ГИБРИДНАЯ ДВИЖИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ТРАНСМИССИЯ ДЛЯ УКАЗАННОЙ ДВИЖИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2017 года по МПК B60K6/36 B60K6/48 

Настоящее изобретение относится в целом к гибридной движительной установке для транспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, и электрическую машину, адаптированную для того, чтобы позволить транспортному средству передвигаться или в чисто электрическом режиме, т.е. с крутящим моментом на ведущем валу, полностью генерируемым электрической машиной, или в гибридном режиме, т.е. с крутящим моментом на ведущем валу, генерируемым частично электрической машиной и частично - двигателем внутреннего сгорания, и в частности, к трансмиссии для такой движительной установки.

Трансмиссия, имеющая признаки, изложенные в ограничительной части независимого пункта 1 формулы изобретения, известны из документа FR-A-2970209. В соответствии с таким известным решением, муфта свободного хода располагается между ступицей, присоединенной с возможностью передачи приводного усилия к вторичному валу трансмиссии, и кольцевым зубчатым колесом, присоединенным с возможностью передачи приводного усилия для вращения с приводным валом двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, в зацепленном состоянии муфты свободного хода вторичный вал присоединен с возможностью передачи приводного усилия для вращения с приводным валом двигателя внутреннего сгорания.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение трансмиссии для транспортного средства с гибридной движительной установкой, которая является простой и компактной, а также способна предложить широкий диапазон возможных операционных режимов, в частности таких, которые позволяют использовать электрическую машину в качестве главного двигателя, а двигатель внутреннего сгорания как вспомогательный двигатель.

Эти и другие задачи полностью решены в соответствии с настоящим изобретением на основе использования трансмиссии для транспортного средства с гибридной движительной установкой, имеющей признаки, сформулированные в прилагаемом независимом пункте 1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, содержание которых должно рассматриваться как неотъемлемая и объединяющая часть последующего описания.

Другими словами, изобретение основывается на идее соединения вторичного вала трансмиссии, с одной стороны, с первичным валом трансмиссии через зубчатую передачу и/или механическую коробку передач, чтобы принимать вращательное движение от электрической машины, и с другой стороны - с двигателем внутреннего сгорания транспортного средства через муфту свободного хода и механизм редуктора. Поэтому в транспортном средстве с гибридной движительной установкой с трансмиссией, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, электрическая машина образует главный тяговый двигатель транспортного средства, поскольку он постоянно присоединен к первичному валу трансмиссии, и через него - к колесам транспортного средства, в то время как двигатель внутреннего сгорания транспортного средства присоединяется к вторичному валу трансмиссии, чтобы передавать крутящий момент к колесам транспортного средства через муфту свободного хода. Кроме того, за счет редукционного механизма, расположенного выше по ходу передачи относительно муфты свободного хода, и, следовательно, размещенного между двигателем внутреннего сгорания транспортного средства и муфтой свободного хода, трансмиссия, в соответствии с изобретением, имеет более компактную схему по сравнению с существующим уровнем техники.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными из последующего подробного описания, приведенного исключительно в виде неограничивающего примера со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых представлено следующее:

фиг.1 - гибридная движительная установка для транспортного средства, содержащую трансмиссию, в соответствии с настоящим изобретением, схематично;

фиг.2 и 3 - соответственно, вид в разрезе и вид в перспективе трансмиссии для транспортного средства с гибридной движительной установкой, в соответствии с настоящим изобретением.

На чертежах в этом описании трансмиссия для транспортного средства с гибридной движительной установкой в целом обозначена позицией 10 и содержит корпус 12, в котором первичный вал 14, вторичный вал 16 и промежуточный вал 18 поддерживаются на соответствующих подшипниках 20, 22 и 24, для вращения вокруг соответствующих осей вращения x1, x2 и x3, которые располагаются параллельно друг другу и разнесены между собой.

Как показано на фиг.2, первичный вал 14 предназначается для присоединения к электрической машине ЕМ транспортного средства, которая предпочтительно, адаптирована для работы как в качестве двигателя, так и в качестве генератора. Предпочтительно, электрическая машина ЕМ прикрепляется к корпусу 12 соосно с первичным валом 14.

