Уровень техники
Настоящее изобретение относится к коробке переключения передач согласно вводной части п. 1. Изобретение относится также к транспортному средству, которое содержит такую коробку переключения передач, согласно вводной части п. 12, к способу управления такой коробкой переключения передач согласно вводной части п. 13, к компьютерной программе для управления такой коробкой переключения передач согласно вводной части п. 16, и к компьютерному программному продукту, содержащему код программы, согласно вводной части п. 17.
Приведение гибридных транспортных средств может быть осуществлено посредством первичного двигателя, который может представлять собой двигатель внутреннего сгорания, и вторичного двигателя, который может представлять собой электрическую машину. Электрическая машина оснащена по меньшей мере одним накопителем энергии, таким как электрохимический накопитель энергии, для хранения электрической энергии, и регулирующим оборудованием для регулирования тока электрической энергии между накопителем энергии и электрической машиной. Таким образом, электрическая машина может переключаться между работой в качестве двигателя и в качестве генератора, в зависимости от режима работы транспортного средства. Когда транспортное средство тормозит, электрическая машина вырабатывает электрическую энергию, которая хранится в накопителе энергии. Это обычно называется "регенеративным торможением", и ведет к тому, что транспортное средство тормозит с помощью электрической машины и двигателя внутреннего сгорания. Хранимая электрическая энергия используется позже для работы транспортного средства.
Планетарная передача, как правило, содержит три компонента, которые расположены таким образом, чтобы обеспечивать вращение относительно друг друга. Этими компонентами являются солнечное зубчатое колесо, водило планетарной передачи и эпициклическое зубчатое колесо. Знание количества зубьев солнечного зубчатого колеса и эпициклического зубчатого колеса позволяет во время работы определять взаимные скорости вращения трех компонентов. Один из компонентов планетарной передачи может быть соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается со скоростью вращения, которая соответствует скорости вращения выходного вала двигателя № внутреннего сгорания. Второй компонент планетарной передачи может быть соединен с входным валом коробки переключения передач. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается с такой же скоростью вращения, как входной вал коробки переключения передач. Третий компонент планетарной передачи соединен с ротором электрической машины для достижения гибридной работы. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается с такой же скоростью вращения, как ротор электрической машины, если они непосредственно соединены друг с другом. В качестве альтернативы, электрическая машина может быть соединена с третьим компонентом планетарной передачи через трансмиссию, которая имеет передаточное отношение. В этом случае, электрическая машина и третий компонент планетарной передачи могут вращаться с разными скоростями вращения. По меньшей мере либо скорость вращения, либо крутящий момент, развиваемый электрическими машинами, могут быть отрегулированы с бесступенчатыми приращениями. Во время работы, когда входному валу коробки переключения передач нужно сообщить по меньшей мере либо требуемую скорость вращения, либо крутящий момент, управляющий блок, зная скорость вращения двигателя внутреннего сгорания, вычисляет скорость вращения, с которой должен быть приведен третий компонент для того, чтобы придать входному валу коробки переключения передач требуемую скорость вращения. Управляющий блок приводит в действие электрическую машину так, чтобы она придавала вычисленную скорость вращения третьему компоненту и, таким образом, придавала требуемую скорость вращения входному валу коробки переключения передач.
Посредством соединения друг с другом выходного вала двигателя внутреннего сгорания, ротора электрической машины и входного вала коробки переключения передач с использованием планетарной передачи, можно исключить обычный механизм сцепления. Во время разгона транспортного средства, от двигателя внутреннего сгорания и электрической машины к коробке переключения передач и далее к ведущим колесам транспортного средства должен быть подан увеличенный крутящий момент. Поскольку как двигатель внутреннего сгорания так и электрическая машина соединены с планетарной передачей, наибольший крутящий момент, который может быть подан двигателем внутреннего сгорания и электрической машиной, ограничен любым из этих приводных блоков, наибольший крутящий момент которого меньше, чем наибольший крутящий момент второго приводного блока, учитывая передаточное отношение между ними. В случае если наибольший крутящий момент электрической машины меньше, чем наибольший крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, учитывая передаточное отношение между ними, электрическая машина не может производить достаточно большой реактивный крутящий момент для планетарной передачи, и в результате этого двигатель внутреннего сгорания не может передавать свой наибольший крутящий момент к коробке переключения передач и далее к ведущим колесам транспортного средства. Таким образом, наибольший крутящий момент, который может быть передан коробке переключения передач, ограничен мощностью электрической машины. Это ясно также из уравнения, известного как "уравнение планетарной передачи".
Эти недостатки связаны с использованием обычного сцепления, которое отсоединяет входной вал коробки переключения передач от двигателя внутреннего сгорания, в то время как в коробке переключения передач происходят процессы переключения передач, например, нагрев пластин сцепления, который приводит к износу пластин сцепления и к увеличенному потреблению топлива. К тому же, обычный механизм сцепления является относительно тяжелым и дорогим. Также, он занимает относительно много места в транспортном средстве.
В документе EP-B 1-1126987 описана коробка переключения передач с двумя планетарными передачами. Солнечное зубчатое колесо каждой планетарной передачи соединено с электрической машиной, и эпициклические зубчатые колеса планетарных передач соединены друг с другом. Водила планетарной передачи каждой планетарной передачи соединены с некоторым количеством зубчатых пар таким образом, чтобы достигать бесконечного количества зубчатых переборов. В другом документе, EP-B 1-1280677, также описано то. как планетарные передачи могут быть соединены посредством зубчатого перебора, расположенного у выходного вала двигателя внутреннего сгорания.
В документе US-A1-20050227803 описана трансмиссия транспортного средства с двумя электрическими машинами, каждая из которых соединена с солнечным зубчатым колесом в одной из двух планетарных передач. Планетарные передачи имеют общее водило планетарной передачи, которое соединено с входным валом трансмиссии.
В документе WO 2008/046185-A1 описана гибридная трансмиссия с двумя планетарными передачами, в которой электрическая машина соединена с одной из планетарных передач, а двойное сцепление взаимодействует со второй планетарной передачей. Две планетарные передачи также взаимодействуют друг с другом через зубчатую трансмиссию.
Краткое изложение сущности изобретения
Несмотря на то, что в данной области техники доступны известные решения, существует потребность в разработке дополнительной коробки переключения передач, которая осуществляет переключение передач без прерывания крутящего момента, которая имеет устройство регенеративного торможения, которая имеет компактную конструкцию, которая имеет высокую надежность и высокую безотказность, которая имеет небольшой вес, и которая при некоторых режимах работы является самодостаточной по отношению к подаче электричества.
Пространство, доступное для приводного устройства в транспортном средстве, часто является ограниченным. Если приводное устройство содержит несколько компонентов, таких как двигатель внутреннего сгорания, электрическая машина, коробка переключения передач и планетарная передача, конструкция должна быть компактной. Если должны быть добавлены дополнительные компоненты, такие как устройство регенеративного торможения, применяются еще более жесткие требования, согласно которым компоненты, которые являются частями приводного устройства, должны иметь компактную конструкцию. В это же время, компоненты, которые являются частями приводного устройства, должны быть выполнены с размерами, которые обеспечивают поглощение необходимых сил и крутящих моментов.
В некоторых типах транспортных средств, в частности, в грузовиках и автобусах, требуется большое количество зубчатых переборов. В этом случае, количество компонентов, которые являются частями коробки переключения передач, увеличивается, и коробка переключения передач также должна быть выполнена с такими размерами, чтобы она могла поглощать большие силы и крутящие моменты, которые возникают в таких тяжелых транспортных средствах. Это приводит к увеличению размера и веса коробки переключения передач.
Также высокие требования в отношении высокой надежности и высокой безотказности предъявляются к компонентам, которые являются частями приводного устройства. Износ возникает в случаях, если коробка переключения передач содержит пластинчатые сцепления, причем этот износ влияет на надежность и срок службы коробки переключения передач.
Во время регенеративного торможения кинетическая энергия преобразуется в электрическую энергию, которая хранится в накопителе энергии, например, в аккумуляторах. Одним фактором, который влияет на срок службы накопителя энергии, является количество циклов, в ходе которых накопитель энергии подает ток к электрическим машинам и принимает ток от них. Чем больше количество циклов, тем короче срок службы накопителя энергии.
Целью настоящего изобретения является разработка коробки переключения передач, которая переключает передачи без прерывания крутящего момента.
Еще одной целью изобретения является разработка коробки переключения передач с устройством регенеративного торможения.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка коробки переключения передач, которая имеет компактную конструкцию.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка коробки переключения передач, которая имеет высокую надежность и высокую безотказность.
Еще одной целью изобретения является разработка коробки переключения передач для транспортного средства, причем эта коробка переключения передач имеет небольшой вес.
Еще одной целью изобретения является разработка коробки переключения передач для транспортного средства, причем эта коробка переключения передач может быть соединена непосредственно с выходным валом у коробки переключения передач.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка коробки переключения передач, которая является самодостаточной по отношению к электричеству в некоторых режимах работы.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка коробки переключения передач с устройством регенеративного торможения, которая увеличивает срок службы накопителя энергии, соединенного с устройством регенеративного торможения.
Еще одной целью изобретения является разработка новой и преимущественной компьютерной программы для управления коробкой переключения передач.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка коробки переключения передач в линии гибридной тяги, причем эта коробка переключения передач может управляться без влияния двигателя внутреннего сгорания.
Эти цели достигаются с помощью коробки переключения передач, описанной во введении, причем эта коробка переключения передач отличается отличительными признаками, которые описаны в характеризующей части п. 1 формулы изобретения.
Эти цели достигаются с помощью транспортного средства, описанного во введении, причем это транспортное средство отличается отличительными признаками, которые описаны в характеризующей части п. 12 формулы изобретения.
Эти цели также достигаются с помощью способа управления коробкой переключения передач, который описан во введении, причем этот способ отличается отличительными признаками, которые описаны в характеризующей части п. 13 формулы изобретения.
Эти цели также достигаются с помощью компьютерной программы для управления коробкой переключения передач, которая описана во введении, причем эта компьютерная программа отличается отличительными признаками, которые описаны в характеризующей части п. 16 формулы изобретения.
Эти цели также достигаются с помощью компьютерного программного продукта для управления коробкой переключения передач, который описан во введении, причем этот компьютерный программный продукт отличается отличительными признаками, которые описаны в характеризующей части п. 17 формулы изобретения.
