended for manual or automatic control of the installation in accordance with the modes presented in the table. 12.

Режимы работы по табл. 1, 2 включают в себя следующие режимы:
F1-A, F1-B, F1-C, F1-D: установка работает с малой выходной нагрузкой.Operating modes according to the table. 1, 2 include the following modes:
F1-A, F1-B, F1-C, F1-D: the unit operates with a low output load.

F2: установка работает с потреблением энергии батареи, электромагнитное приводное устройство работает на нагрузку в режиме электродвигателя. F2: the installation works with battery power consumption, the electromagnetic drive device operates on the load in motor mode.

F3: установка работает с участием двигателя и совместно с электромагнитным приводным устройством в режиме разряда батареи в целях достижения большой выходной мощности. F3: the unit operates with the participation of the engine and in conjunction with the electromagnetic drive device in battery discharge mode in order to achieve a large output power.

F4: установка работает в режиме восприятия механической энергии инерции от нагрузки, электромагнитное приводное устройство работает в режиме генератора и заряжает батарею. F4: the installation operates in the mode of perception of mechanical energy of inertia from the load, the electromagnetic drive device operates in generator mode and charges the battery.

F5: установка работает в режиме привода электромагнитного устройства от двигателя батареи. Время работы в этом режиме может определяться автоматически. F5: the installation operates in the drive mode of the electromagnetic device from the battery motor. Operating time in this mode can be determined automatically.

F6: электромагнитное приводное устройство работает в режиме электродвигателя, потребляя энергию батареи, и используется для запуска двигателя. F6: The electromagnetic drive device operates in electric mode, consuming battery power, and is used to start the engine.

На фиг.2 представлена установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, сформированная с применением двухосного электромагнитного приводного устройства. Figure 2 presents the installation with a combined drive and differential connection, formed using a biaxial electromagnetic drive device.

Выходной вал двигателя внутреннего сгорания непосредственно соединен с входным валом электромагнитного приводного устройства через выходной вал двигателя внутреннего сгорания или через шестеренчатую трансмиссию, ремень, цепь или муфту. Электромагнитное приводное устройство имеет двухвальную конструкцию, валы которых соответственно соединены с вращающимся корпусом, создающим магнитное поле, и вращающимся ротором с возможностью управления устройством управления и выполнять функции электродвигателя при поступлении электрического тока, оно может также использоваться для генерирования электроэнергии и выполнении функции трансмиссии в результате возникающего при выдаче тока момента сопротивления или запускать двигатель и воспринимать энергию инерции при торможении нагрузки, когда двигатель работает автономно или когда двигатель работает совместно с электромагнитным устройством для привода нагрузки. Когда двигатель работает автономно, оно может использоваться как трансмиссионное устройство, при этом соединение вращающегося корпуса, создающего магнитное поле с ротором, может быть магнитным, гидравлическим или механическим, а вращение от вала двигателя может передаваться непосредственно на вал нагрузки. The output shaft of the internal combustion engine is directly connected to the input shaft of the electromagnetic drive device through the output shaft of the internal combustion engine or through a gear transmission, belt, chain or clutch. The electromagnetic drive device has a two-shaft design, the shafts of which are respectively connected to a rotating body that creates a magnetic field, and a rotating rotor with the ability to control the control device and perform the functions of an electric motor when electric current arrives, it can also be used to generate electricity and perform the transmission function as a result of when issuing a current moment of resistance or start the engine and perceive inertia energy during braking load, when the engine operates autonomously, or when the engine operates in conjunction with an electromagnetic device for driving a load. When the engine operates autonomously, it can be used as a transmission device, while the connection of the rotating case creating a magnetic field with the rotor can be magnetic, hydraulic or mechanical, and the rotation from the motor shaft can be transmitted directly to the load shaft.

На фиг.2 обозначены следующие основные элементы. Figure 2 indicates the following basic elements.

Двигатель Р201 внутреннего сгорания, работающий на бензине, дизельным топливе, спирте, газе или водороде. P201 internal combustion engine running on gasoline, diesel, alcohol, gas or hydrogen.

Первичный выходной вал S202 двигателя внутреннего сгорания. The primary output shaft S202 of the internal combustion engine.

Соединительное устройство 203: оно может быть плоским фланцевым соединением, обычнoй муфтой или любым другим соединением типа ось-ось или коаксиальным. Coupling device 203: it may be a flat flange connection, a conventional coupling, or any other axis-axis connection or coaxial.

Вращающийся корпус 204, создающий магнитное поле электромагнитного приводного устройства М201. Это механическая конструкция, имеющая подшипниковые опоры и соединения с выходным валом двигателя при помощи соединительного устройства 203. Соединение может быть выполнено напрямую или посредством трансмиссии, например с помощью шестеренчатого редуктора или ременный или цепной передачи. The rotating housing 204, creating a magnetic field of the electromagnetic drive device M201. This is a mechanical design that has bearing bearings and is connected to the motor output shaft by means of a connecting device 203. The connection can be made directly or by transmission, for example by means of a gear reducer or a belt or chain drive.

Возбуждающая магнитная катушка 205, управляемая блоком CCU221 и питаемая током, полярность и величинa которого управляется с помощью подводящего кольца или другого подводящего ток устройства. Она является частью генератора переменного или постоянного тока с постоянным магнитным полем или бесщеточным синхронным или дифференциальным генератором. Excitation magnetic coil 205, controlled by CCU221 and powered by current, the polarity and magnitude of which is controlled by a supply ring or other current supply device. It is part of an alternating or direct current generator with a constant magnetic field or a brushless synchronous or differential generator.

Изолирующий корпус 206 подводящей ток щетки. The insulating body 206 of the current brush.

Цоколь 207 щеточного устройства. Base 207 of the brush device.

Щетка 209, подводящая ток к якорю. Brush 209, leading current to the armature.

