Область и уровень техники
Настоящее изобретение относится к коробке передач согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Изобретение относится также к транспортному средству, которое содержит такую коробку передач согласно ограничительной части пункта 15 формулы изобретения, способу управления такой коробкой передач согласно ограничительной части пункта 16 формулы изобретения, компьютерной программе для управления такой коробкой передач согласно ограничительной части пункта 21 формулы изобретения и компьютерному программному продукту, содержащему программный код, согласно ограничительной части пункта 22 формулы изобретения.
Гибридные транспортные средства могут приводиться в движение основным двигателем, который может представлять собой двигатель внутреннего сгорания, и вспомогательным двигателем, который может представлять собой электрическую машину. Электрическая машина оборудована по меньшей мере одним накопителем энергии, таким как электрохимический накопитель энергии, для накопления электрической энергии, и регулирующим оборудованием для того, чтобы регулировать поток электрической энергии между накопителем энергии и электрической машиной. Электрическая машина может, таким образом, попеременно работать в качестве двигателя и в качестве генератора в зависимости от рабочего состояния транспортного средства. Когда транспортное средство тормозится, электрическая машина генерирует электрическую энергию, которая накапливается в накопителе энергии. Это в общем известно как «рекуперативное торможение», и оно приводит к торможению транспортного средства с помощью электрической машины и двигателя внутреннего сгорания. Электрическая энергия, которая накапливается, далее используется для работы транспортного средства.
Эпициклическая передача обычно содержит три компонента, которые размещены таким образом, который позволяет вращение относительно друг друга. Эти компоненты представляют собой солнечную передачу, водило планетарного колеса и кольцевую передачу. Знание количества зубьев на солнечной передаче и кольцевой передаче позволяет определять взаимные скорости оборота трех компонентов во время работы. Один из компонентов эпициклической передачи может быть соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, этот компонент эпициклической передачи вращается со скоростью оборота, которая соответствует скорости оборота выходного вала двигателя внутреннего сгорания. Второй компонент эпициклической передачи может быть соединен с входным валом коробки передач. Таким образом, этот компонент эпициклической передачи вращается с той же скоростью оборота, что и входной вал коробки передач. Третий компонент эпициклической передачи соединен с ротором электрической машины для того, чтобы достигать гибридной работы. Таким образом, этот компонент эпициклической передачи вращается с той же скоростью оборота, что и ротор электрической машины, если они непосредственно соединены друг с другом. Альтернативно электрическая машина может быть соединена с третьим компонентом эпициклической передачи с помощью трансмиссии, которая имеет смену передач. В этом случае электрическая машина и третий компонент эпициклической передачи могут вращаться с различными скоростями оборота. По меньшей мере одно из скорости оборота и крутящего момента, развиваемого электрическими машинами, может регулироваться с бесступенчатыми увеличениями. Во время работы, когда входному валу коробки передач следует задавать по меньшей мере одно из требуемой скорости оборота и крутящего момента, блок управления вычисляет, с учетом знания скорости оборота двигателя внутреннего сгорания, скорость оборота, с которой третий компонент нужно приводить в движение для того, чтобы задавать входному валу коробки передач требуемую скорость оборота. Блок управления активирует электрическую машину так, что она задает вычисленную скорость оборота третьему компоненту и, таким образом, задает требуемую скорость оборота входному валу коробки передач.
Путем соединения вместе выходного вала двигателя внутреннего сгорания, ротора электрической машины и входного вала коробки передач, использующей эпициклическую передачу, традиционный механизм сцепления может быть исключен. Во время ускорения транспортного средства увеличенный крутящий момент следует подавать от двигателя внутреннего сгорания и электрической машины к коробке передач и дальше к движущим колесам транспортного средства. Так как и двигатель внутреннего сгорания, и электрическая машина соединены с эпициклической передачей, наибольший возможный крутящий момент, который может подаваться двигателем внутреннего сгорания и электрической машиной, будет ограничиваться любым из этих приводных блоков, наибольший крутящий момент которого ниже, чем наибольший крутящий момент второго приводного блока, принимая во внимание смену передач между ними. В случае, в котором наибольший крутящий момент электрической машины ниже, чем наибольший крутящий момент двигателя внутреннего сгорания с учетом смены передач между ними, электрическая машина будет не способна производить достаточно большой реактивный крутящий момент к эпициклической передаче, и это приводит к неспособности двигателя внутреннего сгорания передавать его наивысший крутящий момент коробке передач и дальше движущим колесам транспортного средства. Наивысший крутящий момент, который может передаваться коробке передач, таким образом, ограничивается мощностью электрической машины. Это проясняется также уравнением, известным как «уравнение планетарного ряда».