Посредством предусмотрения коробки переключения передач с двумя планетарными передачами, в которой водило планетарной передачи первой планетарной передачи соединено с солнечным зубчатым колесом второй планетарной передачи, достигается, согласно изобретению, трансмиссия, которая осуществляет переключение передач без прерывания крутящего момента. Электрические машины, которые соединены с планетарными передачами, могут либо вырабатывать ток, либо обеспечивать крутящий момент, либо как вырабатывать ток, так и обеспечивать крутящий момент, в зависимости от требуемого режима работы. Электрические машины также могут подавать ток друг другу в некоторых режимах работы.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, коробка переключения передач предусмотрена с некоторым количеством зубчатых пар, которые содержат зубчатое колесо, которое может быть механически блокировано с боковым валом. Таким образом, достигается некоторое количество фиксированных зубчатых переборов, между которыми возможно переключать передачи без прерывания крутящего момента. Зубчатые колеса, которые могут быть зацеплены на боковом вале, также обеспечивают компактную конструкцию с высокой надежностью и высокой безотказностью.
С коробкой переключения передач согласно изобретению, могут быть исключены обычные муфты скольжения между двигателем внутреннего сгорания и коробкой переключения передач.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, блокирующий механизм выполнен с возможностью неподвижного соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с корпусом коробки переключения передач. Таким образом, первое водило планетарной передачи также неподвижно блокируется с корпусом коробки переключения передач. Посредством блокировки выходного вала двигателя внутреннего сгорания и водила планетарной передачи с корпусом коробки переключения передач посредством блокирующего механизма, коробка переключения передач, и, таким образом, также транспортное средство, становятся получают возможность работы от электричества посредством электрических машин. Таким образом, электрические машины обеспечивают крутящий момент для выходного вала коробки переключения передач.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, первый и второй соединительные узлы расположены между водилом планетарной передачи и солнечным зубчатым колесом первой и второй планетарных передач, соответственно. Задача соединительных узлов заключается в блокировке соответствующего водила планетарной передачи с солнечным зубчатым колесом. Когда водило планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо соединены друг с другом, сила от двигателя внутреннего сгорания проходит через водило планетарной передачи, соединительный узел, солнечное зубчатое колесо, и далее к коробке переключения передач, в результате чего планетарные зубчатые колеса не поглощают никакого крутящего момента. Это значит, что размеры планетарных зубчатых колес могут быть приспособлены только к крутящему моменту электрической машины, а не к крутящему моменту двигателя внутреннего сгорания, что, в свою очередь, означает, что планетарные зубчатые колеса могут быть выполнены с меньшими размерами. Таким образом, согласно изобретению достигается приводное устройство, которое имеет компактную конструкцию, малый вес и низкую производственную стоимость.
Соединительные узлы и блокирующие механизмы предпочтительно содержат кольцеобразную муфту, которая смещается в осевом направлении между ее зацепленным и расцепленным положениями. Муфта, по существу, концентрично окружает вращающиеся компоненты коробки переключения передач и смещается между зацепленным и расцепленным положениями посредством исполнительного элемента. Посредством этого достигается компактная конструкция с малым весом и низкой стоимостью.
Коробка переключения передач может быть предусмотрена с некоторым количеством зубчатых пар, которые содержат зубчатые колеса, которые могут быть механически зацеплены и расцеплены с боковым валом. Таким образом, достигается некоторое количество фиксированных зубчатых переборов, между которыми возможно переключать передачи без прерывания крутящего момента. Зубчатые колеса, которые могут быть зацеплены на боковом вале, также обеспечивают компактную конструкцию с высокой надежностью и высокой безотказностью. В качестве альтернативы, ведущие зубчатые колеса могут быть расположены на зубчатых парах, так чтобы они могли быть зацеплены и расцеплены по меньшей мере на одном из первого и второго основных валов.
Каждая из зубчатых пар имеет передаточное отношение, которое приспособлено к требуемым ходовым характеристикам транспортного средства. Соответственно, при выборе самой низшей передачи зацепляется зубчатая пара с наивысшим передаточным отношением, относительно других зубчатых пар.
Для того чтобы расцепить солнечное зубчатое колесо и водило планетарной передачи в соответствующей планетарной передаче, по меньшей мере одна из первой и второй электрических машин управляется так, чтобы равновесие крутящих моментов преобладало в планетарной передаче. После достижения равновесия крутящих моментов первый или второй соединительный узел смещается так, чтобы солнечное зубчатое колесо и водило планетарной передачи больше не были механически соединены друг с другом.
Термин "равновесие крутящих моментов" используется в настоящем документе для обозначения состояния, в котором на эпициклическое зубчатое колесо, расположенное в планетарной передаче, действует крутящий момент, соответствующий произведению крутящего момента, который действует на водило планетарной передачи, и передаточного числа планетарного зубчатого колеса, в то время как на солнечное зубчатое колесо планетарной передачи действует крутящий момент, соответствующий произведению крутящего момента, который действует на водило планетарной передачи, и (1 - передаточное число планетарного зубчатого колеса). В случае, если два из компонентов планетарной передачи, солнечное зубчатое колесо, эпициклическое зубчатое колесо и водило планетарной передачи, соединены посредством соединительного узла, этот соединительный узел не передает крутящий момент между компонентами планетарной передачи, когда равновесие крутящих моментов является преобладающим. Таким образом, соединительный узел может быть легко смещен, и компоненты планетарной передачи могут быть расцеплены.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны далее в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
На Фиг. 1 показано при виде сбоку транспортное средство с коробкой переключения передач согласно настоящему изобретению,
На Фиг. 2 показан схематичный вид сбоку коробки переключения передач согласно настоящему изобретению,
На Фиг. 3 показан схематичный вид сбоку коробки переключения передач согласно настоящему изобретению, и
На Фиг. 4 показана блок-схема способа управления коробкой переключения передач согласно настоящему изобретению.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения
На Фиг. 1 показан вид сбоку транспортного средства 1, которое содержит коробку 2 переключения передач согласно настоящему изобретению. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с коробкой 2 переключения передач, и коробка 2 переключения передач далее соединена с ведущими колесами 6 транспортного средства 1.
На Фиг. 2 показан схематичный вид сбоку коробки 2 переключения передач согласно настоящему изобретению. Коробка 2 переключения передач содержит входной вал 8, первую и вторую эпициклические передачи 10 и 12, первую и вторую электрические машины 14 и 16, боковой вал 18 и выходной вал 20. Первая эпициклическая передача 10 имеет первое кольцевое зубчатое колесо 22, с которым соединен первый ротор 24 первой электрической машины 14. Первая эпициклическая передача 10 также имеет первое солнечное зубчатое колесо 26. Вторая эпициклическая передача 12 имеет второе кольцевое зубчатое колесо 28, с которым соединен второй ротор 30 второй электрической машины 16. Вторая эпициклическая передача 12 имеет второе солнечное зубчатое колесо 32. Первое и второе солнечные зубчатые колеса 26 и 32 расположены соосно, в результате чего, согласно показанной конструкции, первый основной вал 34, расположенный у первого солнечного зубчатого колеса 26, проходит внутри второго основного вала 36, расположенного у второго солнечного зубчатого колеса 32, причем этот второй основной вал 36 предусмотрен с центральным отверстием 38. Также первый основной вал 34 может быть расположен параллельно второму основному валу 36.
Первая электрическая машина 14 предусмотрена с первым статором 40, который соединен с транспортным средством 1 через корпус 42 коробки переключения передач, который окружает коробку 2 переключения передач. Вторая электрическая машина 16 предусмотрена со вторым статором 44, который соединен с транспортным средством 1 через корпус 42 коробки переключения передач, который окружает коробку 2 переключения передач. Первая 14 и вторая электрические машины 16 соединены с накопителем 46 энергии, таким как батарея, который приводит электрические машины 14 и 16 в зависимости от режима работы транспортного средства 1. В других режимах работы, электрические машины 14 и 16 могут выполнять функцию генераторов, посредством которых ток подается к накопителю 46 энергии. Электронный управляющий блок 48 соединен с накопителем 46 энергии и управляет подачей тока к электрическим машинам 14 и 16. Предпочтительно, чтобы накопитель 46 энергии был соединен с электрическими машинами 14 и 16 через переключатель 49, который соединен с управляющим блоком 48. В некоторых режимах работы электрические машины 14 и 16 также могут приводить друг друга. Тогда электрическая энергия проводится от одной электрической машины 14, 16 к другой электрической машине 14, 16 через переключатель 49, который соединен с электрическими машинами 14, 16. Таким образом возможно достигать баланса мощности между электрическими машинами 14, 16. Другой компьютер 53 может быть соединен с управляющим блоком 48 и с коробкой 2 переключения передач. Посредством проведения электрической энергии от одной электрической машины 14, 16 к другой электрической машине 14, 16 через переключатель 49, электрическая энергия не проводится к накопителю 46 энергии и от него. Таким образом, обеспечиваются условия, требуемые для увеличения срока службы накопителя 46 энергии. Таким образом, также возможно выполнять переключения передач и приводить транспортное средство 1 в движение без накопителя 46 энергии.
Первая эпициклическая передача 10 предусмотрена с первым водилом 50 планетарной передачи, на котором на подшипниках установлен первый набор 52 планетарных зубчатых колес. Вторая эпициклическая передача 12 предусмотрена со вторым водилом 51 планетарной передачи, на котором на подшипниках установлен второй набор 54 планетарных зубчатых колес. Первый набор 52 планетарных зубчатых колес взаимодействует с первым кольцевым зубчатым колесом 22 и с первым солнечным зубчатым колесом 26. Второй набор 54 планетарных зубчатых колес взаимодействует со вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и со вторым солнечным зубчатым колесом 32. Входной вал 8 коробки 2 переключения передач соединен с первым водилом 50 планетарной передачи. Первое водило 50 планетарной передачи в первой эпициклической передаче 10 непосредственно и неподвижно соединено со вторым солнечным зубчатым колесом 32 во второй эпициклической передаче 12. Таким образом, первое водило 50 планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 всегда имеют одинаковое направление вращения и одинаковую скорость вращения.
Первый соединительный узел 56 расположен между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 планетарной передачи. Посредством расположения первого соединительного узла 56 таким образом, чтобы первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарной передачи были соединены друг с другом и, таким образом, не могли вращаться относительно друг друга, первое водило 50 планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 вращаются с равными скоростями вращения.