Вращающееся якорное кольцо 210. В случае если электромагнитное приводное устройство представляет собой электромашину, его конструкция может быть цилиндрической или плоской и иметь соответственно верхнее или боковое расположение щеток. Rotating anchor ring 210. If the electromagnetic drive device is an electric machine, its design can be cylindrical or flat and have respectively a top or side arrangement of brushes.

Ротор 211. Он может быть якорем-преобразователем и цилиндрическим якорем постоянного тока, имеющим обычную катушку и железный сердечник с зубцами, или иметь печатную схему или любую другую конструкцию, применяемую в генераторах постоянного или переменного тока. Если конструкция бесщеточная, она может содержать постоянный магнит. The rotor 211. It can be an armature transformer and a cylindrical DC armature having a conventional coil and iron core with teeth, or have a printed circuit or any other design used in direct or alternating current generators. If the structure is brushless, it may contain a permanent magnet.

Выходной вал S212 якорного ротора. Output shaft S212 of the anchor rotor.

Втулка 213, изолирующая подводящие ток кольца. A sleeve 213 insulating the current supply rings.

Кольцо 214, которое подводит ток к якорю и обмотке магнитного поля и отводит ток от них и которое соответственно соединено со щетками и с обоими концами катушки, возбуждающей магнитное поле. Если конструкция бесщеточная, то щетки и посадочные места для щеток могут отсутствовать. Ring 214, which supplies current to the armature and winding of the magnetic field and diverts current from them and which is respectively connected to the brushes and to both ends of the coil exciting the magnetic field. If the design is brushless, then brushes and brush seats may not be available.

Щетка 215, контактирующая с подводящим кольцом. Brush 215 in contact with the inlet ring.

Посадочное место 216 щетки. Seat 216 brushes.

Изолятор 217 посадочного места щетки. Brush Seat Insulator 217.

Магнитный тормоз В101 выходного вала двигателя внутреннего сгорания. Он соединен с валом посредством шпонок или штифтов и осуществляет торможение при подводе энергии. Он может быть заменен на механический тормоз с ручным, воздушным или масляным приводом. Magnetic brake B101 of the output shaft of an internal combustion engine. It is connected to the shaft by means of dowels or pins and provides braking when applying energy. It can be replaced with a mechanical brake with manual, air or oil transmission.

Магнитный тормоз В103 выходного вала электромагнитного приводного устройства. Он соединен с валом посредством штифтов или шпонок и осуществляет торможение при подводе энергии. Он может быть заменен на механический тормоз с ручным, воздушным или масляным приводом. Magnetic brake B103 of the output shaft of the electromagnetic drive device. It is connected to the shaft by means of pins or dowels and brakes when energy is supplied. It can be replaced with a mechanical brake with manual, air or oil transmission.

Аккумуляторная батарея ВТ220. Она может быть батареей любого типа, допускающей заряд и разряд или батареей топливных элементов. VT220 rechargeable battery. It can be any type of battery capable of being charged and discharged, or a fuel cell battery.

Генератор TG1 обратной связи, являющийся датчиком скорости двигателя. Он устанавливается, если это необходимо, на выходной вал двигателя и выдает аналоговый или дискретный сигнал, пропорциональный скорости вращения вала, в результате электрического или магнитного эффекта. Он может быть также подсоединен через повышающую передаточную трансмиссию. Feedback generator TG1, which is an engine speed sensor. It is installed, if necessary, on the output shaft of the engine and generates an analog or discrete signal proportional to the speed of rotation of the shaft, as a result of an electrical or magnetic effect. It can also be connected via an overdrive transmission.

Генератор TG2, контролирующий скорость вращения выходного вала. Он устанавливается, если это необходимо, на выходной вал якоря или на ведомую шестерню, в случаях, когда скорость вала выше скорости ведомой шестерни. Он вырабатывает аналоговый или дискретный сигнал, пропорциональный скорости вращения вала, в результате электрического или магнитного эффекта. TG2 generator controlling the speed of rotation of the output shaft. It is installed, if necessary, on the output shaft of the armature or on the driven gear, in cases where the shaft speed is higher than the speed of the driven gear. It produces an analog or discrete signal proportional to the shaft rotation speed as a result of an electrical or magnetic effect.

Центральный блок CCU221 управления состоит из переключателей, потенциометров, фотоэлектрических датчиков, микрокомпьютера, включая контроля и интерфейс. The central control unit CCU221 consists of switches, potentiometers, photoelectric sensors, a microcomputer, including controls and an interface.

Муфта CL222 между вращающимся корпусом, создающим магнитное поле, и ротором приводится в действие магнитным, гидравлическим или механическим приводом. Когда муфта выключена (положение OFF), магнитное поле и ротор вращают друг друга, когда муфта включена (ON), вращающийся корпус, создающий магнитное поле, и ротор становятся жестко связанными друг с другом. Clutch CL222 between a rotating housing that generates a magnetic field and the rotor is driven by a magnetic, hydraulic or mechanical drive. When the clutch is turned off (OFF position), the magnetic field and the rotor rotate each other, when the clutch is turned on (ON), the rotating body that creates the magnetic field and the rotor become rigidly connected to each other.

К другим вспомогательным устройствам относится регулятор подачи топлива в двигатель, который устанавливается по необходимости и с помощью обратной связи, обеспечиваемой тахогенератором TG1, позволяет работать двигателю с постоянной скоростью при различном уровне нагрузки. Вспомогательный генератор может быть постоянного или переменного тока и получать привод от двигателя с помощью ременной или другой трансмиссионной передачи. Преобразователь напряжения управляет генератором и поддерживает постоянное напряжение заряда батареи на различных режимах работы двигателя. Other auxiliary devices include a regulator for supplying fuel to the engine, which is installed as necessary and using the feedback provided by the TG1 tachogenerator, allows the engine to operate at a constant speed at various load levels. The auxiliary generator can be direct or alternating current and receive drive from the engine using a belt or other transmission. The voltage converter controls the generator and maintains a constant battery charge voltage in various engine operating modes.

На фиг. 3 представлена установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением и с каскадной нагрузкой. In FIG. Figure 3 shows a unit with a combined drive and differential connection and with cascade loading.