Существуют недостатки, связанные с использованием традиционного сцепления, которое отсоединяет входной вал коробки передач от двигателя внутреннего сгорания в то время, как в коробке передач происходят процессы переключения передач, такие как нагрев дисков сцепления, который приводит к износу дисков сцепления и к увеличенному потреблению топлива. Более того, традиционный механизм сцепления является относительно тяжелым и дорогостоящим. Также он занимает относительно большое пространство в транспортном средстве.
Документ EP 1126987 B1 раскрывает коробку передач с двойными эпициклическими передачами. Солнечная передача каждой эпициклической передачи соединена с электрической машиной, а кольцевые передачи эпициклических передач соединены друг с другом. Водила планетарной передачи каждой эпициклической передачи соединены с несколькими зубчатыми парами таким образом, что получается неограниченное количество ступеней передачи. Другой документ, EP 1280677 B1, раскрывает также то, как эпициклические передачи могут охватываться ступенью передачи, размещенной на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Документ US20050227803 A1 раскрывает трансмиссию транспортного средства с двумя электрическими машинами, каждая из которых соединена с солнечной передачей в одной из двух эпициклических передач. Эпициклические передачи имеют общее водило планетарной передачи, которое соединено с входным валом трансмиссии.
Документ WO 2008/046185 A1 раскрывает гибридную трансмиссию с двумя эпициклическими передачами, в результате чего электрическая машина соединена с одной из эпициклических передач, а двойное сцепление взаимодействует со второй эпициклической передачей. Две эпициклические передачи взаимодействуют также друг с другом с помощью трансмиссии с зубчатыми колесами.
Сущность изобретения
Несмотря на известные решения в технической области, являющиеся доступными, существует необходимость дополнительной разработки коробки передач, которая переключает передачи без прерывания крутящего момента, которая демонстрирует устройство рекуперативного тормоза, которая имеет компактную конструкцию, которая имеет высокую надежность и высокую безотказность, которая демонстрирует низкий вес и которая при определенных рабочих состояниях является автономной в отношении подачи электричества.
Пространство, доступное для приводного устройства в транспортном средстве, часто ограничено. Если приводное устройство содержит несколько компонентов, таких как двигатель внутреннего сгорания, электрическая машина, коробка передач и эпициклическая передача, конструкция должна быть компактной. Если должны быть включены дополнительные компоненты, такие как устройство рекуперативного тормоза, предъявляются еще более жесткие требования к тому, чтобы компоненты, которые являются частями приводного устройства, имели компактную конструкцию. В то же время компоненты, которые являются частями приводного устройства, должны быть выполнены с размерами, которые могут поглощать необходимые силы и крутящие моменты.
Большое количество ступеней передачи требуется в определенных типах транспортного средства, в частности в грузовиках и автобусах. В этом случае количество компонентов, которые являются частями коробки передач, увеличивается, и коробка передач также должна иметь такие размеры, чтобы она могла поглощать большие силы и крутящие моменты, которые возникают в таких тяжелых транспортных средствах. Это приводит к увеличению размера и веса коробки передач.
Высокие требования предъявляются также к высокой надежности и высокой безотказности компонентов, которые являются частями приводного устройства. Износ возникает в случаях, в которых коробка передач содержит многодисковые сцепления, причем износ влияет на надежность и срок службы коробки передач.
Кинетическая энергия преобразуется в электрическую энергию во время рекуперативного торможения, причем электрическая энергия накапливается в накопителе энергии, таком как аккумуляторы. Одним фактором, который влияет на срок службы накопителя энергии, является количество циклов, в течение которых накопитель энергии подает ток к электрическим машинам и принимает ток от них. Чем больше количество циклов, тем короче будет срок службы накопителя энергии.
Задачей настоящего изобретения является создание коробки передач, которая переключает передачу без прерывания крутящего момента.
Дополнительной задачей изобретения является обеспечение коробки передач с устройством рекуперативного тормоза.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение коробки передач, которая имеет компактную конструкцию.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение коробки передач, которая имеет высокую надежность и высокую безотказность.
Дополнительной задачей изобретения является обеспечение коробки передач для транспортного средства, причем коробка передач демонстрирует низкий вес.
