ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКОЕ ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО, И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКИМ ПРИВОДНЫМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2016 года по МПК B60K6/387 B60K6/365 B60W30/18 F16D25/06 

Область техники изобретения и уровень техники

Настоящее изобретение относится к приводному устройству для транспортного средства согласно пункту 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему такое приводное устройство согласно преамбуле пункта 13 формулы изобретения, и к способу управления таким приводным устройством согласно преамбуле пункта 14 формулы изобретения.

Гибридные транспортные средства могут быть приведены в движение с помощью первичного двигателя, такого как двигатель внутреннего сгорания, и с помощью вторичного двигателя, такого как электрическая машина. Электрическая машина оборудована по меньшей мере одной аккумуляторной батареей для сохранения электрической энергии и контрольным оборудованием для управления потоком электрической энергии между аккумуляторной батареей и электрической машиной. Таким образом электрическая машина может попеременно работать как двигатель или как генератор, в зависимости от условий эксплуатации транспортного средства. При торможении транспортного средства электрическая машина вырабатывает электрическую энергию, сохраняемую в аккумуляторной батарее. Позднее сохраненная электрическая энергия используется для работы транспортного средства.

Использование традиционного механизма сцепления, который отсоединяет входной вал трансмиссии от двигателя внутреннего сгорания во время процессов переключения трансмиссии, влечет за собой такие недостатки, как нагрев дисков механизма сцепления, приводящий в результате к повышенному расходу топлива и к износу дисков сцепления. Традиционный механизм сцепления является также относительно тяжелым и дорогим. Он также занимает относительно большое пространство в транспортном средстве.

Путем соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания, ротора электрической машины и входного вала трансмиссии с планетарной передачей можно избежать использования традиционного механизма сцепления. При ускорении транспортного средства повышенный крутящий момент должен быть передан посредством двигателя внутреннего сгорания и электрической машины на трансмиссию и на ведущие колеса транспортного средства. Поскольку и двигатель внутреннего сгорания, и электрическая машина соединены с планетарной передачей, максимальный крутящий момент, передаваемый двигателем внутреннего сгорания и электрической машиной, будет ограничен любым из этих приводных узлов, имеющих максимальный крутящий момент, который меньше, чем максимальный крутящий момент второго приводного узла. В тех случаях, когда максимальный крутящий момент электрической машины меньше, чем максимальный крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, электрическая машина не сможет вырабатывать достаточный реактивный крутящий момент на планетарную передачу, так что двигатель внутреннего сгорания не сможет передавать свой максимальный крутящий момент на трансмиссию и на ведущие колеса транспортного средства. Таким образом, переданный на трансмиссию максимальный крутящий момент ограничен мощностью электрической машины. В особенности, когда требуется мощное ускорение транспортного средства, а электрическая машина не способна вырабатывать достаточный реактивный крутящий момент, в электрической машине нежелательным образом будет вырабатываться тепло.

В документе US-A1-2003/0078127 показана система привода для транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания и электрическим двигателем, которые соединены с планетарной передачей. Водило планетарной шестерни планетарной передачи соединено с входным валом трансмиссии. Водило планетарной шестерни и солнечная шестерня планетарной передачи могут быть жестко соединены посредством муфты, так что электрический двигатель и входной вал трансмиссии могут вращаться как жесткий вращающийся узел.

Доступное пространство для приводного устройства в транспортном средстве часто ограничено. Если приводное устройство содержит множество компонентов, таких как двигатель внутреннего сгорания, электрическую машину, трансмиссию и планетарную передачу, конструкция должна быть компактной. По этой причине желательно, чтобы электрическая машина имела бы маленькие размеры, что означает, что мощность электрической машины и вырабатываемый максимальный крутящий момент являются ограниченными.

Существуют также требования в отношении высокой степени безотказности и высокой надежности компонентов, входящих в приводное устройство.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечить приводное устройство для транспортного средства, при этом приводное устройство имеет компактную конструкцию.

Дополнительной задачей изобретения является обеспечить приводное устройство для транспортного средства, при этом приводное устройство имеет высокую степень безотказности и высокую надежность.

Другой задачей изобретения является обеспечить приводное устройство для транспортного средства, при этом приводное устройство имеет малый вес.

