ГИБРИДНАЯ ТРАНСМИССИЯ ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2017 года по МПК B60K6/48 B60K6/547 F16H37/04 

Настоящее изобретение относится к гибридной трансмиссии для автотранспортного средства, содержащей основную коробку передач, выполненную в виде механической коробки передач с множеством передаточных чисел и выполненную с возможностью соединения с приводным валом двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, и единственную электрическую машину, которая соединена с основной коробкой передач для того, чтобы помогать двигателю внутреннего сгорания транспортного средства создавать крутящий момент, передаваемый на колеса транспортного средства.

Гибридные трансмиссии для автотранспортных средств как с одним сцеплением, так и с двумя сцеплениями, в которых электрическая машина постоянно соединена или выборочно соединяется с ведущим валом или с промежуточным валом основной коробки передач для передачи крутящего момента на подобный вал или для получения крутящего момента с подобного вала, известны. Электрическая машина, таким образом, может выполнять не только основные функции тяги (создания механической мощности для колес транспортного средства за счет использования энергии аккумуляторов транспортного средства) и регенерации (генерирования электрической энергии для зарядки аккумуляторов транспортного средства за счет восстановления кинетической энергии транспортного средства или за счет использования двигателя внутреннего сгорания во время остановки транспортного средства), но также и вспомогательные функции, такие как, например, функцию генератора или стартера.

В документе ЕР-А-1232891 раскрыта гибридная трансмиссия для автотранспортного средства, содержащая основную коробку передач и единственную электрическую машину, в которой основная коробка передач является механической коробкой передач с множеством зубчатых передач и содержит по меньшей мере один ведущий вал, выполненный с возможностью соединения с приводным валом двигателя внутреннего сгорания, и по меньшей мере один промежуточный вал, выполненный с возможностью соединения с колесами транспортного средства. Электрическая машина разъемно соединена как по меньшей мере с одним ведущим валом, так и по меньшей мере с одним промежуточным валом посредством соединительной зубчатой пары, которая включает в себя первое зубчатое колесо, установленное вхолостую на по меньшей мере одном ведущем валу, и второе зубчатое колесо, установленное вхолостую на по меньшей мере одном промежуточном валу и непосредственно или опосредованно зацепляющееся с первым зубчатым колесом таким образом, чтобы обеспечивать передачу крутящего момента между электрической машиной и по меньшей мере одним ведущим и промежуточным валами. Трансмиссия дополнительно содержит первое соединительное устройство, расположенное между электрической машиной и по меньшей мере одним ведущим валом, для управления соединением между электрической машиной и подобным валом, а также второе соединительное устройство, расположенное между электрической машиной и по меньшей мере одним промежуточным валом, для управления соединением между электрической машиной и подобным валом. Первое соединительное устройство может переводиться в зацепленное положение, в котором оно вращательно соединяет первое зубчатое колесо с соответствующим ведущим валом, и в расцепленное положение, в котором оно разъединяет первое зубчатое колесо от соответствующего ведущего вала. Второе соединительное устройство может перемещаться по меньшей мере в зацепленное положение, в котором оно вращательно соединяет второе зубчатое колесо с соответствующим промежуточным валом, и в расцепленное положение, в котором оно разъединяет второе зубчатое колесо от соответствующего промежуточного вала таким образом, чтобы, когда первое соединительное устройство находится в зацепленном положении, электрическая машина могла передавать крутящий момент на ведущий вал, на котором установлено первое зубчатое колесо, а когда второе соединительное устройство находится в расцепленном положении, электрическая машина могла передавать крутящий момент на промежуточный вал, на котором установлено второе зубчатое колесо.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать гибридную трансмиссию для автотранспортного средства, обеспечивающую широкий диапазон режимов работы.

Эта и другие задачи настоящего изобретение достигаются за счет гибридной трансмиссии для автотранспортного средства, содержащей помимо признаков из предшествующего уровня техники, уже упоминавшихся выше, вторую коробку передач с двумя или более передачами, расположенную между электрической машиной и первым или вторым зубчатым колесом, подобная вторая коробка передач позволяет менять передаточное число между электрической машиной и основной коробкой передач.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны из последующего подробного описания, предлагаемого исключительно в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вид в перспективе гибридной трансмиссии для автотранспортного средства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - продольный разрез сечения трансмиссии по фиг.1;

фиг.3 и 4 - разрез и вид спереди, соответственно, на которых детализировано, с укрупнением показана вторая коробка передач (т.е. коробка передач, сопряженная с электрической машиной) трансмиссии по фиг.1;