На фиг.3 показаны следующие основные элементы. Figure 3 shows the following basic elements.

Источник 300 первичной энергии вращения - двигатель внутреннего сгорания. The source of primary rotation energy 300 is an internal combustion engine.

Нагрузка W301 - два блока переднеприводных колес или другая нагрузка. W301 load - two front wheel drive blocks or another load.

Устройство М302 центральной раздаточной коробки, трансмиссии и передачи нагрузки на передние колеса (включая ручную или автоматическую коробку передач для традиционной переднеприводной схемы). Кроме передней нагрузки имеется вал S301 передачи усилия на задние колеса (аналогичный валу, присутствующему в схеме с четырьмя ведущими колесами). Он характеризуется наличием управляемого бока CL301 сцепления, расположенного между центральным валом и задним шестеренчатым дифференциалом, таким образом, чтобы передавать вращающий момент от первичного источника энергии вращения к заднему дифференциалу или от заднего дифференциала на передний привод, или дополнять вращающий момент одного вращающим моментом другого. Сцепление может быть с ручным, гидравлическим, механическим или электромагнитным приводом. The M302 device of the central transfer case, transmission and load transfer to the front wheels (including a manual or automatic transmission for a traditional front-wheel drive scheme). In addition to the front load, there is a shaft S301 for transmitting force to the rear wheels (similar to the shaft present in the four-wheel drive circuit). It is characterized by the presence of a controlled clutch side CL301 located between the central shaft and the rear gear differential, in such a way as to transmit torque from the primary source of rotational energy to the rear differential or from the rear differential to the front drive, or to supplement the torque of one torque with another. The clutch can be manual, hydraulic, mechanical or electromagnetic.

Задний шестеренчатый дифференциал 310 включает малую шестерню 301, которая получает вращающий момент от блока сцепления и передает его на большую шестерню 302, которая связана с двумя дифференциальными шестернями 323, 324, которые соответственно связаны с выходными шестернями 303, 304 и нагрузкой W310, W311, приводимой во вращение соответствующими валами. Большая шестерня 302 входит в зацепление с двумя малыми шестернями, связанными с двумя источниками энергии. Передняя малая шестерня 301 передает момент от первичного источника энергии через блок CL301 сцепления, малая шестерня 305, расположенная в задней части, связана с электромагнитным приводным устройством М301. The rear gear differential 310 includes a small gear 301, which receives torque from the clutch unit and transfers it to a large gear 302, which is connected to two differential gears 323, 324, which are respectively associated with the output gears 303, 304 and the load W310, W311 driven in rotation with the corresponding shafts. The large gear 302 engages with two small gears associated with two energy sources. The front small gear 301 transmits the moment from the primary energy source through the clutch unit CL301, the small gear 305 located in the rear is connected to the electromagnetic drive device M301.

Электромагнитное приводное устройство М301 выполнено в виде приводного электродвигателя, имеющего якорь постоянного или переменного тока, соединенный с малой шестерней 305, которая входит в зацепление с большой шестерней 302 шестеренчатого дифференциала. Если в качестве двигателя выбрана электромашина, способная воспринимать механическую энергию вращению и преобразовывать ее в электрическую энергию, то она может служить демпферным устройством при воспроизводстве энергии. Устройство М301 имеет особенность, заключающуюся в том, что чем меньше нагрузка, тем больше скорость вращения. По конструкции это генератор переменного или постоянного тока щеточный или бесщеточный с изменением тока в соответствии с уровнем нагрузки, обеспечивающий описанный далее режим работы F14, когда для увеличения крутящего момента оба источника энергии работают совместно. The electromagnetic drive device M301 is made in the form of a drive motor having an AC or DC armature connected to a small gear 305, which engages with a large gear differential gear 302. If an electric machine is selected as the engine, which is capable of perceiving mechanical energy to rotation and converting it into electrical energy, then it can serve as a damper device for energy reproduction. The M301 device has the feature that the smaller the load, the greater the rotation speed. By design, it is a brushless or brushless alternating current or alternating current generator with a change in current in accordance with the load level, providing the F14 operating mode described below, when both power sources work together to increase the torque.

Центральный блок CCU301 управления включает в себя генератор и электронное твердотельные элементы и управляет уровнем нагрузки (состоянием топливного регулятора) и состоянием привода (скоростью вращения) для того, чтобы управлять электромагнитным приводным устройством для включения его в режим генератора или двигателя или отключения. Блок CCU301 управляет также блоком CL301 сцепления. The central control unit CCU301 includes a generator and electronic solid state elements and controls the load level (state of the fuel regulator) and the state of the drive (speed of rotation) in order to control the electromagnetic drive device to turn it on in generator or engine mode or off. The CCU301 also controls the clutch.

Система в дополнение к указанным выше может иметь следующие режимы работы:
F11 - первичный источник энергии осуществляет привод передних колес, в этот момент блок CL301 отключен.The system in addition to the above may have the following modes of operation:
F11 - the primary energy source drives the front wheels; at this moment, the CL301 block is turned off.

F12 - первичный источник энергии осуществляет привод передних колес и в то же время передает крутящий момент на задний дифференциал, блок CL301 отключен. F12 - the primary source of energy drives the front wheels and at the same time transmits torque to the rear differential, block CL301 is turned off.

F13 - первичный источник энергии передает вращающий момент только заднему дифференциалу, блок CL301 отключен, механизм М302 привода передних колес отключен. F13 - the primary energy source transmits torque only to the rear differential, the CL301 block is disabled, the front wheel drive mechanism M302 is disabled.

F14 - электромагнитное приводное устройство М301 и первичный источник энергии осуществляют привод всей нагрузки, блок CL301 включен. F14 - the M301 electromagnetic drive device and the primary energy source drive the entire load, the CL301 unit is turned on.

F15 - электромагнитное приводное устройство М301 передает вращающий момент на задний дифференциал, блок CL301 отключен. F15 - the electromagnetic drive device M301 transmits torque to the rear differential, block CL301 is turned off.

