RU2606652C1 - Vehicle with combined power plant transmission gearbox connective and transforming device - Google Patents
Vehicle with combined power plant transmission gearbox connective and transforming device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2606652C1 RU2606652C1 RU2015139944A RU2015139944A RU2606652C1 RU 2606652 C1 RU2606652 C1 RU 2606652C1 RU 2015139944 A RU2015139944 A RU 2015139944A RU 2015139944 A RU2015139944 A RU 2015139944A RU 2606652 C1 RU2606652 C1 RU 2606652C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- clutch
- torque
- drive
- friction clutch
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/02—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of clutch
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
- B60K17/348—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
- B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
- B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
- F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
- F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
- F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Structure Of Transmissions (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может использоваться в транспортных средствах с комбинированной энергетической установкой (КЭУ) с двумя разными типами двигателей - тепловым и электрическим, в частности в автомобилях с различными схемами привода ведущих мостов.The invention relates to the field of transport engineering and can be used in vehicles with a combined power plant (KEU) with two different types of engines - thermal and electric, in particular in cars with different driving axle drive schemes.
В транспортных средствах с КЭУ, в которых предусматриваются изменения схем работы установки: смена привода колес от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на привод от электродвигателя (ЭД); переход на суммированный привод: от ДВС и от ЭД; изменение режима движения, в частности переход от режима торможения с рекуперацией энергии к экстренному торможению, в составе трансмиссии необходимы специфические соединительные устройства.In vehicles with KEU, which provide for changes in the operation schemes of the installation: change of wheel drive from an internal combustion engine (ICE) to a drive from an electric motor (ED); transition to a summed drive: from the internal combustion engine and from the ED; change in driving mode, in particular, the transition from braking mode with energy recovery to emergency braking, specific connecting devices are needed in the transmission.
В отличие от традиционного для трансмиссии транспортного средства (ТС) с ДВС механизма сцепления, основным рабочим режимом которого является «включено», соединительное устройство КЭУ должно работать в двух практически равнозначных режимах - как «включено», так и «выключено».In contrast to the clutch mechanism, traditional for transmission of a vehicle (TS) with an internal combustion engine, the main operating mode of which is “on”, the KEU connecting device should work in two almost equivalent modes - both “on” and “off”.
Наряду с этим, назначение транспортного средства с КЭУ предопределяет выбор специфических особенностей компоновочной схемы:Along with this, the purpose of the vehicle with KEU determines the choice of specific features of the layout scheme:
- целесообразного числа и расположения ЭД;- the appropriate number and location of ED;
- варианта привода колес от ЭД;- wheel drive options from ED;
- выбор устройства трансформации крутящего момента: непосредственно от ЭД (без преобразования крутящего момента); через редуктор с постоянным передаточным числом; через редуктор с переменным передаточным числом с приемлемым диапазоном преобразования крутящего момента.- selection of a torque transformation device: directly from the ED (without torque conversion); through a gearbox with a constant gear ratio; through a gearbox with a variable gear ratio with an acceptable range of torque conversion.
При этом благоприятные внешние характеристики ЭД способствуют поиску возможности исключения из состава трансмиссии коробки передач (КП), традиционной для транспортного средства с ДВС.At the same time, the favorable external characteristics of the ED contribute to the search for the possibility of exclusion from the transmission of a transmission (KP), traditional for a vehicle with an internal combustion engine.