Первичный вал 14 передает вращательное движение к вторичному валу 16 через механизм 26 трансмиссии, который, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг.2 и 3, состоит из зубчатой передачи, содержащей ведущую шестерню 28, которая устанавливается на первичном валу 14 таким образом, чтобы присоединяться с возможностью передачи приводного усилия и для вращения совместно с валом (в предложенном варианте осуществления изобретения ведущая шестерня 28 формируется как единая часть с первичным валом 14), ведомое зубчатое колесо 30, которое устанавливается на вторичном валу 16 таким образом, чтобы присоединяться с возможностью передачи приводного усилия и для вращения совместно с валом, а также промежуточное зубчатое колесо 32, которое поддерживается в корпусе 12 с помощью подшипников 34 для вращения вокруг оси x4, параллельно осям вращения x1 и x2 первичного вала 14 и вторичного вала 16, при этом он разнесен от этих осей и находится в постоянном зацеплении как с ведущей шестерней 28, так и с ведомым зубчатым колесом 30. Поэтому, электрическая машина ЕМ непосредственно приводит во вращение первичный вал 14, и через зубчатую передачу, образующую механизм 26 трансмиссии, вторичный вал 16 с фиксированным передаточным числом, в зависимости от количества зубьев зубчатых колес 28, 30 и 32, образующих эту зубчатую передачу. Альтернативно, механизм 26 трансмиссии может быть образован, или по меньшей мере, может содержать механическую коробку передач, чтобы таким образом позволять изменять передаточное число между первичным валом и вторичным валом (и, следовательно, между электрической машиной и вторичным валом).

Вторичный вал 16 передает вращательное движение к колесам той же самой полуоси транспортного средства, которая может быть с одинаковым успехом и передней полуосью и задней полуосью, через дифференциал 36. Дифференциал 36, который по существу является известным компонентом, и поэтому не будет здесь дополнительно описываться, предпочтительно, также помещается внутрь корпуса 12. Если более точно, то вторичный вал 16 передает вращательное движение к кольцевому зубчатому колесу 38, работающему как входное зубчатое колесо дифференциала 36 через передаточный механизм 40, который в варианте осуществления изобретения, как в частности можно увидеть на фиг.2 и 3, конфигурируется таким образом, чтобы позволить противоположное направление вращения кольцевого зубчатого колеса 38. При таком соединении передаточный механизм 40 содержит первую зубчатую передачу для передачи вращательного движения от вторичного вала 16 к кольцевому зубчатому колесу 38, вторую зубчатую передачу для передачи вращательного движения от вторичного вала 16 к кольцевому зубчатому колесу 38 в противоположном направлении относительно первой передачи, и соединительное устройство 42 для выбора первой или второй зубчатой передачи. Первая зубчатая передача содержит зубчатое колесо 44, которое несет на себе вторичный вал 16 и постоянно находится в зацеплении с кольцевым зубчатым колесом 38 дифференциала 36. Вторая зубчатая передача содержит зубчатое колесо 46, которое несет на себе вторичный вал 16, и пару зубчатых колес 48 и 50, которые несет на себе промежуточный вал 18, при этом зубчатое колесо 48 постоянно находится в зацеплении с зубчатым колесом 46, которое несет на себе вторичный вал 16, в то время как зубчатое колесо 50 постоянно находится в зацеплении с кольцевым зубчатым колесом 38 дифференциала 36. В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения зубчатые колеса 48 и 50 выполнены как зафиксированные зубчатые колеса, т.е. как зубчатые колеса, которые постоянно фиксируются для вращения вместе с соответствующим валом (промежуточный вал 18), в то время как зубчатые колеса 44 и 46 выполнены как промежуточные зубчатые колеса, которые выборочно соединяются для вращения с соответствующим валом (вторичный вал 16) с помощью соединительного устройства 42. Таким образом, с остающимся неизменным направлением вращения вторичного вала 16, может передаваться вращательное движение к кольцевому зубчатому колесу 38 дифференциала 36 в одном или другом направлении, в зависимости от выбора через соединительное устройство 42 первой или второй зубчатой передачи, т.е. соединения зубчатого колеса 44 или зубчатого колеса 46 для вращения с вторичным валом 16. Если более точно, то первая передача используется для приведения в движение транспортного средства в направлении вперед. В этом случае вращательное движение передается непосредственно от вторичного вала 16 к дифференциалу 36, в то время как вторая передача используется для приведения в движение транспортного средства в направлении назад, и в этом случае вращательное движение передается от вторичного вала 16 к дифференциалу 36 через промежуточный вал 18.

