Комбинированная система дифференцированного распределения мощности применяется для привода транспортных средств разного типа, таких как дорожные транспортные средства, корабли, летательные аппараты и иные механические конструкции (или иное промышленное или технологическое оборудование) при использовании вращательных вариантов привода, причем ее основной особенностью является то, что вращающийся выходной вал двигателя внутреннего сгорания (или иного источника вращения) используется не только для привода нагрузки передней секции непосредственно или через передаточные устройства, такие как зубчатая передача, приводной ремень, или цепь, или муфты, но соединяется также со входным валом дифференцированного совмещенного узла привода для осуществления привода нагрузки задней секции. Указанный дифференцированный совмещенный узел привода содержит электрическую машину в сочетании с дифференциальной колесной системой передачи на трехконечном валу, имеющей форму конструкции дифференциальной зубчатой передачи с трехконечным валом, в которой дифференциальные выходной вал и входной вал соединяются посредством зубчатой передачи с электрическим устройством, в то время как два колесных вала с дифференциалом соответственно соединяются со средним валом передачи, привод которого осуществляется от вращательного силового агрегата со стороны привода, а также соединяются посредством муфты со входным валом задней дифференциальной коробки передач для привода двусторонней нагрузки дифференциального действия; при этом указанная система дифференциальной зубчатой передачи на трехконечном валу может быть заменена планетарной зубчатой передачей, а зубчатая передача может быть заменена фрикционным колесом; кроме того, между ротором и статором электрической машины установлен тормоз, управление которым со стороны рабочего устройства имеет целью осуществление функций привода в случае подачи входного тока, или осуществление функций связи с переменной скоростью посредством выходного тока, когда она применяется как генератор, или использование для запуска двигателя и в качестве регенерирующего мощность тормоза, что особенно справедливо в тех случаях, когда двигатель является основным источником передачи мощности для зарядки аккумулятора через электрическую машину дифференциального совмещенного узла привода, причем разница в скорости с нагрузкой задней секции может быть устранена путем регулирования зарядного тока. Указанный двигатель может работать с постоянной скоростью и с частично регулируемой скоростью с целью повышения эффективности эксплуатации и уменьшения загрязнения окружающей среды при рабочей скорости, причем часть выходной мощности при дифференцированной скорости вращения, генерируемой через посредство дифференцированного совмещенного узла привода используется для привода нагрузки, в то время как остальная часть выходной мощности преобразуется в электрической машине дифференцированного совмещенного узла привода, выполняющей функции генератора, а зарядный ток аккумулятора, обеспечивая таким образом эффективность двигателя при приводе с переменной скоростью в нижнем диапазоне оборотов, получая необходимую для зарядки аккумулятора мощность при уменьшении загрязнения окружающей среды и обеспечивая соединение с переменной скоростью. Кроме того, электрическая машина может быть также использована в качестве электродвигателя для генерирования крутящего момента с целью осуществления независимого привода или для привода нагрузки совместно с двигателем.
На фиг. 1 показан пример реализации изобретения;
на фиг. 2 показан первый вариант применения системы, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 показан второй вариант применения системы, показанной на фиг. 1;
на фиг. 4 показан третий вариант применения системы, показанный на фиг. 1;
на фиг. 5 показан четвертый вариант применения системы, показанной на фиг. 1;
на фиг. 6 показан пятый вариант применения системы, показанной на фиг. 1;
на фиг. 7 показан шестой вариант применения системы, показанной на фиг. 1;
на фиг. 8 показан седьмой вариант применения системы, показанной на фиг. 1.
В последние годы наблюдается возрастание серьезности проблем, связанных с энергетическим и шумовым загрязнением, и наилучшим способом решения этих проблем является использование транспортных аппаратов с электрическим приводом. Однако результаты проводившихся до последнего времени НИОКР в области транспортных аппаратов с электрическим приводом ограничивались емкостью аккумуляторов, не допускавшей расширения диапазона действия, в то время как увеличение объема или количества аккумуляторов ведет соответственно к увеличению собственного веса транспортного аппарата, что вызывает рост потребления электроэнергии и не отвечает требованиям к экономичности. В связи с этим до достижения крупного прорыва в области решения технических проблем, связанных с аккумуляторами, более практичным способом обеспечения привода является использование комбинированных конструкций приводов, среди которых технически разработанные включают;
(А) Последовательная комбинированная силовая конструкция: эта конструкция является наиболее типичной из применяемых в транспортных средствах с электрическим приводом. От двигателя осуществляется привод генератора, который генерирует электроэнергию и заряжает аккумулятор, после чего аккумулятор подает электроэнергии на приводной электродвигатель для привода транспортного средства. Поскольку преобразование формы энергии происходит несколько раз, эта конструкция обладает низким суммарным КПД, таким как у конструкции GM НХЗ компании "General Motors".