Второй соединительный узел 58 расположен между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи. Посредством расположения второго соединительного узла 58 так, чтобы второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 планетарной передачи были соединены друг с другом и, таким образом, не могли вращаться относительно друг друга, второе водило 51 планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 вращаются с равными скоростями вращения.
Первый и второй соединительные узлы 56, 58 предпочтительно содержат первую и вторую соединительные муфты 55 и 57, оснащенные шлицами, которые могут быть смещены в осевом направлении по оснащенной шлицами секции с первым и вторым водилами 50 и 51 планетарной передачи и по оснащенной шлицами секции с соответствующими солнечными зубчатыми колесами 26 и 32. Посредством смещения соответствующей соединительной муфты 55, 57 так, чтобы оснащенные шлицами секции были соединены через соответствующую соединительную муфту 55, 57, первое водило 50 планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26, и второе водило 51 планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 становятся взаимно блокированными друг с другом, и не могут вращаться относительно друг друга.
Первый и второй соединительные узлы 56, 58 согласно конструкции, показанной на Фиг. 2, расположены между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 планетарной передачи и между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи, соответственно. Тем не менее, возможно располагать дополнительный или альтернативный соединительный узел (не показан на чертежах) между первым кольцевым зубчатым колесом 22 и первым водилом 50 планетарной передачи, а также располагать дополнительный или альтернативный соединительный узел (не показан на чертежах) между вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и вторым водилом 51 планетарной передачи.
Третий соединительный узел 59 в этом варианте осуществления расположен между первым кольцевым зубчатым колесом 22 и корпусом 42 коробки переключения передач. Посредством расположения третьего соединительного узла 59 так, чтобы первое кольцевое зубчатое колесо 22 и корпус 42 коробки переключения передач были соединены друг с другом и, таким образом, не могли вращаться относительно друг друга, происходит понижение крутящего момента, то есть, происходит повышение скорости вращения от водила 50 планетарной передачи к первому солнечному зубчатому колесу 26.
Четвертый соединительный узел 61 в этом варианте осуществления расположен между вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и корпусом 42 коробки переключения передач. Посредством расположения четвертого соединительного узла 61 так, чтобы второе кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 42 коробки переключения передач были соединены друг с другом и, таким образом, не могли вращаться относительно друг друга, происходит понижение крутящего момента, то есть, происходит повышение скорости вращения от водила 50 планетарной передачи ко второму солнечному зубчатому колесу 32.
Третий и четвертый соединительные узлы 59, 61 содержат третью и четвертую соединительные муфты 65 и 67, оснащенные шлицами, которые могут быть смещены в осевом направлении по оснащенной шлицами секции с первым и вторым кольцевыми зубчатыми колесами 22 и 28 и по оснащенной шлицами секции с корпусом 42 коробки переключения передач. Посредством смещения соответствующей соединительной муфты 65, 67 так, чтобы оснащенные шлицами секции были соединены через соответствующую соединительную муфту 65, 67, первое кольцевое зубчатое колесо 22 и корпус 42 коробки переключения передач, и второе кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 42 коробки переключения передач, становятся взаимно блокированными друг с другом, и не могут вращаться относительно друг друга.
Механизм 19 коробки передач соединен с первым и вторым основными валами 34, 36, причем этот механизм коробки передач содержит первую зубчатую пару 60, которая расположена между первой эпициклической передачей 10 и выходным валом 20. Первая зубчатая пара 60 содержит первое ведущее зубчатое колесо 62 и первое зубчатое колесо 64, которые взаимодействуют друг с другом. Вторая зубчатая пара 66 расположена между второй эпициклической передачей 12 и выходным валом 20. Вторая зубчатая пара 66 содержит второе ведущее зубчатое колесо 68 и второе зубчатое колесо 70, которые взаимодействуют друг с другом. Третья зубчатая пара 72 расположена между первой эпициклической передачей 10 и выходным валом 20. Третья зубчатая пара 72 содержит третье ведущее зубчатое колесо 74 и третье зубчатое колесо 76, которые взаимодействуют друг с другом. Четвертая зубчатая пара 78 расположена между второй эпициклической передачей 12 и выходным валом 20. Четвертая зубчатая пара 78 содержит четвертое ведущее зубчатое колесо 80 и четвертое зубчатое колесо 82, которые взаимодействуют друг с другом.
Первое и третье ведущие зубчатые колеса 62 и 74 расположены на первом основном вале 34. Первое и третье ведущие зубчатые колеса 62 и 74 неподвижно соединены с первым основным валом 34 так, что они не могут вращаться относительно первого основного вала 34. Второе и четвертое ведущие зубчатые колеса 68 и 80 расположены на втором основном вале 36. Второе и четвертое ведущие зубчатые колеса 68 и 80 неподвижно соединены со вторым основным валом 36 так, что они не могут вращаться относительно второго основного вала 36.
Боковой вал 18 проходит, по существу, параллельно первому и второму основным валам 34 и 36. Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 расположены на подшипниках на боковом вале 18. Первое ведущее зубчатое колесо 62 взаимодействует с первым зубчатым колесом 64, второе ведущее зубчатое колесо 68 взаимодействует со вторым зубчатым колесом 70, третье ведущее зубчатое колесо 74 взаимодействует с третьим зубчатым колесом 76 и четвертое ведущее зубчатое колесо 80 взаимодействует с четвертым зубчатым колесом 82.
Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 могут быть индивидуально сцеплены с блокировкой и расцеплены с боковым валом 18 с помощью первого, второго, третьего и четвертого соединительных элементов 84, 86, 88 и 90. Соединительные элементы 84, 86, 88 и 90 предпочтительно составлены из секций, оснащенных шлицами, выполненных у зубчатых колес 64, 70, 76 и 82 и бокового вала 18, которые взаимодействуют с пятой и шестой соединительными муфтами 83, 85, которые механически взаимодействуют с секциями, оснащенными шлицами у зубчатых колес с первого по четвертое 64, 70, 76 и 82, соответственно, и с боковым валом 18. Первый и третий соединительные элементы 84, 88 предпочтительно предусмотрены с общей соединительной муфтой 83, и второй и четвертый соединительные элементы 86, 90 предпочтительно предусмотрены с общей соединительной муфтой 85. В расцепленном состоянии между зубчатыми колесами 64, 70, 76 и 82 и боковым валом 18 может возникать относительное вращение. Соединительные элементы 84, 86, 88 и 90 также могут быть составлены из фрикционных соединителей. На боковом вале 18 также расположено пятое зубчатое колесо 92, которое взаимодействует шестым зубчатым колесом 94, которое расположено на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач.
Пятое и шестое зубчатые колеса 92 и 94, согласно показанной конструкции, выполняют функцию пятой зубчатой пары 21, которая передает крутящий момент к выходному валу 20 коробки 2 переключения передач.
Передача крутящего момента от входного вала 8 коробки 2 переключения передач к выходному валу 20 коробки 2 переключения передач может происходить по меньшей мере через одну из эпициклических передач 10 и 12 и боковой вал 18. Передача крутящего момента также может происходить непосредственно через первую эпициклическую передачу 10, первое солнечное зубчатое колесо 26 которой через первый основной вал 34 соединено с выходным валом 20 коробки 2 переключения передач через соединительный механизм 96, когда включена любая из по меньшей мере трех наивысших передач коробки 2 переключения передач. Соединительный механизм 96 предпочтительно содержит седьмую соединительную муфту 100, оснащенную шлицами, причем эта соединительная муфта может быть смещена в осевом направлении по первому основному валу 34 и по секциям выходного вала 20, которые оснащены шлицами. Посредством смещения седьмой соединительной муфты 100 так, чтобы секции, которые оснащены шлицами, были соединены через седьмую соединительную муфту 100, первый основной вал 34 становится неподвижно блокированным с выходным валом 20, и, таким образом, они имеют одинаковую скорость вращения.
Во время работы, коробка 2 переключения передач может работать в определенных режимах работы, например, когда одно из солнечных зубчатых колес 26 или 32 блокировано с первым или вторым водилом 50 или 51 планетарной передачи с помощью первого или второго соединительного узла 56 или 58. Тогда первому или второму основному валу 34 или 36 придается такая же скорость вращения, как у входного вала 8 коробки 2 переключения передач, в зависимости от того, какое солнечное зубчатое колесо 22 или 28 блокировано с соответствующим водилом 50 или 51 планетарной передачи. Одна или обе электрические машины 14 и 16 могут выполнять функцию генератора для образования электрической энергии для накопителя 46 энергии. В качестве альтернативы, электрическая машина 14 или 16, кольцевое зубчатое колесо 22 или 28 которой соединено с водилом 50 планетарной передачи, может обеспечивать увеличение крутящего момента для того, чтобы, таким образом, увеличивать крутящий момент у выходного вала 20. В некоторых режимах работы электрические машины 14 и 16 обеспечивают друг друга электрической энергией, независимо от накопителя 46 энергии.
К тому же, в некоторых режимах работы, коробка 2 переключения передач может функционировать так, чтобы один из роторов 24 и 30 электрических машин 14 и 16 был неподвижно блокирован с корпусом 42 коробки переключения передач через кольцевые зубчатые колеса 22 и 28, в то время как вторая электрическая машина 14 и 16 выполняет функцию генератора для выработки электрической энергии для накопителя 46 энергии, что более подробно описано далее. Электрическая машина 14 или 16, ротор 24 или 30 которой неподвижно блокирован с корпусом 42 коробки переключения передач, поглощает реактивный крутящий момент от кольцевого зубчатого колеса 22 или 28, перед выполнением блокировки с помощью третьего или четвертого соединительного узла 59 или 61. Вместо выполнения функции генератора, электрическая машина 14 или 16 может обеспечивать увеличение крутящего момента для того, чтобы, таким образом, увеличивать крутящий момент у выходного вала 20.