фиг.5 - вид трансмиссии по фиг.1 в нейтральном положении;

фиг.6 - вид трансмиссии по фиг.1 в гибридном тяговом режиме с зацепленной первой зубчатой передачей;

фиг.7 - вид трансмиссии по фиг.1 в гибридном тяговом режиме с зацепленной второй зубчатой передачей;

фиг.8 - вид трансмиссии по фиг.1 в гибридном тяговом режиме с зацепленной третьей зубчатой передачей;

фиг.9 - вид трансмиссии по фиг.1 в гибридном тяговом режиме с зацепленной четвертой зубчатой передачей;

фиг.10 - вид трансмиссии по фиг.1 в гибридном тяговом режиме с зацепленной пятой зубчатой передачей;

фиг.11 - вид трансмиссии по фиг.1 в гибридном тяговом режиме с зацепленной шестой зубчатой передачей;

фиг.12 - вид трансмиссии по фиг.1 в полностью электрическом тяговом режиме с зацепленной первой передачей второй коробки передач;

фиг.13 - вид трансмиссии по фиг.1 в полностью электрическом тяговом режиме с зацепленной второй передачей второй коробки передач;

фиг.14 - вид трансмиссии по фиг.1 в положении, при котором электрическая машина соединена с двигателем внутреннего сгорания транспортного средства с зацепленной первой передачей второй коробки передач; и

фиг.15 - вид трансмиссии по фиг.1 в положении, при котором электрическая машина соединена с двигателем внутреннего сгорания транспортного средства с зацепленной второй передачей второй коробки передач.

Со ссылкой на фиг.1 и 2, гибридная трансмиссия для автотранспортного средства по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в целом, обозначена позицией 10 и, в общем, содержит основную коробку передач 12, сопряженную с двигателем внутреннего сгорания транспортного средства, электрическую машину 14, разъемно соединенную с основной коробкой 12 передач, и вторую коробку 16 передач, сопряженную с электрической машиной 14. Основная коробка 12 передач является механической коробкой передач (т.е. коробкой передач с зубчатыми колесами) с множеством передач (в предлагаемом варианте осуществления коробка передач с шестью передачами) и предназначена для соединения ее входной стороной с двигателем внутреннего сгорания (не показан) транспортного средства через фрикционное сцепление 18 (схематично показано на фиг.5-15), и ее выходной стороной с колесами транспортного средства (не показаны) через дифференциал 20 и пару полуосей 22. Фрикционное сцепление 18, также как и дифференциал 20 известны из уровня техники и не играют никакой особой роли в настоящем изобретении, поэтому в последующем описании они подробно рассматриваться не будут. Электрическая машина 14 может быть соединена как с входной стороной, так и с выходной стороной основной коробки 12 передач и, следовательно, может осуществлять обмен (т.е. передавать и получать) крутящего момента как с двигателем внутреннего сгорания, так и с колесами транспортного средства в разных рабочих режимах, которые далее будут рассмотрены более детализировано. Вторая коробка 16 передач расположена между электрической машиной 14 и основной коробкой 12 передач для изменения передаточного числа, с которым электрическая машина 14 передает/принимает движение на/с основной коробки 12 передач.

В предлагаемом варианте осуществления трансмиссия является трансмиссией с одним сцеплением, а, следовательно, основная коробка 12 передач содержит единственный ведущий вал 24, который торсионно может соединяться с приводным валом двигателя внутреннего сгорания транспортного средства посредством фрикционного сцепления 18. В любом случае трансмиссия может быть даже с двойным сцеплением, в этом случае основная коробка передач будет содержать, как это известно из уровня техники, два ведущих вала, каждый из которых может соединяться с приводным валом двигателя внутреннего сгорания транспортного средства посредством соответствующего фрикционного сцепления. Кроме этого, в предлагаемом варианте осуществления основная коробка 12 передач является двухосевой коробкой, а, следовательно, содержит единственный промежуточный вал 26, расположенный параллельно ведущему валу 24. В любом случае основная коробка 12 передач может содержать даже более одного промежуточного вала.