F16 - электромагнитное приводное устройство М301 передает вращение на шестеренчатый дифференциал и на механизм привода передних колес, блок CL301 включен. F16 - the M301 electromagnetic drive device transmits rotation to the gear differential and to the front wheel drive mechanism, the CL301 unit is turned on.

На фиг. 3A представлен другой вариант вышеописанной конструкции. Вместо двух выходных валов заднего шестеренчатого дифференциала имеется один. Устройство М301 с одной стороны присоединяется к выходному валу шестеренчатого дифференциала, с другой - к нагрузке. В этом случае установка работает аналогично установке, представленной на фиг.2, но в дополнение в целях демпфирования используется реверсный момент, возникающий при генерации электроэнергии. В этих целях к устройству М301 может быть присоединен тормоз В301 для управления вращением вала нагрузки. В этом случае блок сцепления между центральным валом и дифференциалом может отсутствовать. Устройство М301 и тормоз В301 управляются с помощью блока CCU302 и при смене направления движения задний привод выполняет роль переднего. In FIG. 3A shows another embodiment of the above construction. Instead of two output shafts of the rear gear differential, there is one. The M301 device, on the one hand, is connected to the output shaft of the gear differential, and on the other, to the load. In this case, the installation works similarly to the installation shown in figure 2, but in addition, for the purpose of damping, the reverse moment arising from the generation of electricity is used. To this end, a brake B301 can be attached to the M301 device to control the rotation of the load shaft. In this case, the clutch unit between the central shaft and the differential may not be present. The M301 device and the B301 brake are controlled using the CCU302 unit and when changing the direction of movement, the rear-wheel drive acts as a front-wheel drive.

На фиг.4 представлена конструкция установки с комбинированным приводом и дифференциальным соединением и с каскадной нагрузкой. Первичный источник энергии вращения осуществляет привод передней нагрузки и приводит во вращение один из валов электромагнитного приводного устройства, другой вал которого связан с задней нагрузкой посредством трансмиссионного устройства или шестеренчатого дифференциала. Figure 4 presents the design of the installation with a combined drive and differential connection and with cascade load. The primary source of rotational energy drives the front load and rotates one of the shafts of the electromagnetic drive device, the other shaft of which is connected to the rear load by means of a transmission device or a gear differential.

На фиг.4 представлены следующие элементы. Figure 4 presents the following elements.

Первичный источник 400 энергии или двигатель внутреннего сгорания. The primary source of energy 400 or an internal combustion engine.

Передняя нагрузка W401 или два переднеприводных колеса и соответственно нагрузка, возникающая при движении по земле, или другая нагрузка. The front load is W401 or two front-wheel drive wheels and, accordingly, the load that occurs when driving on the ground, or another load.

Устройство М402 центральной раздаточной коробки, трансмиссии и передачи усилий на переднюю нагрузку (включая автоматическую или ручную коробку передач, традиционную для переднеприводной схемы). Кроме передней нагрузки имеется вал S401 передачи усилия на задние колеса (аналогичный валу, присутствующему в схеме с четырьмя ведущими колесами). Оно характеризуется наличием управляемого блока В401 сцепления, расположенного между центральным валом и корпусом переднего моста, таким образом, чтобы управляться блоком CCU401. The M402 device of the central transfer case, transmission and transmission of forces to the front load (including an automatic or manual transmission, traditional for a front-wheel drive scheme). In addition to the front load, there is a shaft S401 for transmitting force to the rear wheels (similar to the shaft present in the four-wheel drive circuit). It is characterized by the presence of a controlled clutch unit B401 located between the central shaft and the front axle housing, so as to be controlled by the CCU401.

Электромагнитное приводное устройство М401 имеет двухвальную конструкцию, включающую вращающийся корпус, создающий магнитное поле, и вращающийся ротор, валы которых соответственно соединены с центральным валом трансмиссии и входным валом заднего шестеренчатого дифференциала 401, таким образом, чтобы осуществлять дифференциальный привод на обе стороны. Устройство CL402 сцепления, управляемое блоком CCU401, установлено между вращающимся корпусом, создающим магнитное поле, и вращающимся ротором, и позволяет осуществлять их механическое соединение. The M401 electromagnetic drive device has a two-shaft design, including a rotating body that creates a magnetic field, and a rotating rotor, the shafts of which are respectively connected to the central transmission shaft and the input gear of the rear gear differential 401, so as to implement differential drive on both sides. The clutch device CL402, controlled by the CCU401, is installed between the rotatable casing, creating a magnetic field, and the rotary rotor, and allows for their mechanical connection.

Электромагнитное устройство характеризуется тем, что чем меньше нагрузка, тем больше скорость. Конструкция представляет собой электромашину с последовательной или многократной обмоткой или управляемый по току генератор переменного или постоянного тока, щеточный или бесщеточный, с изменением управляемой величины тока в соответствии с уровнем нагрузки, обеспечивающий описанный далее режим работы F14, когда для увеличения крутящего момента оба источника энергии работают совместно. Управление осуществляется с помощью блока CCU401, который переводит электромагнитное приводное устройство в режим двигателя или генератора, оно также управляет устройством D401 коммутации в соответствии с программой и рабочим состоянием первичного источника 400 энергии вращения. An electromagnetic device is characterized in that the smaller the load, the greater the speed. The design is an electric machine with sequential or multiple windings or a current-controlled alternating or direct current generator, brush or brushless, with a change in the controlled current value in accordance with the load level, providing the F14 operation mode described below, when both energy sources are working to increase the torque together. The control is carried out using the CCU401, which puts the electromagnetic drive device into engine or generator mode, it also controls the switching device D401 in accordance with the program and the operating state of the primary source of rotation energy 400.

Установка в дополнение к указанным выше может иметь следующие режимы работы:
F21 - первичный источник энергии вращения осуществляет привод передней нагрузки, электромагнитное приводное устройство М401 не работает.Installation in addition to the above may have the following operating modes:
F21 - the primary source of rotational energy drives the front load, the electromagnetic drive device M401 does not work.