Другой задачей изобретения является обеспечить приводное устройство для транспортного средства, при этом приводное устройство имеет низкую стоимость изготовления.

Эти задачи решаются с помощью приводного устройства изначально упомянутого вида, которое характеризуется признаками, перечисленными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Эти задачи решаются также с помощью транспортного средства, содержащего такое приводное устройство изначально упомянутого вида, которое характеризуется признаками, перечисленными в отличительной части пункта 13 формулы изобретения.

Эти задачи решаются также с помощью способа управления приводным устройством изначально упомянутого вида, которое характеризуется признаками, перечисленными в отличительной части пункта 14 формулы изобретения.

С помощью жесткого соединения выходного вала двигателя с входным валом трансмиссии через планетарную передачу с использованием блокирующего механизма достигается требуемое ускорение транспортного средства, одновременно ограничивая размеры и мощность электрической машины, что приводит в результате к компактному приводному устройству с ограниченными размерами. Таким образом, максимальный крутящий момент, который может вырабатывать электрическая машина, также может быть меньше, чем максимальный крутящий момент, который может вырабатывать двигатель внутреннего сгорания. С помощью муфты, содержащей первые шлицевые соединения, которые выполнены с возможностью вхождения в зацепление со вторыми и третьими шлицевыми соединениями на первом и втором подвижных компонентах планетарной передачи, выполняют приводное устройство согласно изобретению, имеющее компактную конструкцию, высокую степень безотказности и высокую надежность, а также имеющее малый вес и низкую стоимость изготовления.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения первым подвижным компонентом является водило планетарной шестерни, а другим подвижным компонентом является солнечная шестерня. Таким образом, мощность от двигателя внутреннего сгорания во втором положении муфты будет проходить через солнечную шестерню, муфту, водило планетарной шестерни и на трансмиссию, что приводит в результате к тому, что планетарные шестерни не подвергаются какому-либо крутящему моменту. Это означает, что размер планетарных шестерней может быть адаптирован только к крутящему моменту электрической машины вместо крутящего момента двигателя, что в свою очередь позволяет сконфигурировать планетарные шестерни более меньших размеров. Таким образом, обеспечивают приводное устройство согласно изобретению, имеющее компактную конструкцию, малый вес и низкую стоимость изготовления.

Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения блокирующий механизм сконфигурирован как кольцевая муфта, которая по существу концентричным образом окружает водило планетарной шестерни. Таким образом, обеспечивают приводное устройство согласно настоящему изобретению, имеющее компактную конструкцию с малым весом и низкой стоимостью изготовления.

Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения кольцевая муфта снабжена периферийными выемками, которые взаимодействуют с планетарными шестернями, размещенными на водиле планетарной шестерни. Таким образом, вес муфты будет сокращен, что сокращает стоимость изготовления и вес приводного устройства.

Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения муфта перемещается между первым и вторым положением с помощью силового элемента, который по существу концентричным образом окружает входной вал трансмиссии или выходной вал двигателя. Таким образом, обеспечивают компактную конструкцию, малый вес и низкую стоимость изготовления.

Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения между муфтой и силовым элементом размещен подшипник, подшипник позволяет муфте вращаться относительно силового элемента. Таким образом, силовой элемент может быть спроектирован так, что ему нет необходимости вращаться, что означает, что конструкция силового элемента может быть упрощена. За счет этого может быть повышена безотказность и надежность приводного устройства.

Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна пружина размещена с возможностью перемещения муфты из первого положения во второе положение. Пружина может работать независимо от силового элемента или взаимодействовать с силовым элементом для перемещения муфты. Таким образом, конструкция силового элемента может быть упрощена, а безотказность и надежность приводного устройства могут быть повышены. Пружина стремится привести муфту во второе положение, чтобы обеспечить работу транспортного средства в случае выхода из строя силового элемента.