(Б) Синхронизированная мощность при конструкции с общим валом: она заключается в непосредственном последовательном объединении выходного вала силового агрегата и вращающегося вала приводного электродвигателя, обеспечивающем выполнение функций привода и регулирования скорости, как в случае западногерманского автомобиля седан VW CHICO.
В случае двигателя или электродвигателя, описанных в (Б), только один из них может быть применен для соединения с трансмиссией, а сочетание вырабатываемой ими мощности невозможно.
Описанная комбинированная система дифференцированного распределения мощности, являющаяся предметом настоящего изобретения, отличается тем, что генерируемая мощность с выходного вала двигателя (или другого вращательного силового агрегата) используется не только для привода нагрузки передней секции, но и сочетается с дифференцированным совмещенным узлом привода для привода нагрузки задней секции, а электрическая машина указанного дифференцированного совмещенного узла привода щеточной или бесщеточной электрической машиной переменного или постоянного тока в сочетании с дифференциальной колесной системой передачи на трехконечном валу, имеющей форму конструкции дифференциальной зубчатой передачи с трехконечным валом, в которой дифференциальные выходной вал и входной вал соединяются посредством зубчатой передачи с электрическим устройством, в то время как два колесных вала с дифференциалом соответственно соединяются со средним валом передачи, привод которого осуществляется от вращательного силового агрегата со стороны привода, а также соединяются посредством муфты со входным валом задней дифференциальной коробки передач для привода двусторонней нагрузки дифференциального действия; при этом указанная система дифференциальной зубчатой передачи на трехконечном валу может быть заменена планетарной зубчатой передачей, а зубчатая передача может быть заменена фрикционным колесом; кроме того, между ротором и статором электрической машины установлен тормоз, управление которым со стороны рабочего устройства имеет целью осуществление функций электродвигателя в случае подачи входного тока, или осуществление функций генератора с внешним приводом. Эта конструкция может добавить мощность и скорость на выходе двигателя к нагрузке задней секции и выходной мощности, генерированной самой электрической машиной, в то время как на процесс сложения не влияет соотношение скоростей между ними; и в общем эта система обладает меньшим объемом, что обеспечивает экономию затрат и пространства. Указанная электрическая машина может управляться рабочим устройством с целью выполнения двигательных функций электродвигателя при передаче входного тока, с целью привода нагрузки передней секции или нагрузки задней секции, или привода их обоих одновременно, или для запуска двигателя, или для обеспечения выходной мощности генератора, связанной с разностью скоростей вращения между входным крутящим моментом двигателя и перемещаемой нагрузкой и для осуществления функции дифференциального регулирования в целях контролируемого изменения скорости посредством соединительного крутящего момента, генерируемого выходным током, или для использования в качестве регенерирующего мощность тормоза, что особенно справедливо в тех случаях, когда двигатель является основным источником передачи мощности для зарядки аккумулятора через разницу в скорости между двумя дифференциальными валами системы дифференциальной зубчатой передачи с трехконечным валом в дифференцированном совмещенном узле привода, причем разность в скорости с нагрузкой задней секции может быть устранена путем регулирования зарядного тока. Указанный двигатель может работать с постоянной скоростью и с частично регулируемой скоростью с целью повышения эффективности эксплуатации и уменьшения загрязнения окружающей среды при рабочей скорости, причем часть выходной мощности при дифференцированной скорости вращения, генерируемой через посредство дифференцированного совмещенного узла привода, используется для привода нагрузки, в то время как остальная часть выходной мощности преобразуется в электромагнитном соединительном устройстве, выполняющем функции генератора, в зарядный ток аккумулятора, обеспечивая таким образом эффективность двигателя при приводе с переменной скоростью в нижнем диапазоне оборотов, получая необходимую для зарядки аккумулятора мощность при уменьшении загрязнения окружающей среды и обеспечивая соединение с переменной скоростью. Кроме того, электрическая машина может быть также использована в качестве электродвигателя для генерирования крутящего момента с целью осуществления независимого привода или для привода нагрузки совместно с двигателем.
Изобретение иллюстрируется в соответствии с примерами реализации, показанными на прилагаемых чертежах следующим образом.