Дополнительной задачей изобретения является обеспечение коробки передач для транспортного средства, причем коробка передач может быть непосредственно соединена с выходным валом в коробке передач.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение коробки передач, которая является автономной в отношении электричества при определенных рабочих состояниях.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение коробки передач с устройством рекуперативного тормоза, которое увеличивает срок службы накопителя энергии, соединенного с устройством рекуперативного тормоза.
Дополнительной задачей изобретения является обеспечение новой и предпочтительной компьютерной программы для управления коробкой передач.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение коробки передач в гибридной линии для приведения в движение, причем коробка передач может управляться без воздействия двигателя внутреннего сгорания.
Эти задачи решаются с помощью коробки передач, определенной во введении, причем коробка передач отличается характерными признаками, которые определены в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Эти задачи решаются с помощью транспортного средства, определенного во введении, причем транспортное средство отличается характерными признаками, которые определены в отличительной части пункта 15 формулы изобретения.
Эти задачи решаются также с помощью способа управления коробкой передач, который определен во введении, причем способ отличается характерными признаками, которые определены в отличительной части пункта 16 формулы изобретения.
Эти задачи решаются также с помощью компьютерной программы для управления коробкой передач, которая определена во введении, причем компьютерная программа отличается характерными признаками, которые определены в отличительной части пункта 21 формулы изобретения.
Эти задачи решаются также с помощью компьютерного программного продукта для управления коробкой передач, который определен во введении, причем компьютерный программный продукт отличается характерными признаками, которые определены в отличительной части пункта 22 формулы изобретения.
Путем создания коробки передач двумя эпициклическими передачами получается трансмиссия согласно изобретению, которая переключает передачу без прерывания крутящего момента. Электрические машины, которые соединены с эпициклическими передачами, могут либо генерировать ток, либо подавать крутящий момент, или и генерировать ток, и подавать крутящий момент в зависимости от требуемого рабочего состояния. Электрические машины также могут обеспечивать друг друга током при определенных рабочих состояниях. С помощью коробки передач согласно изобретению традиционные сцепления между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач могут быть исключены.
Первый блок сцепления, который может управляться, выполнен с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, двух вращаемых компонентов в первой эпициклической передаче, а второй блок сцепления, который может управляться, выполнен с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, двух вращаемых компонентов во второй эпициклической передаче. По меньшей мере на одно из скорости оборота и крутящего момента на первом и втором вторичном валу можно, таким образом, воздействовать путем управления по меньшей мере одним из первого и второго блоков сцепления для сцепленного или расцепленного состояния вращаемых компонентов.
Третий блок сцепления, который может управляться, может быть выполнен с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, вращаемого компонента в первой эпициклической передаче и корпуса передачи друг с другом. Четвертый блок сцепления, который может управляться, может быть выполнен с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, вращаемого компонента во второй эпициклической передаче и корпуса передачи друг с другом. По меньшей мере на одно из скорости оборота и крутящего момента на первом и втором вторичном валу можно, таким образом, воздействовать путем управления по меньшей мере одним из третьего и четвертого блоков сцепления для сцепленного или расцепленного состояния вращаемых компонентов.
Согласно одному варианту выполнения первый и второй блоки сцепления размещены между водилом планетарной передачи и солнечной передачей первой и второй эпициклических передач соответственно. Задачей блоков сцепления является закрепление соответствующего водила планетарной передачи с солнечной передачей. При соединении водила планетарной передачи и солнечной передачи друг с другом сила от двигателя внутреннего сгорания будет проходить через водило планетарной передачи, блок сцепления, солнечную передачу и дальше к коробке передач, что приводит к тому, что планетарные передачи не поглощают никакой крутящий момент. Это означает, что размеры планетарных передач могут быть адаптированы исключительно для крутящего момента электрической машины вместо крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, что в свою очередь означает, что планетарные передачи могут быть выполнены с меньшими размерами. Таким образом, приводное устройство согласно изобретению, которое имеет компактную конструкцию, низкий вес и низкую стоимость изготовления, получается таким образом.
Блоки сцепления предпочтительно содержат кольцеобразный кожух, который аксиально смещается между сцепленным и расцепленным состоянием. Кожух по существу концентрически окружает вращающиеся компоненты коробки передач, и он смещается между сцепленным и расцепленным положениями посредством элемента силы. Таким образом, получается компактная конструкция с низким весом и низкой стоимостью изготовления.