Планетарная передача обычно содержит три компонента, которые размещены с возможностью вращения относительно друг друга, а именно солнечная шестерня, водило планетарной шестерни и коронная шестерня. Зная число зубьев солнечной шестерни и коронной шестерни, можно определить во время работы относительные скорости трех компонентов. Согласно настоящему изобретению именно компонент планетарной передачи соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается со скоростью, соответствующей скорости выходного вала двигателя внутреннего сгорания. Второй компонент планетарной передачи соединен с входным валом трансмиссии. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается при той же скорости, что и входной вал трансмиссии. Третий компонент планетарной передачи соединен с ротором электрической машины. Таким образом этот компонент планетарной передачи вращается при той же скорости, что и ротор электрической машины, если они непосредственно соединены друг с другом. В альтернативном варианте электрическая машина может быть соединена с третьим элементом планетарной передачи через трансмиссию, имеющую передаточное число. В этом случае электрическая машина и третий элемент планетарной передачи вращаются с разными скоростями. Скорость электрических машин является постоянно регулируемой. Во время эксплуатации, когда входной вал трансмиссии должен быть доведен до требуемой скорости, блок управления рассчитывает, при известной скорости двигателя внутреннего сгорания, скорость, которая должна быть приложена к третьему компоненту для того, чтобы входной вал трансмиссии получил требуемую скорость. Блок управления активирует электрическую машину, чтобы обеспечить третьему компоненту расчетную скорость и таким образом требуемую скорость входному валу трансмиссии.

Дополнительные преимущества, связанные с изобретением, понятны из нижеследующего подробного описания.

Краткое описание чертежей

Далее описан в качестве примера предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

на фигуре 1 показан вид сбоку транспортного средства, содержащего приводное устройство согласно настоящему изобретению;

на фигуре 2 показан вид поперечного сечения приводного устройства согласно настоящему изобретению с блокирующим механизмом в первом положении;

на фигуре 3 показан вид поперечного сечения приводного устройства согласно настоящему изобретению с блокирующим механизмом во втором положении, и

на фигуре 4 показана блок-схема, относящаяся к способу управления приводным устройством согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

На фигуре 1 показан вид сбоку транспортного средства 1, которое содержит приводное устройство 2 согласно настоящему изобретению. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с электрической машиной 6 и трансмиссией 8 через планетарную передачу 10. Трансмиссия 8 дополнительно соединена с ведущими колесами 12 транспортного средства 1.

На фигуре 2 показан вид поперечного сечения приводного устройства 2 согласно настоящему изобретению. Планетарная передача 10 содержит подвижные компоненты в виде солнечной шестерни 18, коронной шестерни 20 и водила 22 планетарной шестерни. Солнечная шестерня 18 согласно показанному варианту осуществления настоящего изобретения соединена с выходным валом 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и образует когерентный узел. Можно также соединить выходной вал 14 двигателя внутреннего сгорания 4 с коронной шестерней 20 или водилом 22 планетарной шестерни.

Электрическая машина 6 содержит статор 24 и ротор 26. Статор 24 жестко соединен с транспортным средством 1 и поэтому не вращается. Ротор 26 соединен с коронной шестерней 20 планетарной передачи 10 и таким образом вращается относительно статора 24. Согласно проиллюстрированному варианту осуществления настоящего изобретения коронная шестерня 20 и ротор 26 электрической машины 6 составляют интегральный узел. Можно также сконструировать коронную шестерню 20 и ротор 26 как отдельные узлы, которые соединены друг с другом.

Входной вал 27 трансмиссии 8 соединен с водилом 22 планетарной шестерни, который содержит последовательность зубчатых колес, называемых планетарными шестернями 28. Они смонтированы на водиле 22 планетарной шестерни, например, с помощью роликовых подшипников 36. В показанном варианте осуществления настоящего изобретения солнечная шестерня 18 также смонтирована на водиле 22 планетарной шестерни с помощью роликовых подшипников 37. Зубья 30 планетарных шестерен 28 входят в зацепление с зубьями 32, 34, которые выполнены на солнечной шестерне 18 соответственно и коронной шестерне 20.

Во время торможения двигателя водитель освобождает педаль акселератора (не показано) транспортного средства 1. Таким образом входной вал 27 трансмиссии 8 приводит в действие электрическую машину 6, в то время как двигатель внутреннего сгорания 4 и электрическая машина 6 затормаживают. Электрическая машина 6 вырабатывает электрическую энергию, сохраняемую в аккумуляторной батарее 50 транспортного средства. Это условие эксплуатации называют рекуперативным торможением. Электрическая машина 6 работает таким образом как генератор. Когда электрическая машина 6 работает в качестве генератора, электрическая машина 6 оказывает воздействие противодействующим крутящим моментом на крутящий момент от трансмиссии 8, приводя в результате к торможению транспортного средства 1, потому что трансмиссия 8 соединена с ведущими колесами 12 транспортного средства 1.