Альтернативно, передаточный механизм 40 может быть даже сконфигурирован таким образом, чтобы не позволять противоположное направление вращения, и следовательно, состоять только из зубчатого колеса 44, которое несет не себе вторичный вал 16, и входить в зацепление с кольцевым зубчатым колесом 38 дифференциала 36. В этом случае приведение в движение в заднем направлении будет иметь место только в электрическом режиме работы за счет изменения направления вращения электрической машины ЕМ.

Предпочтительно, выходная шестерня 52, которая в предлагаемом варианте осуществления изобретения является конической шестерней, устанавливается на промежуточном валу 18 таким образом, чтобы соединяться с возможностью передачи приводного усилия для вращения вместе с валом, чтобы позволять передачу вращательного движения также к колесам другой полуоси транспортного средства. Во всяком случае, выходная шестерня 52 может быть даже установлена на вторичном валу 16, например, если промежуточный вал 18 не используется. Таким образом, трансмиссия 10 также может использоваться с простой модификацией, чтобы получить транспортные средства с приводом на четыре колеса.

Соединение трансмиссии с двигателем внутреннего сгорания транспортного средства, обозначенного как ICE на фиг.1, происходит через муфту 54 свободного хода, которая в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения (см. в частности фиг.2) располагается между ступицей 56 и кольцевым зубчатым колесом 58 входного зубчатого колеса 60, установленного на вторичном валу 16. Ступица 56 входного зубчатого колеса 60 соединяется с возможностью передачи приводного усилия для вращения с вторичным валом 16, в то время как кольцевое зубчатое колесо 58 входит в зацепление с шестерней 62 (фиг.1), которая устанавливается таким образом, чтобы вращаться двигателем внутреннего сгорания ICE или напрямую, или, как в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения, не напрямую через коробку 64 передач (фиг.1), которая выполнена, например, как непрерывно изменяемая коробка передач. Поэтому, в соответствии с аспектом изобретения, редукторный механизм располагается между муфтой 54 свободного хода и двигателем внутреннего сгорания ICE, при этом редукторный механизм образуется в предлагаемом варианте осуществления изобретения кольцевым зубчатым колесом 58 и шестерней 62, но может также быть механизмом другого типа, например, может содержать дополнительные зубчатые колеса, или может быть образован шкивами, соединенными между собой через ремни. Как уже было установлено во вводной части описания, обеспечение такого редукторного механизма позволяет создать более компактную схему трансмиссии, поскольку на положение двигателя внутреннего сгорания больше не накладываются ограничения, связанные с вторичным валом.

В гибридном транспортном средстве, обеспеченном трансмиссией в соответствии с изобретением, электрическая машина ЕМ образует главный тяговый двигатель транспортного средства, поскольку он постоянно присоединен к первичному валу 14 и, следовательно - к колесам (передним и/или задним колесам) транспортного средства. Двигатель внутреннего сгорания ICE может присоединяться через муфту 54 свободного хода к вторичному валу 16 для передачи приводного крутящего момента к колесам транспортного средства в дополнение к приводному крутящему моменту, передаваемому электрической машиной ЕМ, и поэтому работает как вспомогательный тяговый двигатель.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, между электрической машиной ЕМ и вторичным валом 16 существует муфта, с помощью которой электрическая машина ЕМ может быть отсоединена от вторичного вала 16, и таким образом может позволить приводить в движение транспортное средство только двигателем внутреннего сгорания ICE.