На фиг. 1 показан пример реализации комбинированной системы дифференцированного распределения мощности, отличающейся тем, что содержит;
Вращательный силовой агрегат стороны привода P101, выходная мощность которого подается сначала на управление нагрузкой передней секции и затем передается на входной конец дифференцированного совмещенного узла привода М101 для осуществления привода нагрузки задней секции.
Дифференцированный совмещенный узел привода М101, в котором способы передачи с его выходного конца и его заднего конца включают непосредственную передачу на другую нагрузку (или через передаточный компонент на другую нагрузку) или передачу на нагрузку дифференциального действия через группу задних дифференциальных колес (таких как боковые задние колеса транспортного средства), и который включает главным образом следующее:
вращательный силовой агрегат стороны привода Р101: это двигатель внутреннего сгорания или иной силовой агрегат, включающий вращающийся входной вал S102, соединенный через посредство муфты CL102 со средним передаточным устройством и интерфейсом устройства управления М102, причем указанный двигатель внутреннего сгорания установлен также с датчиком скорости SD101, предназначенным для передачи сигнала числа оборотов двигателя на центральный контроллер CCU101, где управляемый топливный клапан CG101 находится под управлением центрального контроллера CCU101 и предназначен для выполнения функций регулирования числа оборотов двигателя и сохранения числа оборотов двигателя постоянным;
среднее передаточное устройство и интерфейс устройства управления М102, включающий автоматическую или ручную систему управления изменением скорости вращения в обычной системе с приводом на передние колеса для привода только нагрузки передней секции, а также для привода обеих нагрузок; муфта CL103, установленная между средним входным валом S101 и нагрузкой передней секции в целях обеспечения передаточного соединения или для рассоединения передачи между средним передаточным устройством и передними колесами, причем указанная муфта CL103 может также быть заменена нейтральным переключением или установлена совместно с нейтральным переключением, когда интерфейс переключения находится в нейтральном положении. Указанный средний входной вал S101, соединенный с выходным концом муфты CL102, выступает назад или непосредственно или через передаточное устройство, чтобы представить скорости вращения между средним валом S101 и выходом, представленным в постоянном или непостоянном соотношении числа оборотов (он сходен с выступающим назад валом передачи на задние колеса при приводе на четыре колеса). Кроме того, между средним валом S101 и неподвижным корпусом помещен тормоз В101, управляемый центральным контроллером CCU101;
нагрузка W101 передней секции с непосредственным приводом: она содержит одно или более чем одно приводное колесо с сопротивлением приводу, равным нагрузке;
дифференцированный совмещенный узел привода М101 содержит электрическую машину U101 в сочетании с дифференциальной колесной системой передачи на трехконечном валу, имеющей форму конструкции дифференциальной зубчатой передачи с трехконечным валом, в которой дифференциальные входной вал и выходной вал соединяются посредством зубчатой передачи с электрическим устройством U101, в то время как два колесных вала с дифференциалом соответственно соединяются со средним валом передачи S101, привод которого осуществляется от вращательного силового агрегата со стороны привода, а также соединяются посредством муфты CL104 со входным валом задней дифференциальной коробки передач GB101 для привода двусторонней нагрузки дифференциального действия W102; при этом указанная система дифференциальной зубчатой передачи на трехконечном валу может быть заменена планетарной зубчатой передачей, а зубчатая передача может быть заменена фрикционным колесом;
электрическая машина U101, в которой между ротором и статором установлен тормоз B103, который должен управляться центральным контроллером CCU101 и предназначен для осуществления прямой механической синхронной блокировки ротора и статора электрической машины U101, причем указанная электрическая машина U101 представлена конструкцией переменного или постоянного тока, щеточной или бесщеточной, и в особенности удобным является ее представление в форме электрической машины с последовательным возбуждением или вспомогательным смешанным возбуждением, с электрическими характеристиками скорости вращения, возрастающими соответственно уменьшению нагрузки, или же щеточная или бесщеточная машина переменного или постоянного тока может осуществлять текущее управление (включая постоянное текущее управление) путем оперативного управления схемой управления приводом D101, чтобы способствовать подаче дополнительного крутящего момента на нагрузку, привод которой осуществляется;
устройство схемы управления приводом D101, установленное между электрической машиной U101 и аккумулятором ВТ101 и предназначенное для приема управляющих команд с центрального контроллера CCU101 для управления электрической машиной U101, функционирующей как генератор для зарядки аккумулятора или подачи мощности на другую нагрузку, или для выдачи контролируемой по току генерируемой мощности;