При ускорении транспортного средства 1 повышенный крутящий момент должен быть передан от двигателя внутреннего сгорания 4 и электрической машины 6 на трансмиссию 8 и на ведущие колеса 12 транспортного средства 1. Поскольку и двигатель внутреннего сгорания 4 и электрическая машина 6 соединены с планетарной передачей 10, максимальный крутящий момент, передаваемый двигателем внутреннего сгорания 4 и электрической машиной 6, будет ограничен любым из этих узлов 4, 6 привода, максимальный крутящий момент которых меньше, чем максимальный крутящий момент второго узла 4, 6 привода. В том случае, если максимальный крутящий момент электрической машины 6 меньше, чем максимальный крутящий момент двигателя внутреннего сгорания 4, электрическая машина 6 не будет иметь возможность вырабатывать достаточный реактивный крутящий момент для планетарной передачи 10, что означает, что двигатель внутреннего сгорания 4 не может передавать свой максимальный крутящий момент на трансмиссию 8 и на ведущие колеса 12 транспортного средства 1. Таким образом, максимальный крутящий момент, переданный на трансмиссию 8, органичен мощностью электрической машины 6. В особенности, если требуется мощное ускорение транспортного средства 1 и электрическая машина 6 не может вырабатывать достаточный реактивный крутящий момент, в электрической машине 6 будет вырабатываться нежелательным образом тепло.

С помощью жесткого соединения выходного вала 14 двигателя внутреннего сгорания 4 с входным валом 27 трансмиссии 8, с блокирующим механизмом 38 через планетарную передачу 10 может быть получено требуемое ускорение транспортного средства 1 в то же самое время, поскольку размеры и мощность электрической машины 6 могут быть ограничены, приводя в результате к компактному приводному устройству 2 с ограниченными размерами. Таким образом, максимальный крутящий момент, который может вырабатывать электрическая машина 6 может быть меньше, чем максимальный крутящий момент, который может вырабатывать двигатель 4 внутреннего сгорания.

Блокирующий механизм 38 выполнен с возможностью перемещения между первым и вторым положениями. В первом положении выходной вал 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и входной вал 27 трансмиссии 8 могут вращаться с разными скоростями через планетарную передачу 10. Во втором положении блокирующий механизм 38 жестко соединяет выходной вал 14 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 27 трансмиссии 8 через планетарную передачу 10.

Блокирующий механизм 38 содержит муфту 40 с первыми шлицевыми соединениями 41, которые в первом положении входят в зацепление со вторыми шлицевыми соединениями 43 на первом подвижном компоненте, который составляет водило 22 планетарной шестерни планетарной передачи 10, и во втором положении также входит в зацепление с третьими шлицевыми соединениями 45 на втором подвижном компоненте планетарной передачи 10, который составляет солнечную шестерню 18. Как упомянуто выше, водило 22 планетарной шестерни соединено с входным валом 27 трансмиссии 8, а солнечная шестерня 18 соединена с выходным валом 14 двигателя 4 внутреннего сгорания. Блокирующий механизм 38 сконфигурирован как кольцевая муфта 40, которая по существу концентричным образом окружает водило 22 планетарной шестерни. Первые шлицевые соединения 41, размещенные на муфте 40, выполнены вокруг внутренней поверхности муфты 40 и продолжаются в осевом продольном направлении муфты 40, соответствующем и слегка превышающем полную длину вторых шлицевых соединений 43, которые размещены на водиле 22 планетарной шестерни, и третьих шлицевых соединений 45, которые размещены на солнечной шестерне 18. Предпочтительно, солнечная шестерня 18 имеет фланец 51, который снабжен по своей периферии третьими шлицевыми соединениями 45, которые входят в зацепление с муфтой 40. Вторые шлицевые соединения 43, выполненные по периферии водила 22 планетарной шестерни, и третьи шлицевые соединения 45, выполненные по периферии фланца 51, предпочтительно размещены вокруг всей окружности фланца 51 и водила 22 планетарной шестерни. Таким образом образуется шлицевое соединение, когда первые шлицевые соединения 41 на муфте 40 входят в зацепление со вторыми и третьими шлицевыми соединениями 43, 45 на водиле 22 планетарной шестерни и солнечной шестерни 18, соответственно.