Из уровня техники известно применение на автомобилях с ДВС сочетания соединительной фрикционной многодисковой муфты и планетарного редуктора в подключаемом приводе колеса. Сочетание является частью агрегата привода ведущего моста. Так на автомобиле «Honda Pilot» с ДВС реализовано устройство привода колес автомобиля, соответствующее описанию к патенту на изобретение (US 7264077, опубликованное 04.09.2007 г.) и содержащее (см. фиг. 2, фиг. 4а-4b) входной и выходной валы, трехзвенный планетарный механизм, связанный одним из своих звеньев - коронной шестерней, с входным валом, многодисковую фрикционную муфту с электромагнитным приводом. Обойма ведущих дисков муфты связана с солнечной шестерней планетарного механизма. Муфта во включенном состоянии является тормозом - связывает солнечную шестерню планетарного механизма с корпусом конструкции. Муфта, таким образом, находится в ветви малого крутящего момента, позволяя уменьшить габариты и массу, снизить энергопотребление в рабочем режиме.In the prior art, it is known to use a combination of a friction multi-plate clutch and a planetary gearbox in a connected wheel drive on cars with an internal combustion engine. The combination is part of the drive axle drive assembly. So, on a Honda Pilot car with an internal combustion engine, a car wheel drive device was implemented that meets the description of the patent for an invention (US 7264077, published September 4, 2007) and contains an input and an output shafts, a three-link planetary mechanism connected by one of its links - a ring gear, with an input shaft, a multi-plate friction clutch with an electromagnetic drive. The sleeve of the drive clutch discs is connected with the sun gear of the planetary gear. The clutch in the on state is a brake - it connects the sun gear of the planetary mechanism with the body of the structure. The coupling, therefore, is located in the branch of small torque, making it possible to reduce dimensions and weight, to reduce energy consumption in the operating mode.
Вместе с тем, принцип совмещения многодисковой фрикционной муфты с редуктором крутящего момента планетарного типа, свойственный аналогу и используемый в конструкциях редукторных узлов, обеспечивает преобразование величины крутящего момента лишь с постоянным передаточным числом, чем ограничивает функциональные возможности устройства.At the same time, the principle of combining a multi-plate friction clutch with a planetary type torque reducer, which is characteristic of the analogue and is used in the construction of gear units, provides torque conversion with only a constant gear ratio, which limits the functionality of the device.
Хотя внешние характеристики тяговых ЭД - характеристики крутящего момента и мощности в зависимости от скорости вращения, более благоприятны, чем у ДВС, тем не менее, для использования высоких значений мощности в широком диапазоне скоростей движения транспортного средства предпочтительно иметь возможность изменения, в определенном диапазоне, передаточного числа в трансмиссии. Этот диапазон может быть меньшим, чем при использовании привода от ДВС, что и мотивирует стремление к отказу в КЭУ от коробки передач с широким диапазоном изменения передаточных чисел, свойственным при ДВС.Although the external characteristics of the traction ED - the characteristics of torque and power depending on the speed of rotation, are more favorable than those of ICEs, nevertheless, to use high power values in a wide range of vehicle speeds, it is preferable to be able to change, in a certain range, the transmission numbers in the transmission. This range may be smaller than when using the drive from the internal combustion engine, which motivates the desire to refuse in KEU from the gearbox with a wide range of gear ratios, characteristic of internal combustion engines.
Также из уровня техники известна конструкция автомобиля с КЭУ по описанию к патенту на изобретение (2004203208 А, опубликованное 22.07.2004 г.), в которой привод колес одной из осей осуществляется от ЭД и имеет переменное передаточное число. Предусмотрены два ЭД, каждый со своим включателем, редуктор с двумя входными валами, в котором для каждого ЭД имеется своя кинематическая ветвь, и единый выходной вал. Кинематические ветви имеют разные передаточные числа. Таким образом, переход с одного ЭД на другой означает для привода колес двухступенчатое преобразование крутящего момента.Also known from the prior art is the design of a car with a KEU according to the description of the patent for the invention (2004203208 A, published on July 22, 2004), in which the wheels of one of the axles are driven by the ED and have a variable gear ratio. Two electric motors are provided, each with its own switch, a gearbox with two input shafts, in which each electric motor has its own kinematic branch, and a single output shaft. Kinematic branches have different gear ratios. Thus, the transition from one ED to another means a two-stage torque conversion for wheel drive.