Как первая, так и вторая электрические машины 14 и 16 также могут одновременно вырабатывать ток для накопителя 46 энергии. Во время торможения двигателя водитель отпускает педаль акселератора (не показана на чертежах) транспортного средства 1. Затем выходной вал 20 коробки 2 переключения передач приводит либо одну, либо обе электрические машины 14 и 16, в то время как двигатель 4 внутреннего сгорания и электрические машины 14 и 16 одновременно обеспечивают торможение двигателя. В этом случае, электрические машины 14 и 16 вырабатывают электрическую энергию, которая хранится в накопителе 46 энергии в транспортном средстве 1. Этот режим работы известен как "регенеративное торможение". Для того, чтобы сделать возможным более мощный эффект торможения, выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может быть неподвижно блокирован, и, таким образом, его вращение может быть предотвращено. Таким образом, только одна или обе электрические машины 14 и 16 выполняют функцию тормоза и вырабатывают электрическую энергию, которая хранится в накопителе 46 энергии. Блокировка выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания также может быть выполнена, когда транспортное средство разгоняется посредством только одной или обеих электрических машин 14 и 16. Если крутящий момент одной или обеих электрических машин 14 и 16 превышает крутящий момент двигателя 4 внутреннего сгорания, учитывая передаточное отношение между ними, двигатель 4 внутреннего сгорания не может выдерживать большой крутящий момент, который производят электрические машины 14 и 16, и поэтому необходимо неподвижно блокировать выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания. Блокировка выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания предпочтительно выполняется посредством блокирующего устройства 102, которое расположено между первым водилом 50 планетарной передачи и корпусом 42 коробки переключения передач. Посредством блокировки первого водила 50 планетарной передачи и корпуса 42 коробки переключения передач, блокируется также выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, поскольку выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания соединен с первым водилом 50 планетарной передачи через входной вал 8 коробки переключения передач. Блокирующее устройство 102 предпочтительно содержит восьмую соединительную муфту 104, оснащенную шлицами, которая может быть смещена в осевом направлении по оснащенной шлицами секции первого водила 50 планетарной передачи и по оснащенной шлицами секции корпуса коробки переключения передач. Посредством смещения восьмой соединительной муфты 104 так, чтобы секции, которые оснащены шлицами, были соединены через соединительную муфту 104, предотвращается вращение первого водила 50 планетарной передачи и, таким образом, также выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания.
Управляющий блок 48 соединен с электрическими машинами 14 и 16 и выполнен с возможностью управления электрическими машинами 14 и 16 так, чтобы при некоторых подходящих режимах работы они использовали накопленную электрическую энергию для приложения движущей силы к выходному валу 20 коробки 2 переключения передач, и так, чтобы при других режимах работы они использовали кинетическую энергию выходного вала 20 коробки 2 переключения передач для выработки и накопления электрической энергии. Таким образом, управляющий блок 48 определяет по меньшей мере либо скорость вращения, либо крутящий момент выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания посредством датчиков 98, расположенных у электрических машин 14 и 16 и у выходного вала 20 коробки 2 переключения передач, для того чтобы, таким образом, собирать информацию и управлять электрическими машинами 14 и 16 так, чтобы они выполняли функцию электродвигателей или генераторов. Управляющий блок 48 может представлять собой компьютер с программным обеспечением, подходящим для этой цели. Управляющий блок 48 также управляет током электрической энергии между накопителем 46 энергии и соответствующим статором 40 и 44 в электрических машинах 14 и 16. В условиях, в которых электрические машины 14 и 16 выполняют функцию двигателей, накопленная электрическая энергия подается от накопителей 46 энергии к соответствующему статору 40 и 44. В условиях, в которых электрические машины 14 и 16 выполняют функцию генераторов, электрическая энергия подается от соответствующего статора 40 и 44 к накопителю 46 энергии. Тем не менее, как упомянуто выше, в некоторых режимах работы электрические машины 14 и 16 могут обеспечивать электрической энергией друг друга, независимо от накопителя 46 энергии.
Первый, второй, третий и четвертый соединительные узлы 56, 58, 59 и 61, первый, второй, третий и четвертый соединительные элементы 84, 86, 88 и 90, соединительный механизм 96 между первым основным валом 34 и выходным валом 20, и блокирующее устройство 102 между первым водилом 50 планетарной передачи и корпусом 42 коробки переключения передач соединены с управляющим блоком 48 через соответствующие соединительные муфты. Эти компоненты предпочтительно включаются и выключаются посредством электрических сигналов от управляющего блока 48. Соединительные муфты предпочтительно смещаются посредством источников силы, не показанных на чертежах, таких как гидравлические или пневматические цилиндры. Также соединительные муфты могут смещаться посредством электрических источников силы.
На Фиг. 3 проиллюстрирована линия 3 гибридной тяги согласно Фиг.2 в упрощенном схематичном виде, на котором некоторые компоненты опущены для ясности. На Фиг. 3 показана зубчатая пара G1, соединенная с первым основным валом 34 и, таким образом, также с первой эпициклической передачей 10, и зубчатая пара G2, соединенная со вторым основным валом 36 и, таким образом, также со второй эпициклической передачей 12. Эти зубчатые пары G1, G2 также соединены с выходным валом 20 через боковой вал 18. Зубчатая пара G1, которая соединена с первым основным валом 34, может быть составлена, например, первой зубчатой парой 60 или третьей зубчатой парой 72, как описано на Фиг. 2 и 3, а также она может содержать дополнительные зубчатые пары. Зубчатая пара G2, которая соединена со вторым основным валом 36, может быть составлена, например, второй зубчатой парой 66 или четвертой зубчатой парой 78, как описано на Фиг. 2 и 3, а также она может содержать дополнительные зубчатые пары. К тому же, показана пятая зубчатая пара G3, 21, которая соединена с выходным валом 20 и боковым валом 18 и которая также описана на Фиг. 2 и 3. Тем не менее, G3 может быть составлена дополнительными зубчатыми парами. При переключении передачи выбирается подходящая зубчатая пара из соответствующей группы G1, G2, G3.
По меньшей мере одна зубчатая пара G1, 60, 72, которая соединена с первой эпициклической передачей 10, содержит по меньшей мере одно ведущее зубчатое колесо 62, 74 и зубчатое колесо 64, 76, расположенные с возможностью взаимодействия друг с другом, причем это ведущее зубчатое колесо 62, 74 может быть расположено так, чтобы оно могло быть зацеплено и расцеплено с первым основным валом 34, предусмотренным с первой эпициклической передачей 10. По меньшей мере одно зубчатое колесо 64, 76 может быть расположено так, чтобы оно могло быть зацеплено и расцеплено с боковым валом 18.
По меньшей мере одна зубчатая пара G2, 66, 78, которая соединена со второй эпициклической передачей 12, содержит по меньшей мере одно ведущее зубчатое колесо 68, 80 и зубчатое колесо 70, 82, расположенные с возможностью взаимодействия друг с другом, причем это ведущее зубчатое колесо 68, 80 может быть расположено так, чтобы оно могло быть зацеплено и расцеплено со вторым основным валом 36, предусмотренным со второй эпициклической передачей 12. По меньшей мере одно зубчатое колесо 70, 82 может быть расположено так, чтобы оно могло быть зацеплено и расцеплено с боковым валом 18.
Согласно варианту осуществления на Фиг. 2, четыре ведущих зубчатых колеса 62, 68, 74 и 80 и четыре зубчатых колеса 64, 70, 76 и 82 показаны вместе с двумя эпициклическими передачами 10 и 12 с их соответствующими электрическими машинами 14 и 16. Тем не менее, возможно разработать коробку 2 переключения передач с большим или меньшим количеством ведущих зубчатых колес и зубчатых колес и с большим количеством планетарных передач с их соответствующими электрическими машинами.
Далее описано повышение с первой на наивысшую передачу, когда коробка 2 переключения передач установлена в транспортном средстве 1. Входной вал 8 коробки 2 переключения передач соединен с выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания транспортного средства 1. Выходной вал 20 коробки 2 переключения передач соединен с ведущим валом 99 транспортного средства 1. Во время холостой работы двигателя 4 внутреннего сгорания и когда транспортное средство 1 не движется, входной вал 8 коробки 2 переключения передач вращается, в то время как выходной вал 20 коробки 2 переключения передач остается неподвижным. Блокирующее устройство 102 выключено, так что выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может свободно вращаться. Поскольку входной вал 8 коробки 2 переключения передач вращается, первое водило 50 планетарной передачи также вращается, в результате чего вращается первый набор 52 планетарных зубчатых колес. Поскольку первое водило 50 планетарной передачи соединено со вторым солнечным зубчатым колесом 32, второе солнечное зубчатое колесо 32, а также второй набор 54 планетарных зубчатых колес вращаются. Посредством отсутствия подачи тока к первой и второй электрическим машинам 14 и 16 и отсутствия извлечения тока из них, первое и второе кольцевые зубчатые колеса 22 и 28, которые соединены с первым и вторым роторами 24 и 30, соответственно, у соответствующей электрической машины 14 и 16, вращаются свободно, посредством чего никакой крутящий момент не поглощается кольцевыми зубчатыми колесами 22 и 28. Первый, второй, третий и четвертый соединительные узлы 56, 58, 59 и 61 расцеплены и, таким образом, не включены. Соединительный механизм 96 между первым основным валом 34 и выходным валом 20 расцеплен, так что первый основной вал 34 и выходной вал 20 могут свободно вращаться относительно друг друга. Поскольку солнечные зубчатые колеса 26 и 32 и выходной вал 20 коробки 2 переключения передач в этой фазе являются неподвижными, боковой вал 18 также является неподвижным. Во время первого этапа, первое зубчатое колесо 64 и второе зубчатое колесо 70 соединены с боковым валом 18 с помощью первого и второго соединительных элементов 84 и 86. Третье зубчатое колесо 76 и четвертое зубчатое колесо 82 расцеплены с боковым валом 18. Таким образом, третье зубчатое колесо 76 и четвертое зубчатое колесо 82 могут свободно вращаться относительно бокового вала 18.
Для того, чтобы начать вращение выходного вала 20 коробки 2 переключения передач с целью приведения транспортного средства 1, следует привести во вращение первое ведущее зубчатое колесо 62 и первое зубчатое колесо 64 у бокового вала 18. Это достигается через приведение во вращение первого солнечного зубчатого колеса 26. Когда первое солнечное зубчатое колесо 26 вращается, вращается также первый основной вал 34 и, следовательно, также вращается первое ведущее зубчатое колесо 62, которое расположено на первом основном вале 34. Первое солнечное зубчатое колесо 26 приводится во вращение через первое кольцевое зубчатое колесо 22, управляемое первой электрической машиной 14. Посредством включения первой электрической машины 14 и управления двигателем 4 внутреннего сгорания до достижения подходящей скорости вращения, транспортное средство 1 начинает двигаться посредством начала вращения первого основного вала 34. Когда первое водило 50 планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 достигают одинаковой скорости вращения, первое солнечное зубчатое колесо 26 блокируется с первым водилом 50 планетарной передачи с помощью первого соединительного узла 56. Как упомянуто выше, первый соединительный узел 56 предпочтительно выполнен так, чтобы первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарной передачи взаимодействовали механически друг с другом. В качестве альтернативы, первый соединительный узел 56 может быть выполнен как скользящий тормоз или пластинчатое сцепление, которое плавно соединяет первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарной передачи. Когда первое солнечное зубчатое колесо 26 соединено с первым водилом 50 планетарной передачи, первое солнечное зубчатое колесо 26 вращается с такой же скоростью вращения как выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания. Таким образом, крутящий момент, производимый двигателем 4 внутреннего сгорания, передается к выходному валу 20 коробки 2 переключения передач через первое ведущее зубчатое колесо 62, первое зубчатое колесо 64 на боковом вале 18, пятое зубчатое колесо 92 на боковом вале 18 и шестое зубчатое колесо 94 на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач. Таким образом, транспортное средство 1 начинает двигаться и приводится вперед на первой передаче.