Согласно одному варианту выполнения крепежный механизм выполнен с возможностью соединения неподвижным образом выходного вала двигателя внутреннего сгорания с корпусом коробки передач. Таким образом, также первое водило планетарной передачи будет неподвижно закреплено с корпусом коробки передач. Путем закрепления выходного вала двигателя внутреннего сгорания и водила планетарной передачи с корпусом коробки передач посредством крепежного механизма коробка передач и, таким образом, также транспортное средство будут выполнены с возможностью электрического приведения в действие электрическими машинами. Таким образом, электрические машины обеспечивают крутящий момент к выходному валу коробки передач.
Коробка передач может быть обеспечена несколькими зубчатыми парами, которые содержат зубчатые колеса, которые могут механически зацепляться и расцепляться с распределительным валом. Таким образом, получается несколько фиксированных ступеней передачи, между которыми возможно переключать передачи без прерывания крутящего момента. Зубчатые колеса, которые могут зацепляться на распределительном валу, означают также, что получается компактная конструкция с высокой надежностью и высокой безотказностью. Альтернативно приводы с зубчатыми колесами могут быть размещены на зубчатых парах так, что они могут зацепляться и расцепляться по меньшей мере на одном из первого и второго вторичных валов.
Каждая из зубчатых пар имеет смену передач, которая адаптирована для требуемой характеристики движения транспортного средства. Целесообразно, что зубчатая пара с наивысшей сменой передач относительно других зубчатых пар зацепляется при выборе низшей передачи.
Для того чтобы расцеплять солнечную передачу и водило планетарной передачи в соответствующей эпициклической передаче, по меньшей мере одна из первой и второй электрических машин управляется так, что в эпициклической передаче преобладает баланс крутящего момента. При достижении баланса крутящего момента первый или второй блок сцепления смещается так, что солнечная передача и водило планетарной передачи больше механически не соединяются друг с другом.
Выражение «баланс крутящего момента» используется здесь для обозначения состояния, при котором крутящий момент воздействует на кольцевую передачу, размещенную в эпициклической передаче, соответствующий произведению крутящего момента, который воздействует на водило планетарной передачи эпициклической передачи, и отношения смены передач планетарной передачи, при этом в то же время крутящий момент воздействует на солнечную передачу эпициклической передачи, соответствующий произведению крутящего момента, который воздействует на водило планетарной передачи, и отношения смены передач планетарной передачи. В случае, в котором две из составных частей эпициклической передачи, солнечная передача, кольцевая передача и водило планетарной передачи, соединены посредством блока сцепления, этот блок сцепления не передает крутящий момент между компонентами эпициклической передачи, когда преобладает баланс крутящего момента. Таким образом, блок сцепления может смещаться простым образом, и компоненты эпициклической передачи могут расцепляться.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты выполнения изобретения будут описаны в качестве примера ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематический вид сбоку транспортного средства с коробкой передач согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2 - схематический вид сбоку коробки передач согласно настоящему изобретению;
Фиг. 3 - схема принципа коробки передач согласно различным конструкциям,
Фиг. 4 - схематический вид сбоку коробки передач согласно одному варианту выполнения;
Фиг. 5 - схематический вид коробки передач согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 6 - блок-схема, относящаяся к способу управления коробкой передач согласно настоящему изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения
Фиг. 1 схематически показывает вид сбоку транспортного средства 1, которое содержит коробку 2 передач согласно настоящему изобретению. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с коробкой 2 передач, а коробка 2 передач дополнительно соединена с движущими колесами 6 транспортного средства 1.
Фиг. 2 показывает схематический вид сбоку коробки 2 передач согласно настоящему изобретению. Коробка 2 передач содержит входной вал 8, первую и вторую эпициклические передачи 10 и 12, первую и вторую электрические машины 14 и 16 и выходной вал 20. Первая эпициклическая передача 10 имеет первую кольцевую передачу 22, с которой соединен первый ротор 24 в первой электрической машине 14. Первая эпициклическая передача 10 также имеет первую солнечную передачу 26. Вторая эпициклическая передача 12 имеет вторую кольцевую передачу 28, с которой соединен второй ротор 30 во второй электрической машине 16. Вторая эпициклическая передача 12 имеет вторую солнечную передачу 32. Первая и вторая солнечные передачи 26 и 32 размещены коаксиально. Согласно конструкции, которая показана на Фиг. 2, первый вторичный вал 34 выполнен в первой солнечной передаче 26 с возможностью продолжения внутри второго вторичного вала 36, размещенного во второй солнечной передаче 32, причем второй вторичный вал 36 обеспечен центральным отверстием 38. Также возможно размещать первый вторичный вал 34 параллельно и на стороне второго вторичного вала 36. Первый и второй вторичные валы 34, 36 соединены с выходным валом с помощью устройства 19 трансмиссии, которое может демонстрировать свободно выбираемое количество ступеней передачи. Это будет описано более подробно ниже.