Недостатком указанного аналога является то, что в приводе от ЭД нет соединительного устройства, размыкающего кинематическую связь с колесами. В случае экстренного торможения автомобиля, его тормозная система имеет дополнительную нагрузку, обусловленную инерционными свойствами привода, включая существенную часть - моменты инерции двух роторов ЭД с учетом передаточных чисел ветвей (в степени 2, как известно).The disadvantage of this analogue is that in the drive from the ED there is no connecting device that opens the kinematic connection with the wheels. In case of emergency braking of the car, its braking system has an additional load due to the inertial properties of the drive, including a significant part - the moments of inertia of the two ED rotors, taking into account the gear ratios of the branches (to the power of 2, as is known).
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому изобретению является соединительное устройство транспортного средства по патенту на изобретение (RU 2500934 С1, опубликованное 10.12.2013 г.) и принятое нами за прототип. Устройство содержит входной и выходной валы, трехзвенный планетарный механизм, разделяющий входной крутящий момент на два потока, управляемую фрикционную муфту в потоке малого крутящего момента, обеспечивающую режимы длительной работы как «включено», так и «выключено». Поток малого крутящего момента, суммируясь с крутящим моментом коронной шестерни, передается на выходной вал. Размыкание сцепления обеспечивает режим работы соединительного устройства «выключено». Таким образом, устройство является двухрежимным и двухпоточным.The closest analogue in technical essence to the present invention is the vehicle connecting device according to the invention patent (RU 2500934 C1, published on December 10, 2013) and adopted by us as a prototype. The device contains input and output shafts, a three-link planetary mechanism, dividing the input torque into two streams, a controlled friction clutch in the low-torque flow, which provides long-term operation modes both “on” and “off”. The flow of small torque, summing up with the torque of the ring gear, is transmitted to the output shaft. Opening the clutch provides the operating mode of the connecting device "off". Thus, the device is dual-mode and dual-threaded.
В варианте исполнения устройства фрикционная муфта выключается лишь на время перехода из одного режима в другой, обеспечивая переключение посредством дополнительной зубчатой муфты.In an embodiment of the device, the friction clutch is switched off only during the transition from one mode to another, providing switching by means of an additional gear clutch.
Недостатком прототипа является то, что устройство, давая возможность уменьшения габаритов и массы фрикционной муфты с электромагнитным управлением, а также снижая энергопотребление, является, вместе с тем, только соединительным устройством.The disadvantage of the prototype is that the device, making it possible to reduce the size and mass of the friction clutch with electromagnetic control, as well as reducing energy consumption, is, at the same time, only a connecting device.
Задача, решаемая изобретением, направлена на создание узлов КЭУ с расширенными функциональными возможностями, улучшающих эксплуатационные характеристики транспортного средства, и более универсальных для применения в КЭУ с различными схемами передачи энергии: последовательной и последовательно-параллельной.The problem solved by the invention is aimed at creating KEU nodes with enhanced functionality that improve the operational characteristics of the vehicle, and more universal for use in KEU with various power transmission schemes: serial and series-parallel.
Сущность изобретения состоит в том, что соединительно-трансформирующее устройство трансмиссии транспортного средства, преимущественно с комбинированной энергетической установкой, содержит входной и выходной валы, дифференциал на основе трехзвенного планетарного механизма, водило которого связано с входным валом устройства, многодисковую фрикционную муфту, обойма ведущих дисков которой связана с солнечной шестерней дифференциала, образующей малый поток крутящего момента, а обойма ведомых дисков жестко связана с коронной шестерней дифференциала, соединяя тем самым ее больший поток крутящего момента с потоком малого крутящего момента, отличие согласно изобретению состоит в том, что обойма ведомых дисков фрикционной муфты жестко связана с ведущим звеном планетарного механизма, являющимся редуктором крутящего момента, по крайней мере, двухступенчатым, водило редуктора связано с выходным валом устройства, а неведущее звено планетарного механизма жестко связано со ступицей подвижной зубчатой муфты, которая может находиться в зацеплении с зубчатым венцом ведущего звена редуктора, образуя прямую передачу, и может быть в зацеплении с неподвижным зубчатым элементом, жестко замкнутым на корпус устройства, образуя низшую передачу, подвижная зубчатая муфта связана с вилкой механизма переключения передач, которая имеет возможность перемещения под воздействием управляющего усилия.The essence of the invention lies in the fact that the connecting-transforming device for the transmission of a vehicle, mainly with a combined power plant, contains an input and output shafts, a differential based on a three-link planetary mechanism, which drove a drive connected to the input shaft, a multi-plate friction clutch, the drive disk of which connected to the sun gear of the differential, forming a small flow of torque, and the cage of the driven discs is rigidly connected to the ring gear differential, thereby connecting its larger flow of torque with the flow of low torque, the difference according to the invention is that the cage of the driven discs of the friction clutch is rigidly connected with the leading link of the planetary mechanism, which is a torque reducer, at least two-stage, drove the gearbox connected to the output shaft of the device, and the non-knowing link of the planetary mechanism is rigidly connected to the hub of the movable gear coupling, which may be meshed with the gear ring of the drive link the gearbox, forming a direct gear, and can be meshed with a fixed gear element rigidly closed to the device body, forming a lower gear, the movable gear clutch is connected to the gear shift fork, which has the ability to move under the influence of a control force.