центральный контроллер CCU101, следующий командам оператора или рабочему состоянию вращательного силового агрегата стороны привода P101 и генерирующий соответствующие управляющие команды для устройства схемы управления приводом D101;
тормоз B102 может быть установлен в зависимости от необходимости между корпусом и соединительной стороной муфты CL104, расположенной между выходным валом дифференциального действия дифференциального совмещенного узла привода М101 и подсоединенной задней дифференциальной коробкой передач, обеспечивая таким образом привод нагрузки передней секции или запуск двигателя или вырабатывая энергию в положении остановки, когда осуществляется привод электрической машины U101 двигателем, и она функционирует как генератор для зарядки аккумулятора или подачи мощности на другие нагрузки. В случае выработки электроэнергии переменного тока в качестве указанной U101 применяют электрическую машину с функциями выработки переменного тока, содержащую постоянный магнит или обмотку возбуждения, приводное электрическое устройство промышленного типа с варьируемой частотой или щеточное электрическое устройство переменного тока, в котором обмотка якоря совмещена с проводящими кольцами для отвода переменного тока и коллекторами для подачи/отвода постоянного тока, причем переменный ток может иметь варьируемую частоту или постоянную частоту за счет контроля постоянной частоты оборотов двигателя;
упомянутая нагрузка непосредственного привода или распределенная дифференцированная нагрузка составлены одним или более чем одним вращательным силовым агрегатом или одной или более чем одной нагрузкой непосредственного привода или одним или более чем одним дифференцированным совмещенным узлом привода М101 и относящимися к ним группам приводимых нагрузок в форме сочетаний последовательных рядов комбинированной структуры смешанных рядов увеличенного типа.
Функции примера реализации изобретения, показанного на фиг. 1, следующим образом определяются в табл.1:
F1-A, F1-B, F1-C, F1-D: Различные действия системы в случае, когда двигатель осуществляет привод нагрузки на низких оборотах;
F2 и F3: Действия системы в случае, когда электрическая машина U101 получает питание от аккумулятора для осуществления привода нагрузки в качестве электродвигателя;
F4-A и F4-B: Действия системы в случае, когда электрическая машина U101 получает питание от аккумулятора для работы в качестве электродвигателя и осуществляет привод нагрузки вместе с двигателем, обеспечивая выдачу большой мощности за счет добавления вырабатываемой мощности;
F5, F6 и F7: Действия системы в случае, когда электрическая машина U101 используется в качестве генератора, привод которого осуществляется от механической энергии нагрузки обратной связи и который применяется для зарядки аккумулятора или для функционирования в качестве тормоза за счет использования фрикционного демпфирования самого двигателя;
F8: Действия системы в случае, когда привод электрической машины U101 осуществляется от двигателя с целью использования ее в качестве генератора для зарядки аккумулятора: эта функция может быть дополнена системой контроля времени зарядки с тем, чтобы ее можно было автоматически прекратить в заданное время. В случае выполнения функции генерирования переменного тока в качестве указанной U101 применяют электрическую машину с функциями выработки переменного тока, содержащую постоянный магнит или обмотку возбуждения, приводное электрическое устройство промышленного типа с варьируемой частотой или щеточное электрическое устройство переменного тока, в котором обмотка якоря совмещена с проводящими кольцами для отвода переменного тока и коллекторами для подачи/отвода постоянного тока, причем переменный ток может иметь варьируемую частоту за счет контроля постоянной частоты оборотов двигателя;
F9: Электрическая машина U101 используется в качестве электродвигателя и получает питание от аккумулятора для запуска двигателя;
F10: Нейтральное переключение соответствует нахождению всех муфт и тормозов в положении "ОТКЛЮЧЕНО", чтобы обеспечивать действие переключения с низкими потерями;
Перечисленные рабочие функции системы описываются следующим образом;
F1-A: Управление топливным клапаном двигателя с целью перевода двигателя с низких на высокие обороты заключается в следующем:
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода с управлением от топливного клапана двигателя; при приводе нагрузки задней секции муфты CL102 и CL104 находятся в положении ВКЛ., в то время как CL103 находится в положении ОТКЛ., а тормоза В101 и В102 находятся в положении ОТКЛ., в то время как тормоз В103 - в положении ВКЛ.
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода с управлением от топливного клапана двигателя; при приводе нагрузок передней и задней секции муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ. , а тормоза В101 и В102 находятся в положении ОТКЛ., в то время как тормоз В103 - в положении ВКЛ.