Каждая из первой, второй, третьей и четвертой зубчатых пар 60, 66, 72, 78 имеет передаточное отношение, которое приспособлено к требуемым ходовым характеристикам транспортного средства 1. Согласно варианту осуществления, показанному на Фиг.2, первая зубчатая пара 60 имеет наивысшее передаточное отношение по сравнению со второй, третьей и четвертой зубчатыми парами 66, 72, 78, в результате чего первая зубчатая пара 60 соединяется при выборе самой низшей передачи. Как и первая зубчатая пара 60, третья зубчатая пара 72 передает крутящий момент между первым основным валом 34 и боковым валом 18, и в качестве альтернативы возможно разработать ее с наивысшим передаточным отношением по сравнению с другими зубчатыми парами 66, 72, 78, и по этой причине в такой конструкции третья зубчатая пара 72 соединяется при выборе самой низшей передачи.
Когда боковой вал 18 приводится во вращение посредством первого зубчатого колеса 64 на боковом вале 18, второе зубчатое колесо 70 на боковом вале 18 также вращается. Таким образом, боковой вал 18 приводит второе зубчатое колесо 70, которое в свою очередь приводит второе ведущее зубчатое колесо 68 на втором основном вале 36. Когда второй основной вал 36 вращается, второе водило 51 планетарной передачи также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения второго водила 51 планетарной передачи, приводит во вращение второе кольцевое зубчатое колесо 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16. В этом случае, можно позволить второй электрической машине 16 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и к первой электрической машине 14. Вторая электрическая машина 16 также может быть приведена в качестве генератора. В качестве альтернативы, вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий второй электрической машиной 16, для обеспечения движущего крутящего момента.
Для переключения передачи с первой передачи на вторую передачу, блокировка между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 планетарной передачи должна быть расцеплена, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, чтобы равновесие крутящих моментов преобладало в первой эпициклической передаче 10, после чего первый соединительный узел 56 управляется так, чтобы он отцеплял первое солнечное зубчатое колесо 22 и первое водило 50 планетарной передачи друг от друга. Вторая передача включается посредством включения четвертого соединительного узла 61, так чтобы второе кольцевое зубчатое колесо 28 второй эпициклической передачи 12 было неподвижно блокировано с корпусом 42 коробки переключения передач. Это может быть достигнуто посредством управления скоростью вращения двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для достижения требуемого крутящего момента у выходного вала 20, так чтобы ротор 30 второй электрической машины 16 затормозился до остановки, после чего зацепляется четвертый соединительный узел 61, чтобы второе кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 42 коробки переключения передач были механически соединены друг с другом. В качестве альтернативы, четвертый соединительный узел 61 может быть выполнен как скользящий тормоз или пластинчатое сцепление, которое плавно соединяет второе солнечное зубчатое колесо 28 и корпус 42 коробки переключения передач. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16, возможно выполнять мягкий и непрерывный переход с первой передачи на вторую передачу.
Второй основной вал 36 теперь вращается и приводится посредством выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и второй основной вал 36 теперь приводит второе ведущее зубчатое колесо 68. Второе водило 51 планетарной передачи теперь приводит второе ведущее зубчатое колесо 68 через второй основной вал 36. Поскольку второе зубчатое колесо 70 находится во взаимодействии со вторым ведущим зубчатым колесом 68 и неподвижно соединено с боковым валом 18, второе зубчатое колесо 70 приводит боковой вал 18, который в свою очередь приводит пятое зубчатое колесо 92 на боковом вале 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит выходной вал 20 коробки 2 переключения передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач. Теперь транспортное средство 1 движется на второй передаче.
Когда боковой вал 18 приводится во вращение вторым зубчатым колесом 70, первое зубчатое колесо 64 также вращается. Таким образом, боковой вал 18 приводит первое зубчатое колесо 64, которое в свою очередь приводит первое ведущее зубчатое колесо 62 на первом основном вале 34. Когда первый основной вал 34 вращается, первое солнечное зубчатое колесо 26 также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения первого водила 50 планетарной передачи, приводит во вращение первое кольцевое зубчатое колесо 22 и первый ротор 24 первой электрической машины 14. В этом случае, возможно позволить первой электрической машине 14 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и ко второй электрической машине 16. В качестве альтернативы, первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий первой электрической машиной 14, для обеспечения движущего крутящего момента.
Для переключения передачи со второй передачи на третью передачу, первое зубчатое колесо 64 на боковом вале 18 должно быть отцеплено от бокового вала 18 с помощью первого соединительного элемента 84, чтобы первое зубчатое колесо 64 могло свободно вращаться относительно бокового вала 18. После этого боковой вал 18 соединяется с третьим зубчатым колесом 76 на боковом вале 18 через третий соединительный элемент 88. Для достижения соединения бокового вала 18 и третьего зубчатого колеса 76 на боковом вале 18, первая электрическая машина 14 предпочтительно управляется так, чтобы синхронная скорость вращения возникала между боковым валом 18 и третьим зубчатым колесом 76 на боковом вале 18. Синхронная скорость вращения может быть определена через измерение скорости вращения первого ротора 24 первой электрической машины 14 через измерение скорости вращения выходного вала 20. Таким образом, скорость вращения первого основного вала 34 и скорость вращения бокового вала 18 могут быть определены через данное передаточное число.
После установления синхронной скорости вращения между боковым валом 18 и третьим зубчатым колесом 76, боковой вал 18 и третье зубчатое колесо 76 соединяются с помощью третьего соединительного элемента 88. Для переключения передачи со второй передачи на третью передачу, блокировка между вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и вторым водилом 51 планетарной передачи должна быть расцеплена, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, чтобы равновесие крутящих моментов преобладало во второй эпициклической передаче 12, после чего четвертый соединительный узел 61 управляется так, чтобы он отсоединял второе кольцевое зубчатое колесо 28 и второе водило 51 планетарной передачи друг от друга. После этого управляющий блок 48 управляет второй электрической машиной 16 так, чтобы второй ротор 30 и второе кольцевое зубчатое колесо 28 могли свободно вращаться, в результате чего второе водило 51 планетарной передачи и второй основной вал 36 больше не приводят второе ведущее зубчатое колесо 68, которое расположено на втором основном вале 36. Третья передача выбирается через включение первого соединительного узла 56, чтобы первое солнечное зубчатое колесо 26 первой эпициклической передачи 10 было неподвижно блокировано с первым водилом 50 планетарной передачи. Это может быть достигнуто посредством управления скоростью вращения двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для достижения требуемого крутящего момента у выходного вала 20, чтобы синхронная скорость вращения возникала между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 планетарной передачи, после чего первый соединительный узел 56 зацепляется так, чтобы первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарной передачи были соединены друг с другом. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16, возможно выполнять мягкий и непрерывный переход со второй передачи на третью передачу.
Первый основной вал 34 теперь вращается с такой же скоростью вращения, как выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и первый основной вал 34 теперь приводит третье ведущее зубчатое колесо 74 через первый основной вал 34. Поскольку третье зубчатое колесо 76 взаимодействует с третьим ведущим зубчатым колесом 74 и неподвижно соединено с боковым валом 18, третье зубчатое колесо 76 приводит боковой вал 18, который в свою очередь приводит пятое зубчатое колесо 92 на боковом вале 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит выходной вал 20 коробки 2 переключения передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач. Теперь транспортное средство 1 движется на третьей передаче.
Когда боковой вал 18 приводится во вращение третьим зубчатым колесом 76 на боковом вале 18, второе зубчатое колесо 70 на боковом вале 18 также вращается. Таким образом, боковой вал 18 приводит второе зубчатое колесо 70, которое в свою очередь приводит второе ведущее зубчатое колесо 68 на втором основном вале 36. Когда второй основной вал 36 вращается, второе водило 51 планетарной передачи также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения второго водила 51 планетарной передачи, приводит во вращение второе кольцевое зубчатое колесо 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16. В этом случае, можно позволить второй электрической машине 16 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и к первой электрической машине 14. В качестве альтернативы, вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий второй электрической машиной 16 для обеспечения ускоряющего крутящего момента.
Для переключения передачи с третьей передачи на четвертую передачу, второе зубчатое колесо 70 должно быть отцеплено от бокового вала 18, чтобы оно могло свободно вращаться относительно бокового вала 18. После этого боковой вал 18 соединяется с четвертым зубчатым колесом 82 с помощью четвертого соединительного элемента 90. Для достижения соединения бокового вала 18 и четвертого зубчатого колеса 82, вторая электрическая машина 16 предпочтительно управляется так, чтобы синхронная скорость вращения возникала между боковым валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82. Синхронная скорость вращения может быть определена через измерение скорости вращения второго ротора 30 второй электрической машины 16 и через измерение скорости вращения выходного вала 20. Таким образом, скорость вращения второго основного вала 36 и скорость вращения бокового вала 18 могут быть определены через данное передаточное число.