Кроме того, дополнительные отличия предлагаемого устройства состоят в том, что:In addition, additional differences of the proposed device are that:
- ведущим звеном планетарного редуктора является коронная шестерня;- the leading gear of the planetary gearbox is the ring gear;
- ведущим звеном планетарного редуктора является солнечная шестерня;- the leading gear of the planetary gearbox is the sun gear;
- зубчатая муфта является частью синхронизатора традиционного типа;- the gear clutch is part of a traditional type synchronizer;
- механизм переключения передач редуктора выполнен с применением фрикционных муфт;- the gear shift mechanism is made using friction clutches;
- многодисковая фрикционная муфта выполнена по постоянно замкнутому типу и имеет электромагнитный привод.- multi-plate friction clutch is made according to a constantly closed type and has an electromagnetic drive.
Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в улучшении динамических и топливно-экономических характеристик транспортного средства с КЭУ, снижении габаритов и массы фрикционной муфты, снижении нагрузок на тормозные механизмы при экстренных торможениях, снижении энергопотребления управляющих электромагнитных устройств установки.The technical result obtained from the use of the invention is to improve the dynamic and fuel-economic characteristics of a KEU vehicle, reduce the size and weight of the friction clutch, reduce the loads on brake mechanisms during emergency braking, and reduce the energy consumption of the control electromagnetic devices of the installation.
Предлагаемое соединение обоймы ведомых дисков муфты с ведущим звеном редуктора крутящего момента, имеющего переменное передаточное число, расширяет функциональные возможности устройства - дает возможность трансформации крутящего момента ЭД или, в зависимости от применяемой схемы КЭУ, суммированного момента ДВС и ЭД.The proposed connection of the clutch disc of the clutch to the drive link of the torque reducer, having a variable gear ratio, expands the functionality of the device - makes it possible to transform the ED torque or, depending on the KEU scheme used, the summed-up ICE and ED moment.
Расширенные возможности устройства в сочетании с благоприятной характеристикой крутящего момента тягового ЭД позволяют повысить динамические и топливно-экономические показатели транспортного средства, обеспечивая выбор передаточного числа, более соответствующего характеристикам двигателей в текущий момент времени. Тем самым возможности устройства делают необязательным применение традиционной коробки передач для тех транспортных средств, у которых особо высокие динамические качества не являются приоритетом.The advanced capabilities of the device, combined with the favorable torque characteristic of the traction electric drive, make it possible to increase the dynamic and fuel-economic characteristics of the vehicle, providing a gear ratio that is more suitable for the characteristics of the engines at the current time. Thus, the capabilities of the device make it unnecessary to use a traditional gearbox for those vehicles in which particularly high dynamic qualities are not a priority.