Крутящий момент, воздействующий на муфту 40, уменьшается с увеличенным радиальным расширением фланца 51 и водила 22 планетарной шестерни, что в свою очередь означает, что размеры муфты 40 могут быть меньше. Это обеспечивает компактную конструкцию с достижением меньшего веса. Муфта 40 снабжена периферийными выемками 53, которые сконфигурированы для предотвращения столкновения муфты 40 с планетарными шестернями 28, размещенными на водиле 22 планетарной шестерни. Выемки 53 имеют осевое расширение, которое позволяет сместить муфту 40 в осевом направлении без вхождения в контакт с планетарными шестернями 28.

Силовой элемент 54 в виде пневматического цилиндра с размещенным в нем подвижным в осевом направлении поршнем 61, которые вместе по существу концентричным образом окружают входной вал 27 трансмиссии 8, размещен с возможностью перемещения муфты 40 между первым и вторым положениями. Силовой элемент 54 можно также разместить, так что он концентричным образом окружает выходной вал 14 двигателя 4 внутреннего сгорания. Силовой элемент 54 также может быть гидравлическим цилиндром или линейным двигателем. Некоторое число пружин 57 предпочтительно размещено с возможностью перемещения муфты 40 из первого положения во второе положение. Пружины 57 могут работать независимо от пневматического цилиндра 54 или взаимодействовать с цилиндром 54, чтобы перемещать муфту 40. Таким образом, конструкция силового элемента может быть упрощена, а безотказность и функциональная надежность приводного устройства 2 могут быть повышены. Если силовой элемент 54 или приводной источник к силовому элементу 54, такой как источник 56 сжатого воздуха, выйдут из строя, пружины 57 стремятся привести муфту 40 во второе положение таким образом, что солнечная шестерня 18 и водило 22 планетарной шестерни соединяются, и возможна силовая трансмиссия через планетарную передачу 10, и таким образом становится возможным продвижение вперед транспортного средства 1. Даже если электрическая машина 6 выйдет из строя, транспортное средство 1 будет способно продвигаться вперед, если солнечная шестерня 18 и водило 22 планетарной шестерни соединены с помощью муфты 40. В проиллюстрированном варианте осуществления настоящего изобретения пружины 57 сконфигурированы как винтовые пружины, которые воздействуют усилием сжатия на первую поверхность 63 давления поршня 61 цилиндра 54. Если пневматическое давление уменьшается на второй поверхности 65 давления поршня 61, поршень 61 перемещается с помощью пружины 57. Когда пневматическое давление увеличивается на второй поверхности 65 давления поршня 61 и превышает усилие сжатия пружин 57, поршень 61 будет перемещаться за счет пневматического давления. Таким образом, именно усилие от пневматического давления перемещает муфту 40 из первого положения во второе положение и усилие пружин 57, которое перемещает муфту 40 из второго положения в первое положение. Единственная винтовая пружина может быть размещена в цилиндре в качестве альтернативы многочисленным пружинам 57, винтовая пружина по существу концентричным образом окружает входной вал 27 трансмиссии 8.

В качестве альтернативы цилиндру 54, размещенному концентричным образом по отношению к входному валу 27 трансмиссии 8, силовой элемент 54 может быть вилкой переключения передач (не показано), которая выполнена с возможностью перемещения муфты 40 между первым положением и вторым положениями.

Подшипник 67 размещен между муфтой 40 и пневматическим цилиндром 54, подшипник позволяет муфте 40 вращаться относительно цилиндра 54. Подшипник 67 позволяет муфте 40 вращаться относительно цилиндра 54 таким образом, что цилиндр 54 может быть выполнен без возможности совершать вращение. Таким образом, поршень 61 в цилиндре не будет вращаться относительно цилиндра 54, что означает, что уплотнения между цилиндром 54 и поршнем 61 могут быть сделаны простыми, что означает, что конструкция цилиндра 54 может быть упрощена. Подшипник 67 согласно показанному на фигуре 2 варианту осуществления настоящего изобретения представляет собой шариковый подшипник с радиальными пазами, который может также выдерживать осевые усилия, так что поршень 61 в цилиндре 54 может перемещать муфту 40 в осевом направлении. Возможен также другой тип подшипника, такой как упорный подшипник или радиально-упорный подшипник.