На ведущем валу 24 основной коробки 12 передач установлено множество зубчатых колес (в предлагаемом варианте осуществления - шесть ведущих зубчатых колес), каждое из которых сопряжено с соответствующей передачей, тогда как на промежуточном валу 26 установлено соответствующее множество ведомых зубчатых колес, каждое из которых постоянно зацеплено с соответствующим зубчатым колесом для включения соответствующей передачи. На промежуточном валу 26 также установлена понижающая шестерня 28, выполненная с возможностью зацепления с входным зубчатым колесом дифференциала 20. В частности, в предлагаемом варианте осуществления на ведущем валу 24 установлено, слева направо на фиг.2, ведущее зубчатое колесо 30, сопряженное с третьей передачей, ведущее зубчатое колесо 32, сопряженное с шестой передачей, ведущее зубчатое колесо 34, сопряженное с четвертой передачей, ведущее зубчатое колесо 36, сопряженное со второй передачей, ведущее зубчатое колесо 38, сопряженное с пятой передачей, и ведущее зубчатое колесо 40, сопряженное с первой передачей. Ведущие зубчатые колеса 34, 36, 38 и 40 выполнены в виде фиксированных зубчатых колес, а, следовательно, постоянно вращательно соединены с ведущим валом 24, тогда как ведущие зубчатые колеса 30 и 32 установлены вхолостую на ведущем валу 24 и могут выборочно вращательно соединяться с последним посредством соединительного устройства 42 известного типа. Соединительное устройство 42 может перемещаться в первое зацепленное положение (положение слева на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет ведущее зубчатое колесо 30 с ведущим валом 24, во второе зацепленное положение (положение справа на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет ведущее зубчатое колесо 32 с ведущим валом 24, и в нейтральное промежуточное положение, в котором оно вращательно не соединяет ни ведущее зубчатое колесо 30, ни ведущее зубчатое колесо 32 с ведущим валом 24. В предлагаемом варианте осуществления на промежуточном валу 26 установлено, в направлении слева направо по фиг.2, ведомое зубчатое колесо 44, постоянно зацепленное с ведущим зубчатым колесом 30, образуя зубчатую пару третьей передачи, ведомое зубчатое колесо 46, постоянно зацепленное с ведущим зубчатым колесом 32, образуя зубчатую пару шестой передачи, ведомое зубчатое колесо 48, постоянно зацепленное с ведущим зубчатым колесом 34, образуя зубчатую пару четвертой передачи, ведомое зубчатое колесо 50, постоянно зацепленное с ведущим зубчатым колесом 36, образуя зубчатую пару второй передачи, ведомое зубчатое колесо 52, постоянно зацепленное с ведущим зубчатым колесом 38, образуя зубчатую пару пятой передачи и ведомое зубчатое колесо 54, постоянно зацепленное с ведущим зубчатым колесом 40, образуя зубчатую пару первой передачи. Хотя ведомое зубчатое колесо 46 выполнено в виде фиксированного зубчатого колеса, а, следовательно, постоянно вращательно соединено с промежуточным валом 26, все остальные зубчатые колеса, установленные вхолостую на промежуточном валу 26, могут выборочно вращательно соединяться с последним посредством соединительных устройств известного типа. В частности, на промежуточном валу 26 установлено соединительное устройство 56, расположенное рядом с ведомым зубчатым колесом 44 (в предлагаемом варианте осуществления находится между ведомым зубчатым колесом 44 и ведомым зубчатым колесом 46), вращательно соединяя данное зубчатое колесо с промежуточным валом 26, соединительное устройство 58, расположенное между ведомыми зубчатыми колесами 48 и 50, для выборочного вращательного соединения любого из этих зубчатых колес с промежуточным валом 26 и соединительное устройство 60, расположенное между ведомыми зубчатыми колесами 52 и 54 для выборочного вращательного соединения любого из этих зубчатых колес с промежуточным валом 26. Соединительное устройство 56, которое может быть как синхронизированным, так и несинхронизированным, может перемещаться между зацепленным положением (положение слева на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 44 с промежуточным валом 26, и нейтральным положением, в котором оно вращательно не соединяет подобное зубчатое колесо с подобным валом. Соединительное устройство 58 может перемещаться между первым зацепленным положением (положение слева на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 48 с промежуточным валом 26, и вторым зацепленным положением (положение справа на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 50 с промежуточным валом 26, проходя через нейтральное, промежуточное положение, в котором оно вращательно не соединяет ни ведомое зубчатое колесо 48, ни ведомое зубчатое колесо 50 с промежуточным валом 26. Соединительное устройство 60 может перемещаться между первым зацепленным положением (положение слева на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 52 с промежуточным валом 26, и вторым зацепленным положением (положение справа на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 54 с промежуточным валом 26, проходя через нейтральное, промежуточное положение, в котором оно вращательно не соединяет ни ведомое зубчатое колесо 52, ни ведомое зубчатое колесо 54 с промежуточным валом 26.