Кроме того, сочетание в устройстве соединительных и трансформирующих функций дает дополнительные возможности при разработке компоновочной схемы и типа привода колес транспортного средства, поскольку позволяет более свободно размещать ЭД, в частности предусматривать дополнительный привод от ЭД на мост, не имеющий привода от ДВС, реализуя тем самым схему полного привода. При этом привод может быть отключаемым, поскольку устройство обеспечивает равноценные режимы «включено» - «выключено».In addition, the combination of connecting and transforming functions in the device provides additional opportunities for the development of the layout scheme and the type of drive of the wheels of the vehicle, since it allows you to more freely place the electric drive, in particular, provide an additional drive from the electric drive to the bridge that does not have a drive from the internal combustion engine, thereby realizing all-wheel drive circuit. In this case, the drive can be switched off, since the device provides equivalent modes “on” - “off”.
Сочетание соединительных и трансформирующих функций в устройстве позволяет эффективнее использовать режим рекуперации энергии в обратимой электромашине (ОЭМ) во время торможения транспортного средства за счет выбора передаточного числа в редукторе, более соответствующего как с точки зрения обеспечения необходимого замедления, так и КПД преобразования энергии. При экстренном же торможении наличие соединительной муфты в устройстве позволяет отсоединить ОЭМ и тем самым снять негативное влияние инерционных масс ротора ОЭМ на характеристики торможения.The combination of connecting and transforming functions in the device allows more efficient use of the energy recovery mode in a reversible electric machine (OEM) during vehicle braking by selecting the gear ratio in the gearbox, which is more suitable both from the point of view of ensuring the necessary deceleration and energy conversion efficiency. In case of emergency braking, the presence of a coupling in the device allows you to disconnect the OEM and thereby remove the negative influence of the inertial masses of the OEM rotor on the braking characteristics.
Вместе с тем, наличие в составе устройства соединительной муфты позволяет, с использованием синхронизатора, выполнять безударное переключение передач в редукторе, поскольку отключение ОЭМ на время переключения создает необходимые для синхронизатора условия - инерционная масса ротора ОЭМ отключается, а остающиеся в кинематической связи синхронизируемые по скорости вращения детали устройства имеют незначительный момент инерции.At the same time, the presence of a coupling in the device allows, using a synchronizer, to perform shockless gear shifting in the gearbox, since disabling the OEM during the shift creates the necessary conditions for the synchronizer - the inertial mass of the OEM rotor is turned off, and the remaining in kinematic connection are synchronized in rotation speed device parts have a slight moment of inertia.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
на фиг. 1 - схема предлагаемого соединительно-трансформирующего устройства (СТУ);in FIG. 1 is a diagram of the proposed connecting-transforming device (STU);
на фиг. 2а - СТУ в составе КЭУ с последовательной схемой передачи энергии на транспортных средствах с задним приводом, Г - генератор;in FIG. 2a - STU as a part of KEU with a sequential scheme of energy transfer on vehicles with rear-wheel drive, G - generator;
на фиг. 2б - СТУ в составе КЭУ с последовательно-параллельной схемой передачи энергии, с двумя обратимыми электрическими машинами - ОЭМ1 и ОЭМ2, на транспортных средствах с задним приводом;in FIG. 2b - STU as a part of KEU with a series-parallel energy transfer scheme, with two reversible electric machines - OEM1 and OEM2, on vehicles with rear-wheel drive;
на фиг. 2в - СТУ в составе КЭУ с последовательно-параллельной схемой передачи энергии, с двумя обратимыми электрическими машинами - ОЭМ1 и ОЭМ2, на транспортных средствах с полным приводом;in FIG. 2c - STU as a part of KEU with a series-parallel energy transfer scheme, with two reversible electric machines - OEM1 and OEM2, on vehicles with all-wheel drive;
на фиг. 2г - СТУ в составе схемы КЭУ с параллельной схемой передачи энергии на транспортных средствах с полным приводом, в котором передний привод осуществляется от ОЭМ;in FIG. 2d - STU as part of the KEU scheme with a parallel energy transfer scheme on vehicles with all-wheel drive, in which the front-wheel drive is from OEM;
на фиг. 2д - СТУ в составе схемы КЭУ с параллельной схемой передачи энергии на транспортных средствах с полным приводом, в котором задний привод осуществляется от ОЭМ.in FIG. 2d - STU as part of the KEU scheme with a parallel energy transfer scheme on vehicles with all-wheel drive, in which the rear-wheel drive is carried out from OEM.