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода с управлением от топливного клапана двигателя; при приводе нагрузки передней секции муфты CL102 и CL103 находятся в положении ВКЛ., в то время как муфта CL104 находится в положении ОТКЛ., а тормоза В101, В102 и В103 все находятся в положении ОТКЛ.
F1-8: Одновременное управление топливным клапаном двигателя и электрической машины U101 с целью перевода двигателя с низких на высокие обороты при одновременной зарядке аккумулятора заключается в следующем:
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода с управлением от топливного клапана двигателя при изменении количества оборотов двигателя и при использовании электрической машины U101 в качестве генератора для зарядки аккумулятора и для привода нагрузки задней секции, когда муфта CL103 находится в положении ОТКЛ., в то время как муфты CL102 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101, B102 и B103 все находятся в положении ОТКЛ.
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода с управлением от топливного клапана двигателя при изменении количества оборотов двигателя и при использовании электрической машины U101 в качестве генератора для зарядки аккумулятора и для привода нагрузки передней и задней секции вместе с двигателем, когда муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101, B102 и B103 все находятся в положении ОТКЛ.
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода с управлением от топливного клапана двигателя при изменении количества оборотов двигателя и для привода нагрузки передней секции, а также при одновременном использовании электрической машины U101 в качестве генератора для зарядки аккумулятора, когда муфта CL104 находится в положении ОТКЛ. , в то время как CL102 и CL103 находятся в положении ВКЛ.; кроме того, тормоза В101 и B103 находятся в положении ОТКЛ., в то время как тормоз B102 находится в положении ВКЛ.
F1-C: Осуществляется контроль количества оборотов двигателя или двигатель работает на постоянных оборотах, в то время, как зарядный ток аккумулятора от электрической машины U101 контролируется с целью изменения выходной мощности на нагрузку, причем операция заключается в следующем:
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода, причем управление двигателем осуществляется с помощью топливного клапана двигателя и сигнала обратной связи количества оборотов с целью обеспечения работы на постоянных оборотах, а также использования электрической машины U101 для зарядки аккумулятора, так чтобы настроить крутящий момент при соединении для привода нагрузки задней секции, причем муфта CL103 находится в положении ОТКЛ., в то время как муфты CL102 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101, В102 и В103 все находятся в положении ОТКЛ.
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода, причем управление оборотами двигателя осуществляется с помощью топливного клапана двигателя и сигнала обратной связи количества оборотов для осуществления привода нагрузки передней секции, а также использования электрической машины U101 для зарядки аккумулятора, так чтобы настроить крутящий момент при соединении для привода нагрузки задней секции, причем муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101, В102 и В103 все находятся в положении ОТКЛ.
F1-D: Электрическая машина U101 генерирует ток для управления крутящим моментом выходного вала, меняя таким образом обороты двигателя, причем операция заключается в следующем.
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода, в котором топливный клапан двигателя и сигнал обратной связи количества оборотов используются для регулирования количества оборотов при одновременном использовании электрической машины U101 в качестве генератора и регулировании генерированного тока укороченной цепи для изменения таким образом мощности, передаваемой на нагрузки передней и задней секции, причем муфта CL103 находится в положении ОТКЛ., в то время как муфты CL102 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101, В102 и В103 все находятся в положении ОТКЛ.
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода, в котором топливный клапан двигателя и сигнал обратной связи количества оборотов используются для регулирования количества оборотов при одновременном использовании электрической машины U101 в качестве генератора и регулирования генерированного тока укороченной цепи для изменения крутящего момента соединения с целью изменения таким образом мощности, передаваемой на нагрузки передней и задней секций, причем муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101 и В102 находятся в положении ОТКЛ.
F2: На электрическую машину U101 подается питание от аккумулятора для изменения скорости и направления вращения нагрузки задней секции, причем операция заключается в следующем.
Электрическая машина U101 получает питание от аккумулятора для привода нагрузки задней секции: в это время указанная электрическая машина U101 используется в качестве электродвигателя, и тормоз В101 находится в положении ВКЛ. , в то время как тормоза В102 и В103 находятся в положении ОТКЛ. Муфта CL102 и муфта CL103, предназначенные для регулирования нагрузки передней секции, находятся в положении ОТКЛ., а муфта CL104 находится в положении ВКЛ.
F3: Электрическая машина U101 получает питание от аккумулятора для изменения скорости или направления вращения нагрузки передней секции, причем операция заключается в следующем.