Разумеется, как уже отмечалось выше, не только количество валов в основной коробке 12 передач, но также и количество передач, и компоновка зубчатых пар, сопряженных с разными передачами, могут отличаться от раскрываемых здесь, при этом следует понимать, что ведущие и ведомые зубчатые колеса по меньшей мере одной из зубчатых пар установлены вхолостую соответственно на ведущем и промежуточном валах данной коробки передач. Зубчатой парой с имеющейся в ней ведущим и ведомым зубчатыми колесами, установленными вхолостую соответственно на ведущем и промежуточном валах данной коробки передач, предпочтительно является зубчатая пара, сопряженная с промежуточной передачей основной коробки передач, т.е. не с самой нижней и не с самой верхней передачами. В предлагаемом варианте осуществления, по которому в основной коробке передач имеется шесть передач, подобная зубчатая пара сопряжена с третьей передачей.

Как уже отмечалось выше, электрическая машина 14 разъемно соединена как с входной стороной, так и с выходной стороной основной коробки 12 передач, в частности, через зубчатую пару, ведущее и ведомое зубчатые колеса которой установлены вхолостую на соответствующих валах. Подобная зубчатая пара предпочтительно, хотя и необязательно, является зубчатой парой, образующей одну из передач основой коробки передач, в данном случае - зубчатой парой третей передачи. В частности, электрическая машина 14 соединена с ведущим зубчатым колесом 30 таким образом, что когда соединительное устройство 42 находится в первом зацепленном положении (т.е. ведущее зубчатое колесо 30 вращательно соединено с ведущим валом 24), электрическая машина 14 передает крутящий момент через ведущее зубчатое колесо 30 на ведущий вал 24, а когда соединительное устройство 56 находится в зацепленном положении (т.е. ведомое зубчатое колесо 44 вращательно соединено с промежуточным валом 26) электрическая машина 14 передает крутящий момент через ведущее зубчатое колесо 30 и ведомое зубчатое колесо 44 на промежуточный вал 26. В предлагаемом варианте осуществления электрическая машина 14 снабжена собственным выходным валом (обозначен позицией 62), расположенным параллельно валам 24 и 26 основной коробки 12 передач и соединенным с ведущим зубчатым колесом 30 данной коробки передач через зубчатую пару, содержащую выходное зубчатое колесо 64, которое может вращательно соединяться с выходным валом 62, и промежуточное зубчатое колесо 66, постоянное зацепленное как с выходным зубчатым колесом 64, так и с ведущим зубчатым колесом 30. Между выходным зубчатым колесом 64 и ведущим зубчатым колесом 30, помимо зубчатого колеса 66 могут находиться другие промежуточные зубчатые колеса. Электрическая машина 14, вместо ведущего зубчатого колеса 30, также может быть соединена с ведомым зубчатым колесом 44.