Выходной вал 14 двигателя внутреннего сгорания 4, ротор 26 электрической машины 6, входной вал 27 трансмиссии 8 и муфта 40 размещены с возможностью вращения вокруг общей оси 48 вращения.

Муфта 40 выполнена с возможностью смещения в осевом направлении вдоль входного вала 27 трансмиссии 8 во время перемещения между первым положением и вторым положением. В том случае, если выходной вал 14 двигателя внутреннего сгорания 4 взамен соединен с водилом 22 планетарной шестерни, муфта 40 выполнена с возможностью смещения в осевом направлении вдоль выходного вала 14 двигателя внутреннего сгорания 4 во время перемещения между первым положением и вторым положением.

Для смещения и перемещения муфты 40 из первого положения во второе положение двигателем 4 внутреннего сгорания и электрической машиной 6 управляют таким образом, что обеспечивается состояние, не создающее крутящего момента между выходным валом 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и планетарной передачей 10. Для этого используется контроллер 55, который также выполнен с возможностью управления электрической машиной 6, чтобы использовать сохраненную электрическую энергию при определенных соответствующих случаях эксплуатации для подачи расходуемой на движение мощности на входной вал 27 трансмиссии 8 и чтобы использовать кинетическую энергию входного вала 27 трансмиссии 8 при разных случаях эксплуатации для извлечения и сохранения электрической энергии. Таким образом, контроллер 55 определяет скорость и/или крутящий момент выходного вала 14 двигателя внутреннего сгорания 4, входного вала 27 трансмиссии 8 и ротора 26 электрической машины 6, посредством этого управляя двигателем 4 внутреннего сгорания и электрической машиной 6 таким образом, что обеспечивается не создающее крутящего момента состояние между выходным валом 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 27 трансмиссии. Когда достигается состояние, не создающее крутящего момента, муфта 40 смещается и перемещается во второе положение посредством блока управления, приводящего в действие источник 56 сжатого воздуха, который по трубопроводу 58 подает сжатый воздух к пневматическому цилиндру 54, так что цилиндр 54 перемещает муфту 40. Контроллер 55 соединен с двигателем 4 внутреннего сгорания, трансмиссией 8, электрической машиной 6 и источником сжатого воздуха 56 через электрические проводники 60. Контроллер 55 посредством этого управляет перемещением муфты 40. Можно также разместить отдельный контроллер для источника 56 сжатого воздуха.

Контроллер 55 таким образом выполнен с возможностью управления муфтой 40 и возможностью определения, в каких случаях электрическая машина 6 будет работать в качестве двигателя, а в каких случаях она будет работать как генератор. Чтобы определить это, контроллер 55 может получать текущую информацию от указанных выше соответствующих рабочих параметров. Контроллер 55 может быть компьютером с пригодным для этой цели программным обеспечением. Контроллер 55 также управляет потоком электрической энергии между аккумуляторной батареей 50 и статором 24 электрической машины 6. Когда электрическая машина 6 работает как двигатель, сохраненная электрическая энергия подается от аккумуляторной батареи 50 на статор 24. Когда электрическая машина 6 работает как генератор, электрическая энергия подается от статора 24 на аккумуляторную батарею 50.

На фигуре 3 показан вид поперечного сечения приводного устройства 2 согласно настоящему изобретению с блокирующим механизмом 38 во втором положении. Во втором положении выходной вал 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и входной вал 27 трансмиссии 8 жестко соединены с помощью муфты 40 через планетарную передачу 10. Чтобы обеспечить это перемещение муфты 40, контроллер 55 сначала управляет двигателем 4 внутреннего сгорания и электрической машиной 6, так что создается не создающее крутящего момента состояние между выходным валом 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом трансмиссии, как объяснено выше в связи с фигурой 2.

Во втором положении муфты 40 энергия от двигателя 4 внутреннего сгорания будет проходить через солнечную шестерню 18, муфту 40, а также водило 22 планетарной шестерни на трансмиссию 8, что приводит в результате к тому, что планетарные шестерни 28 не подвергаются какому-либо крутящему моменту. Это означает, что размер планетарных шестерен 28 может быть адаптирован только к крутящему моменту электрической машины 6 взамен крутящего момента двигателя 4 внутреннего сгорания, что в свою очередь означает, что планетарные шестерни 28 могут быть сконфигурированы меньших размеров. Таким образом достигается приводное устройство 2 согласно настоящему изобретению, имеющее компактную конструкцию, малый вес и низкую стоимость изготовления.