После установления синхронной скорости вращения между боковым валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82, боковой вал 18 и четвертое зубчатое колесо 82 соединяются с помощью четвертого соединительного элемента 90. Для переключения передачи с третьей передачи на четвертую передачу, блокировка между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 планетарной передачи должна быть расцеплена, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, чтобы равновесие крутящих моментов преобладало в первой эпициклической передаче 10, после чего первый соединительный узел 56 управляется так, чтобы он отпускал первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарной передачи друг от друга. После этого управляющий блок 48 управляет первой электрической машиной 14 так, чтобы первый ротор 24 и первое кольцевое зубчатое колесо 22 могли вращаться свободно, в результате чего первое солнечное зубчатое колесо 26 больше не приводит третье ведущее зубчатое колесо 74, которое расположено на первом основном вале 34. Четвертая передача выбирается через включение четвертого соединительного узла 61, так чтобы второе кольцевое зубчатое колесо 28 второй эпициклической передачи 12 было неподвижно блокировано с корпусом 42 коробки переключения передач. Это может быть достигнуто посредством управления скоростью вращения двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для достижения требуемого крутящего момента у выходного вала 20, чтобы второе кольцевое зубчатое колесо 28 становилось неподвижным относительно корпуса 42 коробки переключения передач, после чего четвертый соединительный узел 61 зацепляется, чтобы второе кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 42 коробки переключения передач соединились друг с другом. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16, возможно выполнять мягкий и непрерывный переход с третьей передачи на четвертую передачу.
Второй основной вал 36 теперь приводится посредством выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и второй основной вал 36 теперь приводит четвертое ведущее зубчатое колесо 80. Поскольку четвертое зубчатое колесо 82 взаимодействует с четвертым ведущим зубчатым колесом 80 и неподвижно соединено с боковым валом 18, четвертое зубчатое колесо 82 приводит боковой вал 18, который в свою очередь приводит пятое зубчатое колесо 92 на боковом вале 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит выходной вал 20 коробки 2 переключения передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач. Теперь транспортное средство 1 движется на четвертой передаче.
Когда боковой вал 18 приводится во вращение четвертым зубчатым колесом 82, третье зубчатое колесо 76 на боковом вале 18 также вращается. Таким образом, боковой вал 18 приводит третье зубчатое колесо 76, которое в свою очередь приводит третье ведущее зубчатое колесо 74 на первом основном вале 34. Когда первый основной вал 34 вращается, первое солнечное зубчатое колесо 26 также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения первого водила 50 планетарной передачи, приводит во вращение первое кольцевое зубчатое колесо 22 и первый ротор 24 первой электрической машины 14. В этом случае, возможно позволить первой электрической машине 14 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и ко второй электрической машине 16. В качестве альтернативы, первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий первой электрической машиной 14, для обеспечения движущего крутящего момента.
Для переключения передачи с четвертой передачи на пятую передачу, третье зубчатое колесо 76 должно быть отцеплено от бокового вала 18 с помощью третьего соединительного элемента 88, чтобы третье зубчатое колесо 76 могло свободно вращаться относительно бокового вала 18. После этого боковой вал 18 соединяется с первым зубчатым колесом 64 через первый соединительный элемент 84. Для достижения соединения бокового вала 18 и первого зубчатого колеса 64, первая электрическая машина 14 предпочтительно управляется так, чтобы синхронная скорость вращения возникала между боковым валом 18 и первым зубчатым колесом 64. Синхронная скорость вращения может быть определена через измерение скорости вращения первого ротора 24 первой электрической машины 14 через измерение скорости вращения выходного вала 20, как описано выше.
После установления синхронной скорости вращения между боковым валом 18 и первым зубчатым колесом 64, боковой вал 18 и первое зубчатое колесо 64 соединяются с помощью первого соединительного элемента 84. Для переключения передачи с четвертой передачи на пятую передачу, блокировка между вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и корпусом 42 коробки переключения передач должна быть расцеплена, что достигается посредством управления второй электрической машиной 16, чтобы равновесие крутящих моментов возникало между вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и корпусом 42 коробки переключения передач, после чего четвертый соединительный узел 61 управляется так, чтобы он отпускал второе кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 42 коробки переключения передач друг от друга. Равновесие крутящих моментов содержит не только состояние без крутящего момента, но также и противодействующий крутящий момент, чтобы помещать четвертый соединительный узел 61 в состояние, в котором он не передает крутящий момент между вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и корпусом 42 коробки переключения передач, после чего третий соединительный узел 59 включается и механически блокирует первое кольцевое зубчатое колесо 22 с корпусом 42 коробки переключения передач. В качестве альтернативы, третий соединительный узел 59 может быть выполнен как скользящий тормоз или пластинчатое сцепление, которое плавно соединяет первое кольцевое зубчатое колесо 22 и корпус 42 коробки переключения передач. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16, возможно выполнять мягкий и непрерывный переход с четвертой передачи на пятую передачу. Когда первое кольцевое зубчатое колесо 22 заторможено и неподвижно блокировано, первый набор 52 планетарных зубчатых колес приводит первое солнечное зубчатое колесо 26, чтобы первое солнечное зубчатое колесо 26 вращалось. Таким образом, крутящий момент, производимый двигателем 4 внутреннего сгорания, передается к выходному валу 20 коробки 2 переключения передач через первое ведущее зубчатое колесо 62, первое зубчатое колесо 64 на боковом вале 18, пятое зубчатое колесо 92 на боковом вале 18 и шестое зубчатое колесо 94 на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач. Теперь транспортное средство 1 движется на пятой передаче.
Когда боковой вал 18 приводится во вращение посредством первого зубчатого колеса 64 на боковом вале 18, четвертое зубчатое колесо 82 на боковом вале 18 также вращается. Таким образом, боковой вал 18 приводит четвертое зубчатое колесо 82, которое в свою очередь приводит четвертое ведущее зубчатое колесо 80 на втором основном вале 36. Когда второй основной вал 36 вращается, второе водило 51 планетарной передачи также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения второго водила 51 планетарной передачи, приводит во вращение второе кольцевое зубчатое колесо 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16. В этом случае, можно позволить второй электрической машине 16 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и ко второй электрической машине 16. В качестве альтернативы, вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий второй электрической машиной 16 для обеспечения ускоряющего крутящего момента.
Для переключения передачи с пятой передачи на шестую передачу, четвертое зубчатое колесо 82 должно быть отцеплено от бокового вала 18, чтобы оно могло свободно вращаться относительно бокового вала 18. После этого боковой вал 18 соединяется со вторым зубчатым колесом 70 с помощью второго соединительного элемента 86. Для достижения соединения бокового вала 18 и второго зубчатого колеса 70, вторая электрическая машина 16 предпочтительно управляется так, чтобы синхронная скорость вращения возникала между боковым валом 18 и вторым зубчатым колесом 70. Согласно тому, что описано выше, может быть достигнута синхронная скорость вращения.
После установления синхронной скорости вращения между боковым валом 18 и вторым зубчатым колесом 70, боковой вал 18 и второе зубчатое колесо 70 соединяются у бокового вала 18 с помощью второго соединительного элемента 86. Для выполнения переключения передачи с пятой передачи на шестую передачу, блокировка между первым кольцевым зубчатым колесом 22 и корпусом 42 коробки переключения передач должна быть расцеплена, что достигается посредством управления первой электрической машиной 14 чтобы равновесие крутящих моментов возникало между первым кольцевым зубчатым колесом 22 и корпусом 42 коробки переключения передач, после чего третий соединительный узел 59 управляется так, чтобы он расцеплял первое кольцевое зубчатое колесо 22 и корпус 42 коробки переключения передач друг от друга. После этого управляющий блок 48 управляет первой электрической машиной 14 так, чтобы первый ротор 24 а также первое кольцевое зубчатое колесо 22 могли свободно вращаться, в результате чего первое солнечное зубчатое колесо 26 и первый основной вал 34 больше не приводят первое ведущее зубчатое колесо 62, которое расположено на первом основном вале 34. Шестая передача выбирается посредством включения второго соединительного узла 58 так, чтобы второе солнечное зубчатое колесо 32 второй эпициклической передачи 12 было блокировано со вторым водилом 51 планетарной передачи. Это может быть достигнуто посредством управления скоростью вращения двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для достижения требуемого крутящего момента у выходного вала 20, чтобы синхронная скорость вращения возникала между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи, после чего второй соединительный узел 58 зацепляется так, чтобы второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 планетарной передачи были механически соединены друг с другом. В качестве альтернативы, второй соединительный узел 58 может быть выполнен как скользящий тормоз или пластинчатое сцепление, которое плавно соединяет второе кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 42 коробки переключения передач. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16, возможно выполнять мягкий и непрерывный переход с пятой передачи на шестую передачу.
Второй основной вал 36 теперь приводит второе ведущее зубчатое колесо 68. Второе водило 51 планетарной передачи теперь приводит второе ведущее зубчатое колесо 68 через второй основной вал 36. Поскольку второе зубчатое колесо 70 на боковом вале 18 находится во взаимодействии со вторым ведущим зубчатым колесом 68 и неподвижно соединено с боковым валом 18, второе зубчатое колесо 70 приводит боковой вал 18, который в свою очередь приводит пятое зубчатое колесо 92 на боковом вале 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит выходной вал 20 коробки 2 переключения передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач. Теперь транспортное средство 1 движется на шестой передаче.
Когда боковой вал 18 приводится во вращение вторым зубчатым колесом 70, первое зубчатое колесо 64 на боковом вале 18 также вращается. Таким образом, боковой вал 18 приводит первое зубчатое колесо 64, которое в свою очередь приводит первое ведущее зубчатое колесо 62 на первом основном вале 34. Когда первый основной вал 34 вращается, первое солнечное зубчатое колесо 26 также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения первого водила 50 планетарной передачи, приводит во вращение первое кольцевое зубчатое колесо 22 и первый ротор 24 первой электрической машины 14. В этом случае, возможно позволить первой электрической машине 14 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и ко второй электрической машине 16. В качестве альтернативы, первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий первой электрической машиной 14, для обеспечения движущего крутящего момента.
Для переключения передачи с шестой передачи на седьмую передачу, первое зубчатое колесо 64 должно быть отцеплено от бокового вала 18 с помощью первого соединительного элемента 84, чтобы первое зубчатое колесо 64 могло свободно вращаться относительно бокового вала 18. После этого первый основной вал 34 соединяется с выходным валом 20 через соединительный механизм 96. Для достижения соединения первого основного вала 34 с выходным валом 20 через соединительный механизм 96, первая электрическая машина 14 предпочтительно управляется так, чтобы синхронная скорость вращения возникала между первым основным валом 34 и выходным валом 20. Согласно тому, что описано выше, может быть достигнута синхронная скорость вращения.