Сущность изобретения поясняется на примере СТУ, представленного на фиг. 1, в составе которого фрикционное сцепление с электромагнитным управлением, установленное в потоке малого крутящего момента дифференциала, 2-х ступенчатый редуктор планетарного типа с синхронизированным переключением.The invention is illustrated by the example of the STU shown in FIG. 1, which includes a friction clutch with electromagnetic control installed in the flow of small differential torque, a 2-stage planetary gear reducer with synchronized switching.
Устройство содержит входной вал 1, дифференциал 2 на основе трехзвенного планетарного механизма, многодисковую фрикционную муфту 3 постоянно замкнутого типа с электромагнитным приводом 4, редуктор 5 планетарного типа с механизмом переключения передач, оснащенным синхронизатором 6, выходной вал 7, связанный с ведомым звеном планетарного механизма редуктора 5, привод 8 механизма переключения передач, выполненного любым известным целесообразным образом, например с применением фрикционных муфт. При этом водило 9 дифференциала 2 жестко связано с входным валом 1, солнечная шестерня 10, формирующая малый поток крутящего момента, связана с внутренней обоймой 11 фрикционной муфты 3, а коронная шестерня 12, формирующая больший поток крутящего момента - с наружной обоймой 13 фрикционной муфты 3, объединяющей потоки крутящего момента.The device comprises an
Наружная обойма 13 муфты соединена также с ведущим звеном редуктора - коронной шестерней 14. Солнечная шестерня 15 планетарного редуктора 5 соединена со ступицей 16 синхронизатора 6, выполненного по одному из традиционных типов (например, пальцевым или сухарным), а водило 17, ведомое звено планетарного механизма редуктора 5, связано с выходным валом 7 устройства. Подвижная зубчатая муфта 18 синхронизатора 6 находится в контакте с вилкой 19 механизма переключения, для управления которым служит упомянутый ранее привод 8, зубчатый элемент 21 является неподвижным.The
Упругим элементом фрикционной муфты 3 служит пружина 20, а управляющим элементом - электромагнитный привод 4.The elastic element of the
Работа предлагаемого устройства позволяет обеспечить ему четыре состояния:The operation of the proposed device allows it to provide four states:
1 - включенное на низшей передаче;1 - included in low gear;
2 - включенное на высшей передаче;2 - included in top gear;
3 - постоянно выключенное (нейтральная передача);3 - constantly off (neutral gear);
4 - кратковременно выключенное - на время переключения передач или на время экстренного торможения.4 - briefly off - for the time of gear shifting or for emergency braking.
В первых трех состояниях (включенное на низшей передаче; включенное на высшей передаче; на нейтральной передаче) фрикционная муфта 3 замкнута под воздействием пружины 20, электромагнитный привод 4 выключен. Таким образом, эти три продолжительных режима работы не требуют затрат электроэнергии. Включение электромагнитного привода 4 и, соответственно, потребление электроэнергии требуется лишь на время изменения состояния - на сжатие пружины 20 и выключение тем самым фрикционной муфты 3. Выключение фрикционной муфты 3 разрывает силовую связь солнечной 10 и коронной 12 шестерен дифференциала 2, разблокировав его, и тем самым отключает редуктор 5, создавая необходимые условия для переключения передач.In the first three states (engaged in low gear; engaged in high gear; in neutral), the
Включение низшей передачи в планетарном редукторе 5, после выключения фрикционной муфты 3, осуществляется известным способом, т.е. зубчатая муфта 18 приводит в действие синхронизатор 6 и перемещается для обеспечения зацепления ступицы 16, а соответственно, и солнечной шестерни 15 редуктора 5, с неподвижным зубчатым элементом 21. Перемещение подвижной зубчатой муфты 18 осуществляется вилкой 19 под воздействием привода 8. При выключенной фрикционной муфте 3 синхронизатор 6 приводит скорость вращения группы деталей - наружной обоймы 13 фрикционной муфты 3, коронной шестерни 12 дифференциала 2, коронной шестерни 14 редуктора 5 и связанных с ними деталей в кинематическое соответствие со скоростью водила 17. Вместе с тем происходит замедление скорости, вплоть до остановки, солнечной шестерни 15, ступицы 16, подвижной зубчатой муфты 18 синхронизатора 6. Момент инерции перечисленных групп деталей несопоставимо ниже, чем ротора ЭД, что и создает в устройстве необходимые условия для работы синхронизатора 6.The inclusion of the lower gear in the