F22 - первичный источник энергии вращения осуществляет привод только задней нагрузки, электромагнитное приводное устройство работает в режиме генерации энергии, устройство CL402 включено, привод М402 на передние колеса отключен. F22 - the primary source of rotational energy drives only the rear load, the electromagnetic drive device operates in power generation mode, the CL402 is turned on, the M402 front-wheel drive is turned off.

F23 - первичный источник энергии вращения осуществляет привод передней и задней нагрузки одновременно, электромагнитное приводное устройство М401 работает в режиме электродвигателя. F23 - the primary source of rotational energy drives the front and rear loads simultaneously, the electromagnetic drive device M401 operates in electric motor mode.

F24 - первичный источник энергии вращения осуществляет привод задних колес, электромагнитное устройство работает в режиме электродвигателя, тормоз В401 включен. F24 - the primary source of rotational energy drives the rear wheels, the electromagnetic device operates in electric motor mode, the B401 brake is applied.

F25 - электромагнитное приводное устройство осуществляет привод на переднюю и заднюю нагрузку и работает в режиме электродвигателя. F25 - The electromagnetic drive device drives the front and rear loads and operates in electric motor mode.

На фиг. 5 представлена установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, сформированная последовательностью двойных шестеренчатых дифференциалов. In FIG. Figure 5 shows a unit with a combined drive and differential connection formed by a sequence of double gear differentials.

Первая шестерня дифференциала приводится в движение входным валом, вторая шестерня дифференциала приводится в движение электромагнитным приводом устройством М401. Вращение выходного вала зависит от разности скоростей вращения двух приводных шестерен и, кроме того, сам выходной вал имеет дифференциальный выход. The first differential gear is driven by the input shaft, the second differential gear is driven by an electromagnetic drive device M401. The rotation of the output shaft depends on the difference in the rotational speeds of the two drive gears and, in addition, the output shaft itself has a differential output.

Устройство включает в себя следующие элементы. The device includes the following elements.

Первичный источник Р501 энергии вращения - это двигатель внутреннего сгорания или любой другой источник энергии вращения. The primary source of rotation energy P501 is an internal combustion engine or any other source of rotation energy.

Входной вал S501. Он соединен с валом первичного источника энергии вращения и приводит в движение малую шестерню 502 и входящую с ней в зацепление большую шестерню 503. Input shaft S501. It is connected to the shaft of the primary source of rotation energy and drives the small gear 502 and the large gear 503 that engages with it.

Большая шестерня 503 приводится во вращение малой шестерней 502 и вращает рамку 530 с осями вращения дифференциальных шестерен 504, 505 первой ступени дифференциала, которые совместно приводят во вращение шестерню 506 второй ступени дифференциала в соответствии с разностью скоростей шестерен 504, 505. The large gear 503 is driven into rotation by the small gear 502 and rotates the frame 530 with the axes of rotation of the differential gears 504, 505 of the first differential stage, which together drive the gear 506 of the second differential stage in accordance with the speed difference of the gears 504, 505.

Вторая дифференциальная шестерня 506 соединена со второй большой входной шестерней 507, которая входит в зацепление со второй малой входной шестерней 508, получающей правое или левое вращение от электромагнитного приводного устройства М509 или, наоборот, малая входная шестерня 508 приводит во вращение электромагнитное приводное устройство М509, которое работает в этом случае как генератор. The second differential gear 506 is connected to the second large input gear 507, which engages with the second small input gear 508, which receives right or left rotation from the electromagnetic drive device M509 or, conversely, the small input gear 508 drives the electromagnetic drive device M509, which works in this case as a generator.

Дифференциальная шестерня 510 с помощью рамки 531 приводит во вращение дифференциальные шестерни 511, 512 второй ступени дифференциала и затем шестерни 513, 514, связанные с выходными валами S515, S516 для обеспечения дифференциального выхода. The differential gear 510, by means of the frame 531, drives the differential gears 511, 512 of the second differential stage and then the gears 513, 514 connected to the output shafts S515, S516 to provide a differential output.

Электромагнитное приводное устройство М509 характеризуется тем, что чем меньше нагрузка, тем больше скорость. По конструкции это генератор с последовательной или многократной обмоткой или управляемый по току генератор постоянного или переменного тока, щеточный или бесщеточный. В целях повышения крутящего момента он снабжен тормозом CL519, который может быть во включенном или выключенном состоянии. The M509 electromagnetic drive unit is characterized in that the lower the load, the greater the speed. By design, it is a generator with sequential or multiple windings or a current-controlled alternator or alternating current generator, brush or brushless. In order to increase the torque, it is equipped with a CL519 brake, which can be on or off.

Тормоз В518 находится в неподвижном корпусе установки на входном конце первичного источника энергии между большой шестерней 503 и корпусом 500. The brake B518 is located in the stationary housing of the installation at the input end of the primary energy source between the large gear 503 and the housing 500.

Устройство D517 коммутации получает команды от устройства CCU520 управления и переключает электромагнитное приводное устройство в режим электродвигателя или генератора или путем регулирования тока между батареей ВТ521 и электромагнитным приводным устройством М509 помогает увеличивать момент вращения на нагрузке или путем управления электромагнитным приводным устройством обеспечивает подачу тока заряда на батарею В521 для демпфирования электромагнитного приводного устройства. The switching device D517 receives commands from the control device CCU520 and switches the electromagnetic drive device to the electric motor or generator mode or by adjusting the current between the BT521 battery and the M509 electromagnetic drive device helps to increase the torque at the load or by controlling the electromagnetic drive device provides a charge current to the B521 battery for damping an electromagnetic drive device.