После установления синхронной скорости вращения между первым основным валом 34 и выходным валом 20, первый основной вал 34 соединяется с выходным валом 20 через соединительный механизм 96. В качестве альтернативы, соединительный механизм 96 может быть составлен муфтой скольжения. Для переключения передачи с шестой передачи на седьмую передачу, блокировка между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи должна быть расцеплена, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, чтобы равновесие крутящих моментов преобладало во второй эпициклической передаче 12, после чего второй соединительный узел 58 управляется так, чтобы он отцеплял второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 планетарной передачи друг от друга. После этого управляющий блок 48 управляет второй электрической машиной 16 так, чтобы второй ротор 30 и второе кольцевое зубчатое колесо 28 могли свободно вращаться, в результате чего второе солнечное зубчатое колесо 32 и второй основной вал 36 больше не приводят второе ведущее зубчатое колесо 68, которое расположено на втором основном вале 36. Седьмая передача выбирается через включение первого соединительного узла 56, чтобы первое солнечное зубчатое колесо 26 первой эпициклической передачи 10 было неподвижно блокировано с первым водилом 50 планетарной передачи. Это может быть достигнуто посредством управления скоростью вращения двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для достижения требуемого крутящего момента у выходного вала 20, чтобы синхронная скорость вращения возникала между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 планетарной передачи, после чего первый соединительный узел 56 зацепляется так, чтобы первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарной передачи были соединены друг с другом. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16, возможно выполнять мягкий и непрерывный переход с шестой передачи на седьмую передачу.
Теперь первый основной вал 34 приводит выходной вал 20 через соединительный механизм 96. Теперь транспортное средство 1 движется на седьмой передаче.
Боковой вал 18 приводится во вращение шестым зубчатым колесом 94 на выходном вале 20. Это значит, что второе зубчатое колесо 70 на боковом вале 18 также вращается. Таким образом, боковой вал 18 приводит второе зубчатое колесо 70, которое в свою очередь приводит второе ведущее зубчатое колесо 68 на втором основном вале 36. Когда второй основной вал 36 вращается, второе водило 51 планетарной передачи также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения второго водила 51 планетарной передачи, приводит во вращение второе кольцевое зубчатое колесо 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16. В этом случае, можно позволить второй электрической машине 16 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и к первой электрической машине 14. В качестве альтернативы, вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий второй электрической машиной 16, для обеспечения движущего крутящего момента.
Для переключения передачи с седьмой передачи на восьмую передачу, второе зубчатое колесо 70 должно быть отцеплено от бокового вала 18, чтобы оно могло свободно вращаться относительно бокового вала 18. После этого боковой вал 18 соединяется с четвертым зубчатым колесом 82 с помощью четвертого соединительного элемента 90. Для достижения соединения бокового вала 18 и четвертого зубчатого колеса 82, вторая электрическая машина 16 предпочтительно управляется так, чтобы синхронная скорость вращения возникала между боковым валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82. Согласно тому, что описано выше, может быть достигнута синхронная скорость вращения.
После установления синхронной скорости вращения между боковым валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82, боковой вал 18 и четвертое зубчатое колесо 82 соединяются с помощью четвертого соединительного элемента 90. Для переключения передачи с седьмой передачи на восьмую передачу, блокировка между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 планетарной передачи должна быть расцеплена, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, чтобы равновесие крутящих моментов преобладало в первой эпициклической передаче 10, после чего первый соединительный узел 56 управляется так, чтобы он отпускал первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарной передачи друг от друга. После этого управляющий блок 48 управляет первой электрической машиной 14 так, чтобы первый ротор 24 а также первое кольцевое зубчатое колесо 22 могли свободно вращаться, в результате чего первое солнечное зубчатое колесо 26 больше не приводит выходной вал 20 через включенный соединительный механизм 96. Восьмая передача выбирается через включение второго соединительного узла 58, чтобы второе солнечное зубчатое колесо 32 второй эпициклической передачи 12 было блокировано со вторым водилом 51 планетарной передачи. Это может быть достигнуто посредством управления второй электрической машиной 16, чтобы синхронная скорость вращения возникала между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи, после чего второй соединительный узел 58 зацепляется, чтобы второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 планетарной передачи были соединены друг с другом. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16, возможно выполнять мягкий и непрерывный переход с седьмой передачи на восьмую передачу.
Теперь второй основной вал 36 приводит четвертое ведущее зубчатое колесо 80. Поскольку четвертое зубчатое колесо 82 взаимодействует с четвертым ведущим зубчатым колесом 80 и неподвижно соединено с боковым валом 18, четвертое зубчатое колесо 82 приводит боковой вал 18, который в свою очередь приводит пятое зубчатое колесо 92 на боковом вале 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит выходной вал 20 коробки 2 переключения передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном вале 20 коробки 2 переключения передач. Теперь транспортное средство 1 движется на восьмой передаче.
Поскольку включен соединительный механизм 96, выходной вал приводит первый основной вал 34. Когда первый основной вал 34 вращается, первое солнечное зубчатое колесо 26 также вращается, что, таким образом, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, следовательно, также от скорости вращения первого водила 50 планетарной передачи, приводит во вращение первое кольцевое зубчатое колесо 22 и первый ротор 24 первой электрической машины 14. В этом случае, возможно позволить первой электрической машине 14 выполнять функцию генератора для подачи тока по меньшей мере к одному накопителю 46 энергии и ко второй электрической машине 16. В качестве альтернативы, первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент через управляющий блок 48, управляющий первой электрической машиной 14, для обеспечения движущего крутящего момента.
Согласно описанной выше конструкции, заявлено, что коробка 2 переключения передач содержит ведущие зубчатые колеса 62, 68, 74, 80 и зубчатые колеса 64, 70, 76, 82, расположенные на основных валах 34, 36 и на боковом вале 18 для передачи скоростей вращения и крутящего момента. Тем не менее, возможно использовать другой тип трансмиссии, такой как цепные или ременные трансмиссии, для передачи скоростей вращения и крутящего момента в коробке 2 переключения передач.
Как описано выше, крутящий момент извлекается из коробки 2 переключения передач с выходного вала 20. Также возможно извлекать крутящий момент непосредственно с первого или второго основного вала 34, 36, или непосредственно с бокового вала 18. Крутящий момент также может быть извлечен параллельно с двух или трех валов 18, 34, 36 одновременно.
Вторая электрическая машина 16 предпочтительно приводится посредством электричества, выработанного первой электрической машиной 14, для того чтобы уменьшать совместно со второй электрической машиной 16 реактивный крутящий момент со второй эпициклической передачи 12, и для того чтобы, таким образом, уменьшать крутящий момент, передаваемый второй зубчатой парой 66. Реактивный крутящий момент с первой эпициклической передачи 10 увеличивается с помощью первой электрической машины 14, для увеличения крутящего момента, передаваемого первой зубчатой парой 60.
Также возможно приводить первую электрическую машину 14 с помощью электрической энергии, вырабатываемой второй электрической машиной 16, для уменьшения с помощью первой электрической машины 14 реактивного крутящего момента с первой эпициклической передачи 10, и для того чтобы, таким образом, уменьшать крутящий момент, передаваемый первой зубчатой парой 60. Реактивный крутящий момент с первой эпициклической передачи 10 увеличивается с помощью второй электрической машины 16, для того, чтобы увеличивать крутящий момент, передаваемый второй зубчатой парой 66.
На Фиг. 4 показана блок-схема способа управления коробкой 2 переключения передач согласно изобретению. Способ согласно изобретению отличается этапами:
a) привода второй электрической машины 16 с помощью электричества, выработанного первой электрической машиной 14, для уменьшения с помощью второй электрической машины 16 реактивного крутящего момента со второй эпициклической передачи 12, и для того чтобы, таким образом, уменьшать крутящий момент, передаваемый второй зубчатой парой 66; и
b) с помощью первой электрической машины 14 увеличения реактивного крутящего момента с первой эпициклической передачи 10, для увеличения крутящего момента, передаваемого первой зубчатой парой 60.
Способ предпочтительно содержит дополнительные этапы:
c) с помощью первого соединительного узла 56 отцепления первого солнечно зубчатого колеса 26, расположенного в первой эпициклической передаче 10, и первого водила 50 планетарной передачи друг от друга; и
d) с помощью четвертого соединительного узла 61 соединения второго кольцевого зубчатого колеса 28, расположенного во второй эпициклической передаче 12, и корпуса 42 коробки переключения передач друг с другом.
Согласно дополнительному этапу способа, уменьшение и увеличение реактивного крутящего момента у первой и второй электрических машин 14 и 16 являются синхронизированными, чтобы крутящий момент на выходном вале 20 являлся постоянным или менялся непрерывно.
Таким образом, переключение передачи может быть достигнуто без прерывания крутящего момента, посредством того, что крутящий момент на выходном вале 20 является постоянным или изменяется непрерывно, например, во время разгона или замедления транспортного средства 1.
Таким образом, описанный способ содержит все этапы переключения передачи, соответствующие всем передачам, описанным в изложенном выше варианте осуществления.
Согласно изобретению, разработана компьютерная программа P, которая может содержать последовательности команд для управления коробкой 2 переключения передач согласно настоящему изобретению.
Компьютерная программа P может содержать такие последовательности команд для управления коробкой переключения передач, чтобы первая электрическая машина 14 приводилась с помощью электрической энергии, вырабатываемой второй электрической машиной 16, для уменьшения с помощью первой электрической машины 14 реактивного крутящего момента с первой эпициклической передачи 10, и для того чтобы, таким образом, уменьшать крутящий момент, передаваемый первой зубчатой парой 60.
Компьютерная программа P может содержать такие последовательности команд для управления коробкой переключения передач, чтобы реактивный крутящий момент со второй эпициклической передачи 12 увеличивался с помощью второй электрической машины 16, для того, чтобы увеличивать крутящий момент, передаваемый второй зубчатой парой 66.
Компьютерная программа P может содержать такие последовательности команд для управления коробкой переключения передач, чтобы первый соединительный узел 56, первое солнечное зубчатое колесо 26, расположенное в первой эпициклической передаче 10, и первое водило 50 планетарной передачи отцеплялись друг от друга.
Компьютерная программа P может содержать такие последовательности команд для управления коробкой переключения передач, чтобы четвертый соединительный узел 61, первое кольцевое зубчатое колесо 28, расположенное во второй эпициклической передаче 12, и корпус 42 коробки переключения передач соединялись друг с другом.
Компьютерная программа P может содержать такие последовательности команд для управления коробкой переключения передач, чтобы уменьшение и увеличение реактивного крутящего момента первой и второй электрических машин 14 и 16 были синхронизированными так, чтобы крутящий момент на выходном вале 20 являлся постоянным или изменялся линейно.