Во включенном на низшей передаче состоянии крутящий момент с входного вала 1 воздействует на водило 9 дифференциала 2, разделяющего крутящий момент на два потока: малый, формируемый солнечной шестерней 10, и больший, формируемый коронной шестерней 14. Поскольку внутренняя обойма 11 многодисковой фрикционной муфты 3 связана с солнечной шестерней 10, то фрикционная муфта 3 воспринимает и передает на наружную обойму 13 малый поток крутящего момента. Соответственно, для сжатия пакета фрикционных дисков муфты 3 требуется относительно малое усилие пружины 20, а размерности дисков и всей фрикционной муфты 3 также могут быть уменьшены - выбраны под малый поток момента, а не под крутящий момент на валу 1. Поскольку наружная обойма 13 фрикционной муфты 3 связана с коронной шестерней 12 дифференциала 2, то два потока крутящего момента суммируются, и уже единый поток поступает в редуктор 5 посредством жесткого соединения коронной шестерни 12 дифференциала 2 с ведущим звеном редуктора 5. В рассматриваемом примере по фиг. 1 ведущим звеном редуктора 5 является коронная шестерня 14, а солнечная шестерня 15 остановлена. Водило 17 передает преобразованный крутящий момент на выходной вал 7 с момента включения фрикционной муфты 3.When the gearbox is engaged in the lowest gear, the torque from the
Для включения высшей передачи выключается фрикционная муфта 3, а подвижная зубчатая муфта 18 приводит в действие синхронизатор 6 и перемещается до полного зацепления с зубчатым венцом, связанным с коронной шестерней 14, блокируя редуктор 5 и устанавливая тем самым прямую, высшую передачу. В процессе синхронизации скорости вращения групп деталей (перечислены ранее при рассмотрении включения низшей передачи), момент инерции которых влияет на усилия и время переключения, сравниваются со скоростью водила 17 и выходного вала 7. С момента включения фрикционной муфты 3 крутящий момент с входного вала 1 передается на выходной вал 7 напрямую.To engage the highest gear, the
Для включения нейтральной передачи выключается фрикционная муфта 3 и посредством вилки 19 под воздействием привода 8 подвижная зубчатая муфта 18 синхронизатора 6 устанавливается в среднее, нейтральное положение на ступице 16, освобождая солнечную шестерню 15 и разрывая тем самым в редукторе 5 силовую связь с водилом 17 и выходным валом 7. Электромагнитный привод 4 выключается, фрикционная муфта 3 приводится в замкнутое состояние и уже не требует электропитания.To activate the neutral gear, the
Кратковременно выключенное состояние устройства используется на время переключения передач, как это описано ранее, и является целесообразным во время экстренного торможения. Включение электропитания приводит в действие электромагнитный привод 4, пружина 20 сжимается и в результате фрикционная муфта 3 выключается. Тем самым ОЭМ разъединяется с устройством, инерционная масса ротора ОЭМ отсоединяется от перечисленных ранее инерционных масс устройства, участвующих в процессе синхронизации, обеспечивая необходимые условия для применения синхронизатора. Таким образом, становится возможным безударное переключение передач в редукторе в любом скоростном режиме движения транспортного средства.The momentarily turned off state of the device is used for the time of gear shifting, as described earlier, and is appropriate during emergency braking. The power supply activates the electromagnetic actuator 4, the
Во время экстренного торможения транспортного средства кратковременное выключение фрикционной муфты 3 и отсоединение, в результате, инерционной массы ротора ОЭМ является целесообразным, поскольку это способствует снижению необходимых тормозных моментов и, соответственно, облегчает работу тормозного управления.During emergency braking of the vehicle, briefly turning off the