Двигатель внутреннего сгорания ICE также может использоваться для зарядки аккумуляторных батарей транспортного средства. Батареи могут заряжаться, когда транспортное средство находится в движении, в этом случае сопротивление крутящему моменту от колес транспортного средства добавляется к сопротивлению крутящему моменту от электрической машины ЕМ, работающей как генератор, и вместе прикладываются к двигателю внутреннего сгорания ICE. Однако также возможна зарядка батарей, когда транспортное средство является неподвижным, за счет обеспечения муфты свободного хода, которая позволяет отсоединять вторичный вал 16 от колес. В случае трансмиссии, обеспеченной передаточным механизмом 40, позволяющим изменять направление вращения, эта муфта может состоять из соединительного устройства 42, которое находится в нейтральном положении (в котором нет соединения или с зубчатым колесом 44, или с зубчатым колесом 46, для вращения вместе с вторичным валом 16) и отсоединяет вторичный вал 16 от колес.

В действительности, принцип изобретения остается неизменным. Варианты осуществления изобретения и конструктивные детали могут значительно изменяться по сравнению с теми, которые описаны и проиллюстрированы исключительно в качестве неограничивающего примера, таким образом не выходя за рамки объема изобретения, который определяется формулой изобретения.

Изобретение относится к гибридной трансмиссии. Гибридная движительная система содержит двигатель внутреннего сгорания (ICE), электрическую машину (EM), первичный вал (14) электрической машины (EM), вторичный вал (16), дифференциал (36), первый механизм (26) трансмиссии, второй механизм (40) трансмиссии, муфту (54) свободного хода. Первый механизм (26) трансмиссии расположен между первичным валом (14) и вторичным валом (16). Второй механизм (40) трансмиссии расположен между вторичным валом (16) и дифференциалом (36). Муфта (54) свободного хода взаимодействует с вторичным валом (16) таким образом, что вторичный вал (16) воспринимает вращательное движение от двигателя внутреннего сгорания (ICE) через муфту (54) свободного хода. Также имеется редукторный механизм (58, 62). Вторичный вал (16) располагается таким образом, чтобы принимать вращательное движение от двигателя внутреннего сгорания (ICE) через редукторный механизм (58, 62), так же как и через муфту (54) свободного хода. Достигается компактность и упрощение конструкции. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Трансмиссия (10) гибридного транспортного средства, содержащего двигатель внутреннего сгорания (ICE) и электрическую машину (EM), при этом трансмиссия (10) содержит:

- первичный вал (14) для приема вращательного движения от электрической машины (EM),

- вторичный вал (16),

- дифференциал (36) для передачи вращательного движения к колесам полуоси транспортного средства,

- первый механизм (26) трансмиссии, расположенный между первичным валом (14) и вторичным валом (16) для передачи вращательного движения между первичным валом (14) и вторичным валом (16),

- второй механизм (40) трансмиссии, расположенный между вторичным валом (16) и дифференциалом (36) для передачи вращательного движения между вторичным валом (16) и дифференциалом (36),

- муфту (54) свободного хода, выполненную с возможностью взаимодействия с вторичным валом (16) таким образом, что вторичный вал (16) выполнен с возможностью приема вращательного движения от двигателя внутреннего сгорания (ICE) через муфту (54) свободного хода,

отличающаяся тем, что она содержит расположенный выше по ходу движения относительно муфты (54) свободного хода редукторный механизм (58, 62), при этом вторичный вал (16) выполнен с возможностью приема вращательного движения от двигателя внутреннего сгорания (ICE) через редукторный механизм (58, 62), так же как и через муфту (54) свободного хода.

2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что входное зубчатое колесо (60) установлено на вторичном валу (16) и содержит ступицу (56), которая присоединена с возможностью передачи приводного усилия для вращения совместно с вторичным валом (16), и кольцевое зубчатое колесо (58), в котором муфта (54) свободного хода расположена между ступицей (56)и кольцевым зубчатым колесом (58) входного зубчатого колеса (60), и в которой редукторный механизм (58, 62) содержит кольцевое зубчатое колесо (58) и шестерню (62), которая выполнена с возможностью приведения во вращение двигателем внутреннего сгорания (ICE), при этом она напрямую или опосредованно входит в зацепление с кольцевым зубчатым колесом (58).

3. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что входной шкив установлен на вторичном валу (16) и содержит ступицу, которая присоединена с возможностью передачи приводного усилия для вращения совместно с вторичным валом (16), и внешнее кольцо, в котором муфта (54) свободного хода расположена между ступицей и внешним кольцом входного шкива, и в которой редукторный механизм содержит внешнее кольцо входного шкива и приводной шкив, который выполнен с возможностью приведения во вращение двигателем внутреннего сгорания (ICE), при этом они присоединены напрямую или опосредованно с помощью ремня к внешнему кольцу входного шкива.

4. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что первый механизм (26) трансмиссии образован с помощью зубчатой передачи, содержащей приводную шестерню (28), которая поддерживается на первичном валу (14) и приводится в действие зубчатым колесом (30), которое поддерживается на вторичном валу (16), при этом и приводная шестерня (28) и приводное зубчатое колесо (30) соединены с возможностью передачи приводного усилия для вращения с соответствующим валом.

5. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что первый механизм (26) трансмиссии содержит механическую коробку передач.

6. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что второй механизм (40) трансмиссии содержит промежуточный вал (18), выполненный с возможностью соединения для вращения как со вторичным валом (16), так и с дифференциалом (36) для изменения направления вращения дифференциала (36), при этом направление вращения вторичного вала (16) остается неизменным.

7. Трансмиссия по п.6, отличающаяся тем, что второй механизм (40) трансмиссии содержит соединительное устройство (42), выполненное с возможностью смещения в нейтральное положение, в котором оно отсоединяет вторичный вал (16) от дифференциала (36) и от промежуточного вала (18).

8. Трансмиссия по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что содержит выходную шестерню (52), установленную на вторичном валу (16) и выполненную с возможностью присоединения и передачи приводного усилия для вращения с валом, для передачи вращательного движения также к колесам другой полуоси транспортного средства.

9. Трансмиссия по п.6 или 7, отличающаяся тем, что содержит выходную шестерню (52), установленную на промежуточном валу (18) и выполненную с возможностью передачи приводного усилия для вращения с валом для передачи вращательного движения также к колесам другой полуоси транспортного средства.

10. Гибридная движительная установка для транспортного средства, содержащая трансмиссию (10), электрическую машину (ЕМ) и двигатель внутреннего сгорания (ICE), в которой трансмиссия (10) содержит:

- первичный вал (14), напрямую соединенный с электрической машиной (EM), для приема от нее вращательного движения,

- вторичный вал (16),

- дифференциал (36) для передачи вращательного движения к колесам полуоси транспортного средства,

- первый механизм (26) трансмиссии, расположенный между первичным валом (14) и вторичным валом (16) для передачи вращательного движения между первичным валом (14) и вторичным валом (16),

- второй механизм (40) трансмиссии, расположенный между вторичным валом (16) и дифференциалом (36) для передачи вращательного движения между вторичным валом (16) и дифференциалом (36), и

- муфту (54) свободного хода, предназначенную для взаимодействия со вторичным валом (16), при этом вторичный вал (16) установлен с возможностью приема вращательного движения от двигателя внутреннего сгорания (ICE) через муфту (54) свободного хода,

отличающаяся тем, что она дополнительно содержит расположенный выше по ходу движения от муфты (54) свободного хода редукторный механизм (58, 62), при этом вторичный вал (16) выполнен с возможностью приема вращательного движения от двигателя внутреннего сгорания (ICE) через редукторный механизм (58, 62), так же как и через муфту (54) свободного хода.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что содержит коробку передач (64), расположенную между двигателем внутреннего сгорания (ICE) и редукторным механизмом (58, 62).

12. Установка по п.11, в которой коробка передач (64) выполнена в виде бесступенчатой коробки передач.