Вторая коробка 16 передач позволяет менять передаточное число, с которым электрическая машина 14 передает движение ведущему зубчатому колесу 30 основной коробки 12 передач и, при необходимости, даже разъединять электрическую машину 14 от основной коробки 12 передач. В предлагаемом варианте осуществления вторая коробка 16 передач содержит редукторный механизм 68, расположенный между выходным валом 62 и выходным зубчатым колесом 64 электрической машины 14, и соединительное устройство 70, выполненное с возможностью вращательного соединения выходного зубчатого колеса 64 попеременно с редукторным механизмом 68 или с выходным валом 62. Таким образом, когда выходное зубчатое колесо 64 вращательно соединено с редукторным механизмом 68, электрическая машина 14 передает движение основной коробке 12 передач с первым передаточным числом (нижняя передача), крутящий момент, передается через выходной вал 62, редукторный механизм 68, выходное зубчатое колесо 64 и промежуточное зубчатое колесо 66 или наоборот (в зависимости от того используется электрическая машина 14 в качестве электродвигателя или генератора), а когда выходное зубчатое колесо 64 непосредственно вращательно соединено с выходным валом 62, электрическая машина 14 передает движение основной коробке 12 передач со вторым передаточным числом (верхняя передача), крутящий момент передается через выходной вал 62, выходное зубчатое колесо 64 и промежуточное зубчатое колесо 66 или наоборот (в зависимости от того используется электрическая машина 14 в качестве электродвигателя или генератора). В частности со ссылкой на фиг.3 и 4 в предлагаемом варианте осуществления редукторный механизм 68 является планетарным редукторным механизмом и содержит солнечную передачу 72, которая вращательно соединена с возможностью передачи приводного усилия с промежуточным валом 74, который в свою очередь вращательно соединен, например, посредством шлицевого соединения 76, с выходным валом 62 электрической машины 14, водилом 78 планетарного ряда с множеством планетарных передач 80 (в предлагаемом варианте осуществления - три планетарные передачи), и зубчатым венцом 82. И водило 78 планетарной передачи, и выходное зубчатое колесо 64 установлены вхолостую на промежуточном валу 74. Соединительное устройство 70 позволяет попеременно вращательно соединять водило 78 планетарной передачи или выходное зубчатое колесо 64 с промежуточным валом 74, а, следовательно, с выходным валом 62 электрической машины 14. В предлагаемом варианте осуществления соединительное устройство 70 выполнено в виде скользящей муфты и снабжено, с одной стороны, первыми зацепляющимися зубцами 84 (которые в приведенном примере выполнены в виде внутренних зубцов), которые могут попеременно зацепляться с соответствующими зацепляющимися зубцами 86 водила 78 планетарной передачи или с соответствующими зацепляющимися зубцами 88 промежуточного вала 74 (в приведенном примере и те, и другие зубцы выполнены в виде внешних зубцов), а с другой стороны - со вторыми зацепляющимися зубцами 90 (которые в приведенном примере выполнены в виде внутренних зубцов), постоянно зацепленными с соответствующими зацепляющимися зубцами 92 (которые в приведенном примере выполнены в виде внешних зубцов) внешнего зубчатого колеса 64. Соединительное устройство 70 может перемещаться между первым зацепленным положением (положение с левой стороны на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет водило 78 планетарной передачи с выходным зубчатым колесом 64, включая тем самым нижнюю передачу, вторым зацепленным положением (положение справа на фиг.2), в котором оно вращательно соединяет промежуточный вал 74, а, следовательно, выходной вал 62 с выходным зубчатым колесом 64, включая тем самым верхнюю передачу, и нейтральным положением, в котором выходное зубчатое колесо 64 не соединено ни с водилом 78 планетарной передачи, ни с промежуточным валом 74.

Далее со ссылкой на фиг.5-15 будут рассмотрены некоторые из различных условий эксплуатации трансмиссии 10, на которых зубчатые пары, сопряженные с первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой передачами основной коробки 12 передач обозначены римскими цифрами I, II, III, IV, V и VI, соответственно, тогда как положения соединительного устройства 70 второй коробки 16 передач, соответствующие зацеплению нижней передачи и верхней передачи, обозначены позициями L и Н соответственно. На каждом из схематических чертежей по фиг.5-15 направление крутящего момента в трансмиссии обозначено стрелкой.

На фиг.5 показано нейтральное положение трансмиссии 10, в котором все три соединительных устройства 42, 56 и 58 основной коробки 12 передач и соединительное устройство 70 второй коробки 16 передач находятся в нейтральном положении. В подобном положении, следовательно, ни двигатель внутреннего сгорания, ни электрическая машина 14 не передают крутящий момент на колеса транспортного средства.

Фиг.6-11 относятся к положению, в котором соединительное устройство 56 основной коробки 12 передач находится в зацепленном положении. В подобном положении электрическая машина 14 может быть соединена с промежуточным валом 26 основной коробки 12 передач за счет перевода соединительного устройства 70 второй коробки 16 передач в первое или второе зацепленное положение, а, следовательно, может передавать крутящий момент на колеса транспортного средства одновременно с двигателем внутреннего сгорания. В этой связи следует отметить, что в подобном соединении использование второй коробки передач, сопряженной с электрической машиной, позволяет последней вращаться с оптимальным количеством оборотов в минуту (максимально эффективно) в более широком диапазоне скоростей транспортного средства.

На фиг.6 показано положение зацепления первой передачи, достигаемое за счет перевода соединительного устройства 60 во второе зацепленное положение, рассмотренное выше, в котором данное устройство вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 54 первой передачи с промежуточным валом 26. Передача движения с ведущего вала 24 на промежуточный вал 26 основной коробки 12 передач, следовательно, происходит через зубчатую пару первой передачи, образуемую ведущим зубчатым колесом 40 и ведомым зубчатым колесом 54.