Электрическая машина U101 получает питание от аккумулятора для привода нагрузки передней секции: в это время указанная электрическая машина U101 используется в качестве электродвигателя, и тормоз В102 находится в положении ВКЛ., а тормоза В101 и B103 находятся в положении ОТКЛ., муфты CL102 и CL104 находятся в положении ОТКЛ., а муфта CL103 находится в положении ВКЛ.
F4-A: Эксплуатация двигателя с установленной скоростью при эксплуатации электрической машины U101 в качестве электродвигателя, обеспечивающего дополнительную мощность для привода нагрузки задней секции, заключающаяся в следующем:
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода, причем двигатель используется при меняющихся или постоянных оборотах, а электрическая машина одновременно получает питание от аккумулятора, обеспечивая таким образом выдачу дополнительной мощности для привода нагрузки задней секции. В это время муфта CL103 находится в положении ОТКЛ., в то время как муфты CL102 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101, В102 и B103 все находятся в положении ОТКЛ.
F4-B: Эксплуатация двигателя с установленной скоростью при эксплуатации электрической машины U101 в качестве электродвигателя, обеспечивающего дополнительную мощность для привода нагрузки передней и задней секции, заключающаяся в следующем:
Двигатель внутреннего сгорания является вращательным силовым агрегатом стороны привода, причем двигатель используется при меняющихся или постоянных оборотах, а электрическая машина одновременно получает питание от аккумулятора, обеспечивая таким образом выдачу дополнительной мощности для одновременного привода нагрузки передней и задней секций. В это время муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а тормоза В101, В102 и B103 все находятся в положении ОТКЛ.
F5: Эксплуатация электрической машины U101 в качестве генератора для зарядки аккумулятора с использованием кинетической энергии, возвращенной от нагрузки задней секции, заключающаяся в следующем:
Обороты двигателя снижаются, или топливный клапан закрывается, и электрическая машина U101 используется в качестве генератора для преобразования вращательной механической энергии нагрузки задней секции в электроэнергию для зарядки аккумулятора или для потребления электроэнергии другими нагрузками, и получая таким образом фрикционное демпфирование наряду с фрикционным демпфированием поршня двигателя, образующие тормозящее фрикционное демпфирование, причем тормоза В101, В102 и В103 находятся в положении ОТКЛ., муфта CL103 находится в положении ОТКЛ., муфты CL102 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а двигатель может быть остановлен или работать на низких оборотах.
Электрическая машина U101 используется в качестве генератора для преобразования вращательной механической энергии нагрузки задней секции в электроэнергию для зарядки аккумулятора или для потребления электроэнергии другими нагрузками, и получая таким образом фрикционное демпфирование, причем тормоз В101 находится в положении ВКЛ., в то время как тормоза В102 и В103 находятся в положении ОТКЛ, и муфты CL102 и CL103 находятся в положении ОТКЛ., и двигатель может быть остановлен или работать при более низкой скорости, чем скорость переключения, и когда муфта CL104 находится в положении ВКЛ., двигатель может работать или быть остановлен.
F6: Эксплуатация электрической машины U101 в качестве генератора для зарядки аккумулятора с использованием кинетической энергии, возвращенной от нагрузки передней секции, заключающаяся в следующем:
Обороты двигателя снижаются, или топливный клапан закрывается, и электрическая машина U101 используется в качестве генератора для преобразования вращательной механической энергии нагрузки передней секции в электроэнергию для зарядки аккумулятора или для потребления электроэнергии другими нагрузками, и получая таким образом фрикционное демпфирование наряду с фрикционным демпфированием поршня двигателя, образующие тормозящее фрикционное демпфирование, причем тормоза В101 и В103 находятся в положении ОТКЛ., в то время как тормоз В102 находится в положении ВКЛ., и муфта CL104 находится в положении ОТКЛ., в то время как муфты CL102 и CL104 находятся в положении ВКЛ, а двигатель может быть остановлен или работать на низких оборотах.
Электрическая машина U101 используется в качестве генератора для преобразования вращательной механической энергии нагрузки передней секции в электроэнергию для зарядки аккумулятора или для потребления электроэнергии другими нагрузками, и получая таким образом фрикционное демпфирование, причем тормоз В102 находится в положении ВКЛ., а тормоза В101 и В103 находятся в положении ОТКЛ., и муфты CL102 и CL104 находятся в положении ОТКЛ., в то время как муфта CL103 находится в положении ВКЛ., и двигатель может быть остановлен или работать при более низкой скорости, чем скорость переключения, и когда муфта CL102 находится в положении ОТКЛ., двигатель может работать или быть остановлен.