Центральный блок CCU520 управления состоит из генератора и твердотельных элементов электроники и задает уровень нагрузки (например, состояние топливного регулятора) и состояние привода (например, скорость вращения) для того, чтобы управлять электромагнитным устройством, для включения его в режим генератора или электродвигателя или его отключения. Блок CCU520 включает или выключает тормозные устройства CL519 и В518 в следующих случаях. The central control unit CCU520 consists of a generator and solid-state electronics and sets the load level (for example, the state of the fuel regulator) and the state of the drive (for example, rotational speed) in order to control the electromagnetic device, to turn it on or off or to turn off the generator or electric motor . The CCU520 will enable or disable the CL519 and B518 brake devices in the following cases.

1. Электромагнитное приводное устройство работает на нагрузку или работает в режиме генератора при торможении нагрузки, в это время тормоз В518 включен. 1. The electromagnetic drive device operates on a load or operates in generator mode when the load is braked, at which time the B518 brake is applied.

2. Первичный источник энергии вращения приводит нагрузку во вращение, в это время тормоз CL301 включен. 2. The primary source of rotational energy drives the load into rotation, at which time the CL301 brake is applied.

3. Первичный источник энергии вращения и электромагнитное приводное устройство совместно работают на нагрузку, в это время тормоз В518 и тормоз CL301 выключены. 3. The primary source of rotational energy and the electromagnetic drive device work together on the load, at which time the brake B518 and brake CL301 are turned off.

На фиг. 6 представлена установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, которая соединена с двигателем посредством вспомогательной электрической машины, момент сопротивления которой зависит от уровня нагрузки. Устройство характеризуется тем, что чем меньше нагрузка, тем больше скорость. Конструктивно это электрическая машина переменного или постоянного тока, щеточная или бeсщеточная или с серией пазов, шунтирующих пазов, или с управлением током, включая управление постоянным током и с изменением в соответствии с уровнем нагрузки. In FIG. 6 shows an installation with a combined drive and differential connection, which is connected to the engine by means of an auxiliary electric machine, the moment of resistance of which depends on the level of load. The device is characterized in that the smaller the load, the greater the speed. Structurally, it is an AC or DC electric machine, brush or brushless, or with a series of grooves, shunt grooves, or with current control, including DC control and with a change in accordance with the load level.

Установка включает следующие элементы. Installation includes the following items.

Источник энергии вращения, выполненный в виде двигателя или другого источника энергии. Между ним и входным валом S601 расположено устройство сцепления или другая шестеренчатая трансмиссия, выполненная с возможностью выключения. A rotational energy source made in the form of an engine or other energy source. Between it and the input shaft S601 is a clutch device or other gear transmission, made with the possibility of shutdown.

Входной вал S601 получает вращение от двигателя или другого источника энергии вращения, и его малая шестерня 602 входит в зацепление с большой шестерней 603. The input shaft S601 receives rotation from a motor or other source of rotation energy, and its small gear 602 is engaged with the large gear 603.

Входная большая шестерня 603 входит с шестернями 605, 615 дифференциала и малой шестерней 604, которая получает энергию вращения от устройства М610. The input large gear 603 is included with the differential gears 605, 615 and the small gear 604, which receives rotational energy from the device M610.

Левая шестерня 606 дифференциала передает вращение на левый выходной вал S608. The left differential gear 606 transmits rotation to the left output shaft S608.

Правая шестерня 607 дифференциала передает вращение на правый выходной вал S609. The right differential gear 607 transmits rotation to the right output shaft S609.

Вспомогательный генератор М610 связан с коммутационным устройством D611, которое управляется от блока CCU620 и обеспечивает в соответствии с условиями работы следующие функции. The auxiliary generator M610 is connected to a switching device D611, which is controlled by the CCU620 and provides the following functions in accordance with the operating conditions.

1. Батарея ВТ612 подает энергию на электромагнитное приводное устройство. 1. The VT612 battery supplies power to the electromagnetic drive device.

2. Электромагнитное приводное устройство используется в качестве генератора для зарядки батареи. 2. An electromagnetic drive device is used as a generator to charge the battery.

3. Режим холостого хода. Устройство характеризуется тем, что чем меньше нагрузка, тем больше скорость. Конструктивно это генератор переменного или постоянного тока, щеточный или бесщеточный с увеличением тока в соответствии с уровнем нагрузки для увеличения момента вращения. 3. Idling mode. The device is characterized in that the smaller the load, the greater the speed. Structurally, it is an alternating or direct current generator, brush or brushless with increasing current in accordance with the load level to increase the torque.

Устройство D611 коммутации управляется блоком CCU620 и состоит из элементов генератора и электронных цепей. The switching device D611 is controlled by the CCU620 and consists of generator elements and electronic circuits.

Блок CCU620 подает команды управления на устройство D611 в соответствии с общими задачами установки и условиями работы (скоростью вращения, расходом топлива и т.д.). The CCU620 sends control commands to the D611 in accordance with the general installation tasks and operating conditions (speed, fuel consumption, etc.).

Аккумуляторная батарея ВТ612 - любой тип батареи, которая может осуществлять процессы заряда и разряда. A VT612 rechargeable battery is any type of battery that can carry out charge and discharge processes.

Благодаря такому выполнению данная установка является более полезной и более эффективной установкой с комбинированным источником энергии. Электромагнитное приводное устройство может быть присоединено к первичному валу двигателя, и с помощью элементов трансмиссии оно может работать в следующих режимах. Thanks to this embodiment, this installation is a more useful and more efficient installation with a combined energy source. An electromagnetic drive device can be connected to the input shaft of the engine, and with the help of transmission elements it can operate in the following modes.

Первичный источник энергии отключен (сцепление или трансмиссии выключены). Электромагнитное приводное устройство потребляет энергию батареи и работает в режиме двигателя. Primary power source is off (clutch or transmissions off). The electromagnetic drive device consumes battery power and operates in motor mode.

Первичный источник энергии подключен и работает совместно с электромагнитным приводным устройством, которое используется для регулирования тока и дополнительного крутящего момента. The primary energy source is connected and works in conjunction with an electromagnetic drive device, which is used to control current and additional torque.

Первичный источник вращает электромагнитное приводное устройство, которое не подключено к нагрузке. The primary source rotates an electromagnetic drive device that is not connected to the load.