На фиг.7 показано положение зацепления второй передачи, достигаемое за счет перевода соединительного устройства 58 во второе зацепленное положение, рассмотренное выше, в котором данное устройство вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 50 второй передачи с промежуточным валом 26. Передача движения с ведущего вала 24 на промежуточный вал 26 основной коробки 12 передач, следовательно, происходит через зубчатую пару второй передачи, образуемую ведущим зубчатым колесом 36 и ведомым зубчатым колесом 50.

На фиг.8 показано положение зацепления третьей передачи, достигаемое за счет перевода соединительного устройства 42 в первое зацепленное положение, рассмотренное выше, в котором данное устройство вращательно соединяет ведущее зубчатое колесо 30 третьей передачи с ведущим валом 24, а также за счет перевода соединительного устройства 56 в первое зацепленное положение, рассмотренное выше, в котором данное устройство вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 44 третьей передачи с промежуточным валом 26. Передача движения с ведущего вала 24 на промежуточный вал 26 основной коробки 12 передач, следовательно, происходит через зубчатую пару третьей передачи, образуемую ведущим зубчатым колесом 30 и ведомым зубчатым колесом 44.

На фиг.9 показано положение зацепления четвертой передачи, достигаемое за счет перевода соединительного устройства 58 в первое зацепленное положение, рассмотренное выше, в котором данное устройство вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 48 четвертой передачи с промежуточным валом 26. Передача движения с ведущего вала 24 на промежуточный вал 26 основной коробки 12 передач, следовательно, происходит через зубчатую пару четвертой передачи, образуемую ведущим зубчатым колесом 34 и ведомым зубчатым колесом 48.

На фиг.10 показано положение зацепления пятой передачи, достигаемое за счет перевода соединительного устройства 60 в первое зацепленное положение, рассмотренное выше, в котором данное устройство вращательно соединяет ведомое зубчатое колесо 52 пятой передачи с промежуточным валом 26. Передача движения с ведущего вала 24 на промежуточный вал 26 основной коробки 12 передач, следовательно, происходит через зубчатую пару пятой передачи, образуемую ведущим зубчатым колесом 38 и ведомым зубчатым колесом 52.

На фиг.11 показано положение зацепления шестой передачи, достигаемое за счет перевода соединительного устройства 42 во второе зацепленное положение, рассмотренное выше, в котором данное устройство вращательно соединяет ведущее зубчатое колесо 32 шестой передачи с ведущим валом 24. Передача движения с ведущего вала 24 на промежуточный вал 26 основной коробки 12 передач, следовательно, происходит через зубчатую пару шестой передачи, образуемую ведущим зубчатым колесом 32 и ведомым зубчатым колесом 46.

На фиг.12 и 13 показаны условия эксплуатации трансмиссии в полностью электрическом режиме, в котором электрическая машина 14 соединена с промежуточным валом 26 основной коробки передач посредством соединительного устройства 56, находящегося в первом зацепленном положении (поэтому ведомое зубчатое колесо 44 вращательно соединено с промежуточным валом 26) и в котором соединительное устройство 70 второй коробки 16 передач находится во втором зацепленном положении. Все остальные соединительные устройства 42, 58 и 60 основной коробки 12 передач находятся в нейтральном положении. В положении по фиг.12, электрическая машина 14 передает крутящий момент с зацепленной низкой передачей, тогда как на фиг.13 показано положение зацепления высокой передачи второй коробки 16 передач.

Наконец, на фиг.14 и 15 показано положение, в котором электрическая машина 14 соединена с ведущим валом 24 основной коробки 12 передач, а, следовательно, через фрикционное сцепление 18 с двигателем внутреннего сгорания транспортного средства для ее использования в качестве стартера при запуске двигателя внутреннего сгорания или в качестве генератора для генерирования тока для подзарядки бортовых аккумуляторов транспортного средства. В подобном положении соединительное устройство 42 находится в зацепленном положении таким образом, чтобы оно вращательно соединяло ведущее зубчатое колесо 30 с ведущим валом 24, тогда как соединительное устройство 70 второй коробки 16 передач может находиться в первом или втором зацепленном положении, как это показано на фиг.14 и 15, соответственно. Все остальные соединительные устройства 56, 58 и 60 главной коробки 12 передач находятся в нейтральном положении.