Таким образом, использование представленного соединительно-трансформирующего устройства (СТУ) обеспечивает заявленный технический результат - улучшение динамических и топливно-экономических характеристик транспортного средства с КЭУ, снижение габаритов и массы фрикционной муфты, снижение нагрузок на тормозные механизмы при экстренных торможениях, снижение энергопотребления управляющих электромагнитных устройств установки. При этом СТУ свойственна универсальность для применения в КЭУ различных схем.Thus, the use of the presented connecting-transforming device (STU) provides the claimed technical result - improving the dynamic and fuel-economic characteristics of the vehicle with KEU, reducing the size and weight of the friction clutch, reducing the load on the braking mechanisms during emergency braking, reducing the energy consumption of the control electromagnetic devices installation. At the same time, STU is characterized by universality for the application of various schemes in KEU.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139944A RU2606652C1 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Vehicle with combined power plant transmission gearbox connective and transforming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139944A RU2606652C1 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Vehicle with combined power plant transmission gearbox connective and transforming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2606652C1 true RU2606652C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015139944A RU2606652C1 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Vehicle with combined power plant transmission gearbox connective and transforming device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2606652C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU728699A3 (en) * | 1971-05-21 | 1980-04-15 | Ренэ Леон Брику (Фирма) | Vehicle electromechanical transmission |
JP2000152419A (en) * | 1998-11-17 | 2000-05-30 | Toyota Motor Corp | Power controller for electric vehicle |
US20120010798A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method for four-wheel drive vehicle |
RU2470800C1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Combined serial/parallel power plant of transport facility |
-
2015
- 2015-09-21 RU RU2015139944A patent/RU2606652C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU728699A3 (en) * | 1971-05-21 | 1980-04-15 | Ренэ Леон Брику (Фирма) | Vehicle electromechanical transmission |
JP2000152419A (en) * | 1998-11-17 | 2000-05-30 | Toyota Motor Corp | Power controller for electric vehicle |
US20120010798A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method for four-wheel drive vehicle |
RU2470800C1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Combined serial/parallel power plant of transport facility |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10384536B2 (en) | Power coupling system for electric vehicle, electric vehicle having the same and control method thereof | |
CN100567768C (en) | The actuating unit of hybrid vehicle | |
CN108909426B (en) | Double-motor coupling planetary gear type two-gear variable speed drive axle | |
CN101678751B (en) | Power transmission device | |
US20170282702A1 (en) | Hybrid transmission having fixed gear shift stage | |
CN208232814U (en) | A kind of vehicle dual power source double drive assembly | |
US11738629B2 (en) | Vehicle two-power-source dual driving assembly | |
CN104948679B (en) | A kind of three speed automatic transmission of compound gear train power maintenance | |
CN105774521B (en) | Hybrid Vehicle power assembly | |
CN103813922A (en) | Drive unit comprising an electric motor | |
EP2855249A1 (en) | Planetary gear transmission and electric vehicle | |
CN107054049B (en) | Hybrid power system for vehicle | |
EP2738421A1 (en) | Transmission and electric vehicle comprising same | |
CN109707806A (en) | The stepless drive apparatus of power dividing type | |
CN207809038U (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
CN109707816A (en) | The stepless drive apparatus of branched power | |
CN107199875A (en) | A kind of hybrid vehicle transmission | |
CN106864243B (en) | Seven speed dual clutch hybrid transmissions | |
CN107606076A (en) | A kind of two gear power transmissions with synchronizer | |
CN109591570A (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
JP5337744B2 (en) | Power transmission device and hybrid drive device | |
CN109986947A (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
CN109866594A (en) | A kind of double-motor hybrid driving device | |
CN109591576A (en) | Hybrid electric drive system and vehicle | |
WO2010041984A1 (en) | Gearbox |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200922 |