Компьютерная программа P может храниться в исполняемой форме или в сжатой форме по меньшей мере либо в памяти M, либо в оперативной памяти R. Упомянутый код программы может храниться в постоянной форме на упомянутом носителе, который может быть считан компьютером 53.
Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему код программы, хранимый на носителе, который может быть считан компьютером, для выполнения описанных выше этапов способа, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на управляющем блоке 48 или на другом компьютере 53, соединенном с управляющим блоком 48.
Описанные выше компоненты и отличительные признаки могут быть комбинированы между различными описанными вариантами осуществления в рамках сущности и объема изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| КОРОБКА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ГИБРИДНОГО СИЛОВОГО АГРЕГАТА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ | 2014 |
|
RU2623285C2 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ГИБРИДНОГО СИЛОВОГО АГРЕГАТА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ | 2014 |
|
RU2633039C2 |
| ПЛАНЕТАРНАЯ СОСТАВНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2008 |
|
RU2382257C1 |
| ПЛАНЕТАРНАЯ СОСТАВНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2008 |
|
RU2380596C1 |
| Планетарная коробка передач | 2017 |
|
RU2646982C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2002 |
|
RU2217325C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2002 |
|
RU2217326C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2002 |
|
RU2207254C1 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ БЕЗ ПРЕРЫВАНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ | 2015 |
|
RU2653332C2 |
| ПЛАНЕТАРНАЯ СОСТАВНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2008 |
|
RU2382916C1 |
Изобретение относится к трансмиссии транспортного средства. Коробка переключения передач содержит входной и выходной валы; первую эпициклическую передачу, соединенную с входным валом; вторую эпициклическую передачу, соединенную с первой эпициклической передачей; первую и вторую электрическую машину, соединенную, соответственно, с первой и второй эпициклической передачей. Также коробка содержит первую зубчатую пару между первой эпициклической передачей и выходным валом и вторую зубчатую пару между второй эпициклической передачей и выходным валом. Первое водило планетарной передачи первой эпициклической передачи соединено со вторым солнечным зубчатым колесом второй эпициклической передачи. Первое солнечное зубчатое колесо первой эпициклической передачи соединено с первым основным валом. Второе водило планетарной передачи второй эпициклической передачи соединено со вторым основным валом. Первая и вторая зубчатые пары соединены с выходным валом через боковой вал. Переключение передач происходит без прерывания крутящего момента. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Коробка переключения передач, содержащая входной вал (8) и выходной вал (20); первую эпициклическую передачу (10), которая соединена с входным валом (8); вторую эпициклическую передачу (12), которая соединена с первой эпициклической передачей (10); первую электрическую машину (14), которая соединена с первой эпициклической передачей (10); вторую электрическую машину (16), которая соединена со второй эпициклической передачей (12); первую зубчатую пару (60), которая расположена между первой эпициклической передачей (10) и выходным валом (20); и вторую зубчатую пару (66), которая расположена между второй эпициклической передачей (12) и выходным валом (20);
отличающаяся
тем, что первое водило (50) планетарной передачи на первой эпициклической передаче (10) непосредственно соединено со вторым солнечным зубчатым колесом (32) на второй эпициклической передаче (12);
тем, что первое солнечное зубчатое колесо (26) на первой эпициклической передаче (10) соединено с первым основным валом (34);
тем, что второе водило (51) планетарной передачи на второй эпициклической передаче (12) соединено со вторым основным валом (36); и
тем, что первая и вторая зубчатые пары (60; 66) соединены с выходным валом (20) через боковой вал (18).
2. Коробка переключения передач по п. 1, отличающаяся тем, что входной вал (8) соединен с первым водилом (50) планетарной передачи.
3. Коробка переключения передач по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что соединительный механизм (96) расположен между первым основным валом (34) и выходным валом (20).
4. Коробка переключения передач по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что первая зубчатая пара (60) содержит первое ведущее зубчатое колесо (62) и первое зубчатое колесо (64), которые взаимодействуют друг с другом, причем это первое ведущее зубчатое колесо (62) зафиксировано с первым основным валом (34), и причем это первое зубчатое колесо (64) находится на боковом вале (18) с возможностью зацепления и расцепления;
тем, что вторая зубчатая пара (66) содержит второе ведущее зубчатое колесо (68) и второе зубчатое колесо (70), которые взаимодействуют друг с другом, причем это второе ведущее зубчатое колесо (68) зафиксировано со вторым основным валом (36), и причем это второе зубчатое колесо (70) находится на боковом вале (18) с возможностью зацепления и расцепления; и
тем, что боковой вал (18) соединен с выходным валом (20).
5. Коробка переключения передач по п. 4, отличающаяся третьей зубчатой парой (72), которая расположена между первой эпициклической передачей (10) и выходным валом (20), причем эта третья зубчатая пара (72) содержит третье ведущее зубчатое колесо (74) и третье зубчатое колесо (76), которые взаимодействуют друг с другом, причем это третье ведущее зубчатое колесо (74) зафиксировано с первым основным валом (34) и причем это третье зубчатое колесо (76) расположено на боковом вале (18) с возможностью зацепления и расцепления;
и четвертой зубчатой парой (78), которая расположена между второй эпициклической передачей (12) и выходным валом (20); причем эта четвертая зубчатая пара (78) содержит четвертое ведущее зубчатое колесо (80) и четвертое зубчатое колесо (82), которые взаимодействуют друг с другом, причем это четвертое ведущее зубчатое колесо (80) зафиксировано со вторым основным валом (36), и причем это четвертое зубчатое колесо (82) расположено на боковом вале (18) с возможностью зацепления и расцепления.
6. Коробка переключения передач по п. 4, отличающаяся тем, что боковой вал (18) соединен с выходным валом (20) через конечную передачу (21).
7. Коробка переключения передач по п. 6, отличающаяся тем, что конечная передача содержит пятое зубчатое колесо (92), которое зафиксировано на боковом вале (18), и шестое зубчатое колесо (94), которое зафиксировано на выходном вале (20); и тем, что пятое и шестое зубчатые колеса (92, 94) взаимодействуют друг с другом.
8. Коробка переключения передач по п. 4, отличающаяся тем, что первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса (64, 70, 76, 82) расположены на боковом вале (18) с первым, вторым, третьим и четвертым соединительными элементами (84, 86, 88, 90), так чтобы они могли быть зацеплены и расцеплены.
9. Коробка переключения передач по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что первый ротор (24) на первой электрической машине (14) соединен с первым кольцевым зубчатым колесом (22) на первой эпициклической передаче (10); и
тем, что второй ротор (30) на второй электрической машине (16) соединен со вторым кольцевым зубчатым колесом (28) на второй эпициклической передаче (12).
10. Коробка переключения передач по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что первый соединительный узел (56)выполнен с возможностью соединения первого солнечного зубчатого колеса (2 6) с первым водилом (50) планетарной передачи таким образом, который обеспечивает возможность их разделения; и
тем, что второй соединительный узел (58) выполнен с возможностью соединения второго солнечного зубчатого колеса (32) со вторым водилом (51) планетарной передачи таким образом, который обеспечивает возможность их разделения.
11. Коробка переключения передач по п. 10, отличающаяся тем, что третий соединительный узел (59) выполнен с возможностью соединения первого кольцевого зубчатого колеса (22) на первой эпициклической передаче (10) с корпусом (42) коробки переключения передач, который окружает корпус (2) коробки переключения передач, таким образом, который обеспечивает возможность их разделения; и
тем, что четвертый соединительный узел (61) выполнен с возможностью соединения второго кольцевого зубчатого колеса (28) на второй эпициклической передаче (12) с корпусом (42) коробки переключения передач таким образом, который обеспечивает возможность их разделения.
12. Транспортное средство (1), отличающееся тем, что оно содержит коробку (2) переключения передач по любому из предшествующих пунктов.
13. Способ управления коробкой (2) переключения передач для переключения передач без прерывания крутящего момента, содержащей входной вал (8) и выходной вал (20); первую эпициклическую передачу (10), которая соединена с входным валом (8) и с первым основным валом (34); вторую эпициклическую передачу (12), которая соединена с первой эпициклической передачей (10) и со вторым основным валом (36); первую электрическую машину (14), которая соединена с первой эпициклической передачей (10); вторую электрическую машину (16), которая соединена со второй эпициклической передачей (12); первую зубчатую пару (60), которая расположена между первым основным валом (34) и боковым валом (18); и вторую зубчатую пару (66), которая расположена между вторым основным валом (36) и боковым валом (18), и причем первая и вторая зубчатые пары (60; 66) соединены с выходным валом (20) через боковой вал (18), отличающийся этапами:
a) привода второй электрической машины (16) с помощью электрической энергии, вырабатываемой первой электрической машиной (14), через переключатель (49), соединенный с первой и со второй электрическими машинами (14, 16), для уменьшения с помощью второй электрической машины (16) реактивного крутящего момента со второй эпициклической передачи (12), и для того чтобы, таким образом, уменьшать крутящий момент, передаваемый второй зубчатой парой (66); и
b) увеличения с помощью первой электрической машины (14) реактивного крутящего момента с первой эпициклической передачи (10), для увеличения крутящего момента, передаваемого первой зубчатой парой (60).
14. Способ по п. 13, отличающийся дополнительными этапами:
c) отцепления с помощью первого соединительного узла (56)первого солнечного зубчатого колеса (26), расположенного на первой эпициклической передаче (10), и первого водила (50) планетарной передачи друг от друга; и
d) соединения с помощью четвертого соединительного узла (61) первого кольцевого зубчатого колеса (28), расположенного на второй эпициклической передаче (12), и корпуса (42) коробки переключения передач друг с другом.
15. Способ по любому из пп. 13-14, отличающийся тем, что уменьшение и увеличение реактивного крутящего момента первой и второй электрических машин (14, 16) являются синхронизированными так, чтобы крутящий момент на выходном вале (20) был постоянным или изменялся непрерывно.
16. Электронный управляющий блок для управления коробкой передач посредством выполнения этапов способа по любому из пп. 13-15.
| WO 2008046185 A1, 24.04.2008 | |||
| US 2005227803 A1, 13.10.2005 | |||
| DE 102006025525 A1, 06.12.2007 | |||
| US 2002045507 A1, 18.04.2002 | |||
| WO 2008081893 A1, 10.07.2008. |