Суммируя вышесказанное, гибридная трансмиссия по изобретению, таким образом, может функционировать в следующих рабочих режимах:

- негибридный тяговый режим, в котором электрическая машина не подключена ни к входной стороне (ведущему валу), ни к выходной стороне (промежуточному валу) трансмиссии, а, следовательно, крутящий момент на колеса транспортного средства передается только от двигателя внутреннего сгорания;

- гибридный тяговый режим, в котором электрическая машина соединена с выходной стороной трансмиссии (промежуточным валом) с одним или несколькими передаточными числами (в предлагаемом варианте осуществления - с двумя передаточными числами) и используется в качестве электродвигателя для передачи крутящего момента на колеса транспортного средства одновременно с двигателем внутреннего сгорания;

- полностью электрический режим, в котором электрическая машина соединена с выходной стороной трансмиссии (промежуточным валом) с одним или несколькими передаточными числами (в предлагаемом варианте осуществления - с двумя передаточными числами) и используется в качестве электродвигателя для передачи крутящего момента на колеса транспортного средства вместо двигателя внутреннего сгорания; подобный режим может использоваться либо при движении полностью в электрическом режиме (вперед или назад, движение назад обеспечивается за счет изменения направления вращения электрической машины) или во время переключения основной коробки передач для компенсации или по меньшей мере сокращения прерываний в передаче крутящего момента (так называемого «провала крутящего момента»), происходящего при переключении с одной передачи на другую;

- пусковой режим, при котором электрическая машина соединена с входной стороной трансмиссии (ведущим валом) и используется в качестве стартера при запуске двигателя внутреннего сгорания транспортного средства;

- генераторный режим, в котором электрическая машина соединена с входной стороной трансмиссии (ведущим валом) и принимает движение от двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, функционируя в качестве генератора электрического тока для подзарядки бортовых аккумуляторов транспортного средства; и

- режим рекуперации кинетической энергии, в котором электрическая машина соединена с выходной стороной трансмиссии (промежуточным валом) и принимает движение от колес транспортного средства, функционируя в качестве генератора электрического тока для подзарядки бортовых аккумуляторов транспортного средства; в подобном рабочем режиме момент сопротивления электрической машины приводит к торможению колес транспортного средства а, следовательно, может использоваться в качестве вспомогательного средства при торможении.

Следует учесть, что не затрагивая принципы изобретения, варианты осуществления и конструктивные особенности могут существенно отличаться от того, что было рассмотрено и изображено исключительно в качестве неограничивающего примера, не выходя при этом за объем изобретения, определяемый в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к гибридной трансмиссии транспортного средства. Гибридная трансмиссия для автотранспортного средства содержит основную механическую коробку передач и электрическую машину. Электрическая машина соединена с ведущим и промежуточным валом посредством соединительной зубчатой пары. Зубчатая пара содержит первое и второе зубчатые колеса, установленные на ведущем валу и промежуточном валу соответственно. Трансмиссия дополнительно содержит первое и второе соединительные устройства, расположенные между электрической машиной и ведущим валом и между электрической машиной и промежуточным валом соответственно. Трансмиссия содержит вторую коробку передач с двумя или более передачами, расположенную между электрической машиной и первым или вторым зубчатым колесом. Расширяется диапазон режимов работы. 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Гибридная трансмиссия (10) для автотранспортного средства, содержащая основную коробку (12) передач и электрическую машину (14),

в которой основная коробка (12) передач является механической коробкой передач с множеством передач и содержит по меньшей мере один ведущий вал (24), выполненный с возможностью соединения с приводным валом двигателя внутреннего сгорания, и по меньшей мере один промежуточный вал (26), выполненный с возможностью соединения с колесами транспортного средства,

в которой электрическая машина (14) разъемно соединена как по меньшей мере с одним ведущим валом (24), так и по меньшей мере с одним промежуточным валом (26) посредством соединительной зубчатой пары (30, 44), которая содержит первое зубчатое колесо (30), установленное вхолостую на по меньшей мере одном ведущем валу (24), и второе зубчатое колесо (44), установленное вхолостую на по меньшей мере на одном промежуточном валу (26) и выполненное с возможностью непосредственного или опосредованного зацепления с первым зубчатым колесом (30) для передачи крутящего момента между электрической машиной (14) и по меньшей мере одним ведущим (24) и по меньшей мере одним промежуточным валом (26),

в которой трансмиссия (10) дополнительно содержит первое соединительное устройство (42), расположенное между электрической машиной (14) и по меньшей мере одним ведущим валом (24), для управления соединением между электрической машиной (14) и по меньшей мере одним ведущим валом (24), а также второе соединительное устройство (56), расположенное между электрической машиной (14) и по меньшей мере одним промежуточным валом (26), для управления соединением между электрической машиной (14) и по меньшей мере одним промежуточным валом (26),