Когда транспортное средство 1 ускоряется до требуемой скорости, цилиндром 54 управляют таким образом, что муфта 40 возвращается в первое положение. Двигатель 4 внутреннего сгорания и электрическая машина 6 одновременно управляются контроллером 55, так что не создающее крутящего момента состояние обеспечивается между выходным валом 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 27 трансмиссии 8. Когда достигнуто состояние, не создающее крутящего момента, муфта 40 смещается и перемещается в первое положение. Когда муфта 40 возвращается в первое положение, транспортное средство 1 может быть приведено в действие и двигателем 4 внутреннего сгорания и электрической машиной 6.

На фигуре 4 показана блок-схема, относящаяся к способу управления приводным устройством 2 согласно настоящему изобретению. Способ по изобретению содержит первый этап а), на котором двигатель 4 внутреннего сгорания и электрическая машина 6 управляются таким образом, что по существу создается состояние, не создающее крутящего момента между выходным валом 14 двигателя внутреннего сгорания 4 и входным валом 27 трансмиссии 8.

На следующем этапе b) выходной вал двигателя 4 внутреннего сгорания и планетарная передача 10 жестко соединены друг с другом посредством перемещения блокирующего механизма 38, содержащего муфту 40, снабженную первыми шлицевыми соединениями 41, из первого положения, при котором выходному валу 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и входному валу 27 трансмиссии 8 позволено вращаться с разными скоростями через планетарную передачу 10, во второе положение, при котором муфта 40 жестко соединяет выходной вал 14 двигателя 4 внутреннего сгорания и входной вал 27 трансмиссии 8 через планетарную передачу 10.

Согласно дополнительному этапу или альтернативному этапу с) муфта 40 перемещается с помощью усилия пружины из первого положения во второе положение.

Вышеуказанные компоненты и признаки в рамках изобретения могут быть скомбинированы между разными конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Изобретение относится к приводному устройству транспортного средства. Приводное устройство для транспортного средства содержит выходной вал двигателя, входной вал трансмиссии, электрическую машину, планетарную передачу, содержащую подвижные элементы, и блокирующий механизм, перемещающийся между первым положением и вторым положением. В первом положении выходной вал двигателя и входной вал трансмиссии могут вращаться с разными скоростями через планетарную передачу. Во втором положении блокирующий механизм жестко соединяет выходной вал двигателя с входным валом трансмиссии. Шлицевые соединения муфты блокирующего механизма в первом положении входят в зацепление со шлицевыми соединениями первого подвижного компонента планетарной передачи и во втором положении - с третьими шлицевыми соединениями второго подвижного компонента передачи. Первый подвижный компонент соединен с входным валом трансмиссии, а второй подвижный компонент с выходным валом двигателя. Повышается надежность устройства. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Приводное устройство для транспортного средства, причем приводное устройство (2) содержит выходной вал (14) двигателя (4) внутреннего сгорания, входной вал (27) трансмиссии (8), электрическую машину (6), содержащую статор (24) и ротор (26), планетарную передачу (10), содержащую подвижные элементы (18, 20, 22), и блокирующий механизм (38), который выполнен с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением, причем в первом положении выходной вал (14) двигателя (4) внутреннего сгорания и входной вал (27) трансмиссии (8) могут вращаться с разными скоростями через планетарную передачу (10), а во втором положении блокирующий механизм (38) жестко соединяет выходной вал (14) двигателя (4) внутреннего сгорания с входным валом (27) трансмиссии (8) через планетарную передачу (10), отличающееся тем, что блокирующий механизм (38) содержит муфту (40), снабженную первыми шлицевыми соединениями (41), которые в первом положении входят в зацепление со вторыми шлицевыми соединениями (43) на первом подвижном компоненте (18, 20, 22) планетарной передачи (10) и во втором положении дополнительно входят в зацепление с третьими шлицевыми соединениями (45) на втором подвижном компоненте (18, 20, 22) планетарной передачи (10), при этом первый подвижный компонент (18, 20, 22) соединен с входным валом (27) трансмиссии (8), а второй подвижный компонент (18, 20, 22) соединен с выходным валом (14) двигателя (4) внутреннего сгорания.