F7: Торможение всех нагрузок посредством фрикционного демпфирования двигателя, заключающееся в следующем:
Обороты двигателя снижаются, или топливный клапан закрывается, и электрическая машина U101 используется в качестве генератора для преобразования вращательной механической энергии нагрузок передней и задней секций во фрикционное демпфирование, наряду с фрикционным демпфированием поршня двигателя, образующее тормозящее фрикционное демпфирование, причем тормоза В102 и В103 находятся в положении ОТКЛ., муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ., а двигатель может быть остановлен или работать на низких оборотах.
F8: Система самозаряжается, что заключается в следующем.
Вращательный силовой агрегат стороны привода осуществляет привод электрической машины U101 с использованием ее в качестве генератора для зарядки аккумулятора или подачи энергии для других нагрузок. В то время когда производится запуск двигателя, тормоза В101 и В103 находятся в положении ОТКЛ., в то время как тормоз В102 находится в положении ВКЛ., и муфты CL103 и CL104 находятся в положении ОТКЛ., в то время как муфта CL102 находится в положении ВКЛ.; возможно также использование таймера для предварительной установки времени загрузки двигателя или контроля зарядной емкости и автоматического отключения. В случае выполнения функций генерирования переменного тока в качестве указанной U101 применяют электрическую машину с функциями выработки переменного тока, содержащую постоянный магнит или обмотку возбуждения, приводное электрическое устройство промышленного типа с варьируемой частотой или щеточное электрическое устройство переменного тока, в котором обмотка якоря совмещена с проводящими кольцами для отвода переменного тока и коллекторами для подачи/отвода постоянного тока, причем переменный ток может иметь варьируемую частоту или постоянную частоту за счет контроля постоянной частоты оборотов двигателя;
F9: Электрическая машина U101 применяется в качестве электродвигателя для запуска двигателя, что заключается в следующем.
Электрическая машина U101 используется для запуска двигателя стороны привода: в это время тормоз В102 находится в положении ВКЛ., в то время как В101 и В103 находятся в положении ОТКЛ., а рабочий интерфейс передней секции М102 и соединенная муфты передней секции CL103 и CL104 находятся в положении ОТКЛ., в то время как муфта CL102 находится в положении ВКЛ.
F10: Нейтральное переключение: при этом положении в системе не действуют источники мощности и тормоз, что заключается в следующем;
Двигатель может находиться в рабочем положении или остановлен, тормоза В101, В102 и В103 находятся в положении ОТКЛ., муфты CL102, CL103 и CL104 все находятся в положении ОТКЛ.
Пример реализации комбинированной системы дифференцированного распределения мощности, изображенный на фиг. 1, включает следующие примеры практического применения.
На фиг. 2 показан первый вариант применения системы с фиг. 1: он демонстрирует пример применения с исключением муфты CL104, причем система функционирует так, как описано в табл. 2.
На фиг. 3 показан второй вариант применения системы с фиг. 1: он демонстрирует пример применения с исключением муфты CL104 и тормоза В102, причем система функционирует так, как описано в табл. 3.
На фиг. 4 показан третий вариант применения системы с фиг. 1: он демонстрирует пример применения с исключением тормозов В101, В103 и муфты CL104, причем система функционирует так, как описано в табл.4.
На фиг. 5 показан четвертый вариант применения системы с фиг. 1: он демонстрирует пример применения с дополнительной установкой муфты CL105 между выходным средним валом задней секции и средним передающим устройством при резервировании муфты CL103 для управления нагрузкой передней секции (или же указанная муфта заменяется переключением смены скоростей среднего передающего устройства), и система функционирует так, как описано в табл.1, причем дополнительные функции описаны следующим образом:
F11: Двигатель используется для привода нагрузки передней секции, а электрическая машина U101 при питании от аккумулятора используется для привода нагрузки задней секции, и оба работают независимо друг от друга, причем тормоз В101 находится в положении ВКЛ., в то время как тормоз В102 и В103 находятся в положении ОТКЛ., а муфта CL105 находится в положении ОТКЛ., в то время как муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ.