в которой первое соединительное устройство (42) выполнено с возможностью перемещения в зацепленное положение, в котором оно соединяет первое зубчатое колесо (30) с соответствующим ведущим валом (24) для вращения, и в расцепленное положение, в котором оно разъединяет первое зубчатое колесо (30) от соответствующего ведущего вала (24), причем второе соединительное устройство (56) выполнено с возможностью перемещения в зацепленное положение, в котором оно соединяет второе зубчатое колесо (44) с соответствующим промежуточным валом (26) для вращения, и в расцепленное положение, в котором оно разъединяет второе зубчатое колесо (44) от соответствующего промежуточного вала (26), причем когда первое соединительное устройство (42) находится в зацепленном положении электрическая машина (14) передает крутящий момент на ведущий вал (24), на котором установлено первое зубчатое колесо (30), а когда второе соединительное устройство (56) находится в зацепленном положении электрическая машина (14) передает крутящий момент на промежуточный вал (26), на котором установлено второе зубчатое колесо,

отличающаяся тем, что она содержит вторую коробку (16) передач с двумя или более передачами, расположенную между электрической машиной (14) и первым зубчатым колесом (30) или вторым зубчатым колесом (44).

2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что основная коробка (12) передач содержит множество зубчатых пар (30, 44, 32, 46, 34, 48, 36, 50, 38, 52, 40, 54), каждая из которых выполнена с возможностью включения соответствующей передачи (I, II, III, IV, V, VI) и каждая содержит ведущее зубчатое колесо (30, 32, 34, 36, 38, 40), установленное на по меньшей мере одном ведущем валу (24), и ведомое зубчатое колесо (44, 46, 48, 50, 52, 54), установленное на по меньшей мере одном промежуточном валу (26) и выполненное с возможностью непосредственного или опосредованного зацепления с соответствующим ведущим зубчатым колесом (30, 32, 34, 36, 38, 40), причем соединительная зубчатая пара (30, 44) образует часть множества зубчатых пар (30, 44, 32, 46, 34, 48, 36, 50, 38, 52, 40, 54).

3. Трансмиссия по п.2, отличающаяся тем, что соединительная зубчатая пара (30, 44) выполнена с возможностью включения промежуточной передачи основной коробки (12) передач.

4. Трансмиссия по п.3, отличающаяся тем, что основная коробка (12) передач является коробкой передач с шестью передачами, причем соединительная зубчатая пара (30, 44) выполнена с возможностью включения третьей передачи основной коробки (12) передач.

5. Трансмиссия по любому из п.п.1-4, отличающаяся тем, что электрическая машина (14) содержит выходной вал (62) и выходное зубчатое колесо (64), установленное вхолостую на выходном валу (62) и соединенное с первым зубчатым колесом (30) или со вторым зубчатым колесом (44) для вращения, в которой вторая коробка (16) передач содержит редукторный механизм (68), расположенный между выходным валом (62) и выходным зубчатым колесом (64), и соединительное устройство (70), сопряженное с выходным зубчатым колесом (64), причем редукторный механизм (68) содержит входной элемент (72) и выходной элемент (78), при этом соединительное устройство (70) второй коробки (16) передач выполнено с возможностью перемещения по меньшей мере в первое зацепленное положение, в котором оно для вращения соединяет выходное зубчатое колесо (64) с выходным элементом (78) для включения первой передачи или нижней передачи второй коробки (16) передач, и во второе зацепленное положение, в котором оно для вращения соединяет выходное зубчатое колесо (64) непосредственно с выходным валом (62) для включения второй передачи или верхней передачи второй коробки (16) передач.

6. Трансмиссия по п.5, отличающаяся тем, что редукторный механизм (68) является планетарным редукторным механизмом.

7. Трансмиссия по п.5, отличающаяся тем, что соединительное устройство (70) второй коробки (16) передач выполнено с возможностью перемещения в нейтральное положение, в котором оно разъединяет выходное зубчатое колесо (64) как от выходного вала (62), так и от выходного элемента (78).

8. Трансмиссия по п.6, отличающаяся тем, что соединительное устройство (70) второй коробки (16) передач выполнено с возможностью перемещения в нейтральное положение, в котором оно разъединяет выходное зубчатое колесо (64) как от выходного вала (62), так и от выходного элемента (78).