2. Приводное устройство по п. 1, отличающееся тем, что первым подвижным компонентом является водило (22) планетарной шестерни, а вторым подвижным компонентом является солнечная шестерня (18).

3. Приводное устройство по п. 2, отличающееся тем, что блокирующий механизм (38) сконфигурирован как кольцевая муфта (40), по существу концентричным образом окружающая водило (22) планетарной шестерни.

4. Приводное устройство по п. 3, отличающееся тем, что кольцевая муфта (40) снабжена периферийными выемками (53), взаимодействующими с планетарными шестернями (28), размещенными на водиле (22) планетарной шестерни.

5. Приводное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что блокирующий механизм (38) выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль входного вала (27) трансмиссии (8) или выходного вала (14) двигателя (4) внутреннего сгорания во время перемещения между первым положением и вторым положением.

6. Приводное устройство по п. 4, отличающееся тем, что блокирующий механизм (38) выполнен с возможностью смещения в осевом направлении вдоль входного вала (27) трансмиссии (8) или выходного вала (14) двигателя (4) внутреннего сгорания во время перемещения между первым положением и вторым положением.

7. Приводное устройство по п. 6, отличающееся тем, что силовой элемент (54) выполнен с возможностью перемещения муфты (40) между первым положением и вторым положением.

8. Приводное устройство по п. 7, отличающееся тем, что силовой элемент (54) по существу концентричным образом окружает входной вал (27) трансмиссии (8) или выходной вал (14) двигателя (4) внутреннего сгорания.

9. Приводное устройство по п. 7, отличающееся тем, что подшипник (67) размещен между муфтой (40) и силовым элементом (54), причем подшипник позволяет муфте (40) вращаться относительно силового элемента (54).

10. Приводное устройство по п. 7, отличающееся тем, что силовой элемент (54) является пневматическим цилиндром.

11. Приводное устройство по любому из пп. 1-4 или 6-10, отличающееся тем, что по меньшей мере одна пружина (57) выполнена с возможностью перемещения муфты (40) из первого положения во второе положение.

12. Приводное устройство по любому из пп. 1-4 или 6-10, отличающееся тем, что выходной вал (14) двигателя (4) внутреннего сгорания, ротор (26) электрической машины (6), входной вал (27) трансмиссии (8) и муфта (40) размещены с возможностью вращения вокруг общей оси (48) вращения.

13. Приводное устройство по любому из пп. 1-4 или 6-10, отличающееся тем, что контроллер (55) выполнен с возможностью управления электрической машиной (6), так что во время определенных соответствующих случаев эксплуатации он использует сохраненную электрическую энергию для подачи движущего усилия к входному валу (27) трансмиссии (8) и во время других случаев эксплуатации использует кинетическую энергию входного вала (27) трансмиссии (8) для извлечения и сохранения электрической энергии.

14. Транспортное средство (1), отличающееся тем, что оно содержит приводное устройство (2) по любому из пп. 1-4 или 6-10.

15. Способ управления приводным устройством, содержащим выходной вал (14) двигателя (4) внутреннего сгорания, входной вал (27) трансмиссии (8), электрическую машину (6), содержащую статор (24) и ротор (26), и планетарную передачу (10), содержащую подвижные элементы (18, 20, 22), отличающийся тем, что содержит этапы:
а) управления двигателем (4) внутреннего сгорания и электрической машиной (6) таким образом, что по существу создается состояние отсутствия крутящего момента между выходным валом (14) двигателя (4) внутреннего сгорания и входным валом (27) трансмиссии (8);
b) жесткого соединения выходного вала (14) двигателя (4) внутреннего сгорания и планетарной передачи (10) друг с другом посредством перемещения блокирующего механизма (38), содержащего муфту (40), снабженную первыми шлицевыми соединениями (41), из первого положения, при котором выходному валу (14) двигателя (4) внутреннего сгорания и входному валу (27) трансмиссии (8) позволено вращаться с разными скоростями через планетарную передачу (10), во второе положение, при котором муфта (40) жестко соединяет выходной вал (14) двигателя (4) внутреннего сгорания и входной вал (27) трансмиссии (8) через планетарную передачу (10).

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что этап с) содержит перемещение муфты (40) из первого положения во второе положение с помощью усилия пружины.