Дополнительно устройство выполняет следующие функции. Additionally, the device performs the following functions.

Если внешняя нагрузка невелика или возникает необходимость в уменьшении скорости, вспомогательный генератор вырабатывает энергию для заряда батареи и играет роль механического демпфера. Выходная нагрузка установки может приводиться во вращение выходным валом так, как показано на фиг.6А. Здесь представлена конструкция, отличающаяся от представленной на фиг.6 тем, что выходная нагрузка приводится в движение одиночным валом и большая шестерня 603 напрямую соединена с входным валом S601, первичная дифференциальная шестерня отсутствует, а вспомогательный генератор М610 использует вторую малую шестерню 604 для соединения с большой шестерней 603. If the external load is small or there is a need to reduce speed, the auxiliary generator generates energy to charge the battery and plays the role of a mechanical damper. The output load of the installation can be driven into rotation by the output shaft as shown in FIG. 6A. Here, a design is presented that differs from that shown in FIG. 6 in that the output load is driven by a single shaft and the large gear 603 is directly connected to the input shaft S601, the primary differential gear is missing, and the auxiliary generator M610 uses a second small gear 604 to connect to the large gear 603.

Кроме того, как показано на фиг. 7 в установке может использоваться шестеренчатое соединение выходного вала первичного источника мощности с валом вспомогательной электромашины, которое образует таким образом установку с комбинированным приводом и дифференциальным соединением. Между двигателем Р702 и выходной большой шестерней имеется блок CL705 сцепления. Если выходной вал двигателя и вспомогательная электромашина имеют блок CL706 сцепления (или коробку передач со сцеплением) и выходной вал S707 отключен, вспомогательная электромашина может запускать двигатель или двигатель может вращать вал электромашины, используя ее как генератор для зарядки батареи. Установка имеет устройство D711 коммутации, управляемое с помощью блока CCU720 и управляющее электромашиной. Оно включает в себя элементы электрической машины и твердотельные электронные схемы. Установка имеет также блок CCU620, который выдает сигналы управления на коммутатор D611 в соответствии с задачами, стоящими перед установкой и условиями работы (скорость вращения, расход топлива и др.). Установка имеет также аккумуляторную батарею ВТ612, которая может накапливать и расходовать энергию; это может быть батарея любого типа, способная осуществлять заряд и разряд. In addition, as shown in FIG. 7, the installation may use a gear connection of the output shaft of the primary power source to the shaft of the auxiliary electric machine, which thus forms an installation with a combined drive and differential connection. Between the P702 engine and the large output gear, there is a clutch unit CL705. If the engine output shaft and the auxiliary electric machine have a clutch unit CL706 (or clutch gearbox) and the output shaft S707 is disabled, the auxiliary electric machine can start the engine or the engine can rotate the electric machine shaft, using it as a generator to charge the battery. The installation has a switching device D711, controlled by a CCU720 unit and controlling an electric machine. It includes elements of an electric machine and solid-state electronic circuits. The installation also has a CCU620 unit that provides control signals to the D611 switch in accordance with the tasks facing the installation and operating conditions (speed, fuel consumption, etc.). The installation also has a VT612 battery, which can accumulate and consume energy; it can be any type of battery capable of charging and discharging.

Установка снабжена вспомогательной электромашиной М701, характеризующейся тем, что чем меньше нагрузка, тем больше скорость. Конструктивно она представляет собой машину с последовательной или многократной обмоткой, или управляемую по току машину постоянного или переменного тока, щеточную или бесщеточную, с увеличением тока в соответствии с уровнем нагрузки для увеличения крутящего момента, и имеет шестерню 703, соединенную с большой шестерней 704. The installation is equipped with an auxiliary electric machine M701, characterized in that the smaller the load, the greater the speed. Structurally, it is a machine with sequential or multiple windings, or a current-controlled machine of direct or alternating current, brush or brushless, with increasing current in accordance with the load level to increase torque, and has a gear 703 connected to a large gear 704.

Установка с комбинированным приводом может быть использована для привода автомобилей, кораблей и других средств передвижения с комбинированной энергоустановкой. Представленные на фиг.1-7, конструкции иллюстрируют различные формы выполнения предлагаемой установки с комбинированным приводом и дифференциальным соединением. Для практического использования могут быть выбраны любые подходящие части. Installation with a combined drive can be used to drive cars, ships and other vehicles with a combined power plant. Presented in figures 1-7, the designs illustrate various forms of implementation of the proposed installation with a combined drive and differential connection. For practical use, any suitable parts may be selected.

Claims (9)

1. Установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, содержащая двигатель внутреннего сгорания, действующий как первичный источник энергии вращения, два передних колеса транспортного средства, устройство раздаточной коробки и трансмиссии для передачи энергии на два передних колеса и задние колеса, центральный вал передачи усилия на задние колеса, задний дифференциал, служащий для передачи движения на два задних колеса, и электродвигатель, действующий как вторичный источник энергии вращения для привода транспортного средства, отличающаяся тем, что электродвигатель имеет возможность работать в режиме генератора и осуществлять привод заднего дифференциала посредством управляемого блока сцепления, расположенного между центральным валом и задним дифференциалом с возможностью регулирования передачи энергии от двигателя внутреннего сгорания на задний дифференциал и энергии вращения, вырабатываемой электродвигателем, от заднего дифференциала на два передних колеса,
а задний дифференциал содержит приводимую в движение центральным валом шестерню и приводимую ею во вращение большую шестерню, две дифференциальные шестерни, приводимые во вращение большой шестерней и в свою очередь осуществляющие привод каждого заднего колеса, и малую шестерню, приводимую во вращение большой шестерней и присоединенную к электродвигателю, причем вращательное движение, полученное задним дифференциалом, передается на электродвигатель, который вырабатывает электрический ток, а также установка содержит центральный блок управления, включающий генератор и электронный твердотельный элемент и регулирующий работу электродвигателя в режиме двигателя, генератора, или отключения, а также регулирующий работу блока сцепления, как включенного в цепь в режимах, когда двигатель внутреннего сгорания осуществляет совместный привод передних колес и заднего дифференциала, или когда электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания осуществляют совместный привод передних и задних колес, или когда электродвигатель один осуществляет привод передних колес и заднего дифференциала, так и отключенного из цепи, когда двигатель внутреннего сгорания осуществляет привод только передних колес или когда электродвигатель осуществляет привод только заднего дифференциала.1. Installation with a combined drive and differential connection, comprising an internal combustion engine acting as a primary source of rotational energy, two front wheels of the vehicle, a transfer case and transmission device for transmitting energy to two front wheels and rear wheels, a central shaft for transmitting forces to the rear wheels, a rear differential, which serves to transmit movement to two rear wheels, and an electric motor acting as a secondary source of rotation energy for driving a transport vehicle o means, characterized in that the electric motor has the ability to operate in generator mode and drive the rear differential by means of a controlled clutch located between the central shaft and the rear differential with the ability to control the transfer of energy from the internal combustion engine to the rear differential and the rotation energy generated by the electric motor, from the rear differential to two front wheels,
and the rear differential contains a gear driven by a central shaft and driven by a large gear, two differential gears driven by a large gear and, in turn, driven by each rear wheel, and a small gear driven by a large gear and connected to an electric motor moreover, the rotational movement obtained by the rear differential is transmitted to an electric motor that generates electric current, and the installation also includes a central unit control, including a generator and an electronic solid-state element and regulating the operation of the electric motor in the engine, generator, or shutdown mode, as well as regulating the operation of the clutch unit, as included in the circuit in the modes when the internal combustion engine drives the front wheels and the rear differential, or when the electric motor and the internal combustion engine drive the front and rear wheels together, or when the electric motor alone drives the front wheels and the rear ifferentsiala and disconnected from the circuit when the internal combustion engine drives the front wheels or only when the electric motor drives the rear differential alone. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок сцепления выполнен с ручным приводом. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the clutch unit is made with a manual drive. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок сцепления выполнен с гидравлическим приводом. 3. Installation according to claim 1, characterized in that the clutch unit is made with a hydraulic drive. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок сцепления выполнен с механическим приводом. 4. Installation according to claim 1, characterized in that the clutch unit is made with a mechanical drive. 5. Установка по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что раздаточная коробка выполнена с ручным управлением. 5. Installation according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the transfer case is made with manual control. 6. Установка по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что раздаточная коробка выполнена с автоматическим управлением. 6. Installation according to any one of paragraphs.1 to 4, characterized in that the transfer case is made with automatic control. 7. Установка по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что электродвигатель расположен за задним дифференциалом. 7. Installation according to any one of paragraphs.1 to 6, characterized in that the electric motor is located behind the rear differential. 8. Установка с комбинированным приводом и дифференциальным соединением, содержащая двигатель внутреннего сгорания, действующий как первичный источник энергии вращения, два передних колеса транспортного средства, устройство раздаточной коробки и трансмиссии для передачи энергии на два передних колеса и задние колеса, центральный вал трансмиссии для передачи усилий на задние колеса, задний дифференциал, присоединенный к центральному валу трансмиссии и служащий для передачи движения на два задних колеса, и электродвигатель, действующий как вторичный источник энергии вращения для привода транспортного средства, отличающаяся тем, что электродвигатель имеет двухвальную конструкцию и содержит вращающийся корпус, создающий магнитное поле, и вращающийся ротор, валы которых соответственно соединены с центральным валом трансмиссии и входным валом заднего дифференциала, и устройство сцепления, установленное между вращающимся корпусом и вращающимся ротором электродвигателя для их механического соединения, при этом установка содержит тормоз и блок управления,
регулирующий работу устройства сцепления и электродвигателя в режиме двигателя и генератора, а установка имеет возможность работать по меньшей мере в одном из следующих режимов: двигатель внутреннего сгорания осуществляет привод передних колес, а электродвигатель не работает, двигатель внутреннего сгорания один осуществляет привод задних колес, электродвигатель работает в режиме генератора, двигатель внутреннего сгорания осуществляет совместный привод передних и задних колес, а электродвигатель работает в режиме двигателя, электродвигатель осуществляет привод передних и задних колес и работает в режиме двигателя, двигатель внутреннего сгорания один осуществляет привод только задних колес, при этом устройство сцепления включено, электродвигатель работает в режиме двигателя, при этом электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания работают совместно в качестве источников энергии привода.8. Installation with a combined drive and differential connection, comprising an internal combustion engine acting as a primary source of rotational energy, two front wheels of a vehicle, a transfer case and transmission device for transmitting energy to two front wheels and rear wheels, a central transmission shaft for transmitting forces on the rear wheels, a rear differential connected to the central shaft of the transmission and used to transmit movement to the two rear wheels, and an electric motor acting as a secondary source of rotational energy for driving a vehicle, characterized in that the electric motor has a two-shaft design and includes a rotating body that creates a magnetic field, and a rotating rotor, the shafts of which are respectively connected to the transmission central shaft and the rear differential input shaft, and a clutch mounted between the rotating housing and the rotating rotor of the electric motor for their mechanical connection, while the installation contains a brake and a control unit,
regulating the operation of the clutch device and the electric motor in the engine and generator mode, and the installation has the ability to work in at least one of the following modes: the internal combustion engine drives the front wheels, and the electric motor does not work, the internal combustion engine drives the rear wheels alone, the electric motor works in generator mode, the internal combustion engine drives the front and rear wheels together, and the electric motor operates in engine mode, electric the engine drives the front and rear wheels and operates in the engine mode, the internal combustion engine drives only the rear wheels, the clutch is engaged, the electric motor operates in the engine mode, and the electric motor and the internal combustion engine work together as drive energy sources. 9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что центральный блок управления регулирует работу электродвигателя через устройство коммутации. 9. Installation according to claim 8, characterized in that the central control unit regulates the operation of the electric motor through the switching device.

Images