F12: Двигатель используется для привода нагрузки передней секции, а электрическая машина U101 соединена с приводом для использования в качестве генератора для зарядки аккумулятора, причем тормоз В101 находится в положении ВКЛ., в то время как тормоза В102 и В103 находятся в положении ОТКЛ., а муфта CL105 находится в положении ОТКЛ., в то время как муфты CL102, CL103 и CL104 находятся в положении ВКЛ.;
На фиг. 6 показан пятый вариант применения системы с фиг. 1: он демонстрирует пример применения с дополнительной установкой муфты CL105 между выходным средним валом задней секции и средним передающим устройством при исключении муфты CL104, причем система функционирует так, как описано в табл. 6.
На фиг. 7 показан шестой вариант применения системы с фиг. 1: он демонстрирует пример применения с дополнительной установкой муфты CL105 между выходным средним валом задней секции и средним передающим устройством при исключении муфты CL104 и тормоза В102, причем система функционирует так, как описано в табл. 7.
На фиг. 8 показан седьмой вариант применения системы с фиг. 1; он демонстрирует пример применения с дополнительной установкой муфты CL105 при исключении муфты CL104, причем система функционирует так, как описано в табл. 8.
Описанные выше примеры применения приведены только для справки, причем практическое использование может быть реализовано путем распределения нагрузок передней и задней секций, входящих в распределенную дифференциальную структуру совмещения комбинированных характеристик привода нагрузок согласно эксплуатационным требованиям без изменения конструкции настоящего изобретения с целью выбора соответствующих рабочих и управляющих составляющих.
В случае, когда системы примеров реализации с фиг. 1-8 применяются на транспортных средствах, соотношения углового смещения между нагрузками передней и задней секций и силовым агрегатом привода, связанные с передаточным числом и различиями в наружном диаметре колес включают: скорость углового смещения двух нагрузок и вращательного силового агрегата стороны привода определяется согласно соотношениям отношения колесной системы, или же отношение углового смещения между двумя нагрузками и их связь с вращательным силовым агрегатом не соответствуют отношению колесной системы (как в случае скольжения по дорожной поверхности), и в особенности соотношения между угловым смещением нагрузки задней секции и силового агрегата стороны привода или между нагрузками передней и задней секций могут быть специально установлены таким образом, чтобы не действовать согласно соотношению отношения колесной системы, но действовать посредством дифференциального регулирования с помощью электрической машины U101.
Регулирование дифференциального действия электрической машины U101 включает активное регулирование посредством подачи электроэнергии с функционированием в качестве электродвигателя или пассивное регулирование с функционированием в качестве генератора для выработки энергии.
В случае использования упомянутых нагрузок передней и задней секций при приводе транспортного средства нагрузкой передней секции может служить переднее колесо или заднее колесо, а нагрузкой задней секции может быть совмещенное переднее колесо или структура задних колес с упомянутым определением.
Комбинированная система дифференцированного распределения мощности имеет многочисленные эксплуатационные функции в типичной структуре дифференцированного привода секции, и поэтому при практическом использовании она может быть реализована с выполнением всех или части функций.
Как показывают приведенные выше описания, комбинированная система дифференцированного распределения мощности может быть использована на дорожных транспортных средствах, судах или используется в качестве иного фиксированного комбинированного источника мощности для привода. Приведенные выше примеры реализации описывают различные режимы применения комбинированной системы дифференцированного распределения мощности, являющейся предметом настоящего изобретения, и на практике возможен, в зависимости от потребностей, выбор периферийных узлов для выполнения внешних функций, что допускает гибкий выбор требуемой системы.
Изобретение относится к комбинированным приводным системам транспортных средств. Вращательный силовой агрегат приводит нагрузку передней секции. Он соединен с дифференциальным устройством, включающим в себя электрическую машину и заднюю дифференциальную коробку, приводящую заднюю секцию. Между ротором и статором электрической машины установлен управляемый тормоз, обеспечивающий выполнение электродвигателем функций привода в случае подачи входного тока или функций связи с переменной скоростью посредством выходного тока, когда электрическая машина работает генератором. Двигатель может вращаться с постоянной и частично с регулируемой скоростью, причем часть выходной мощности используется для приведения нагрузки, а остальная часть преобразуется в электрической машине, выполняющей функции генератора, в зарядный ток аккумулятора. Тем самым повышается энергетическая эффективность системы, и уменьшается загрязнение окружающей среды. 2 с. и 21 з.п.ф-лы, 8 ил., 8 табл.
| Электромеханическая двухпоточная трансмиссия | 1988 |
|
SU1604637A1 |
| Двухпоточная электромеханическая передача | 1988 |
|
SU1521622A1 |
| Электромеханическая двухпоточная трансмиссия | 1987 |
|
SU1428603A1 |