Первая электрическая машина 14 обеспечена первым статором 40, который соединен с транспортным средством 1 с помощью корпуса 42 передачи, который окружает коробку 2 передач. Вторая электрическая машина 16 обеспечена вторым статором 44, который соединен с транспортным средством 1 с помощью корпуса 42 передачи, который окружает коробку 2 передач. Первая 14 и вторая электрическая машина 16 соединена с накопителем 46 энергии, таким как аккумуляторная батарея, которая приводит в движение электрические машины 14 и 16 в зависимости от рабочего состояния транспортного средства 1. В других рабочих состояниях электрические машины 14 и 16 могут функционировать в качестве генераторов, в результате чего ток подается к накопителю 46 энергии. Электронный блок 48 управления 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 с помощью переключателя 49, который соединен с блоком 48 управления. При определенных рабочих состояниях электрические машины 14 и 16 также могут приводить в движение друг друга. Электрическая энергия далее выводится из одной электрической машины 14, 16 к другой электрической машине 14, 16 с помощью переключателя 49, который соединен с электрическими машинами 14, 16. Возможно, таким образом, достигать баланса мощности между электрическими машинами 14. Другой компьютер 53 может быть соединен с блоком 48 управления и коробкой 2 передач. Путем выведения электрической энергии из одной из электрических машин 14, 16 к другой электрической машине 14, 16 с помощью переключателя 49 электрическая энергия не будет подводиться к и выводиться из накопителя 46 энергии. Таким образом, достигаются состояния, требуемые для увеличенного срока службы накопителя 46 энергии. Таким образом, также возможно выполнение переключения передач и продвижение транспортного средства 1 без накопителя 46 энергии.
Согласно конструкции, показанной на Фиг. 2, первая эпициклическая передача 10 обеспечена первым водилом 50 планетарной передачи, на котором установлен в подшипниках первый набор планетарных передач 52. Вторая эпициклическая передача 12 обеспечена вторым 51 водилом планетарной передачи, на котором установлен в подшипниках второй набор планетарных передач 54. Первый набор планетарных передач 52 взаимодействует с первой кольцевой передачей 22 и с первой солнечной передачей 26. Второй набор планетарных передач 54 взаимодействует со второй кольцевой передачей 28 и второй солнечной передачей 32. Входной вал 8 коробки 2 передач соединен с первым водилом 50 планетарной передачи. Первое водило 50 планетарной передачи в первой эпициклической передаче 10 непосредственно и неподвижно соединено со второй солнечной передачей 32 во второй эпициклической передаче 12. Первое водило 50 планетарной передачи и вторая солнечная передача 32, таким образом, будут всегда демонстрировать одинаковое направление вращения и одинаковую скорость оборота.
Первый блок 56 сцепления размещен между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи. Путем размещения первого блока 56 сцепления так, что первая солнечная передача 26 и первое водило 50 планетарной передачи соединены друг с другом и, таким образом, не способны вращаться относительно друг друга, первое водило 50 планетарной передачи и первая солнечная передача 26 будут вращаться с равными скоростями оборота.
Второй блок 58 сцепления размещен между второй солнечной передачей 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи. Путем размещения второго блока 58 сцепления так, что вторая солнечная передача 32 и второе водило планетарной передачи 51 соединены друг с другом и, таким образом, не способны вращаться относительно друг друга, второе водило 51 планетарной передачи и вторая солнечная передача 32 будут вращаться с равными скоростями оборота.
Предпочтительно, чтобы первый и второй блоки 56, 58 сцепления содержали первый и второй кожухи 55 и 57 сцепления, оборудованные шлицами, которые могут смещаться аксиально в оборудованной шлицами секции с первым и вторым водилом 50 и 51 планетарной передачи и в оборудованной шлицами секции с соответствующей солнечной передачей 26 и 32. Путем смещения соответствующего кожуха 55, 57 сцепления так, что оборудованные шлицами секции соединяются с помощью соответствующего кожуха 55, 57 сцепления, первое водило 50 планетарной передачи и первая солнечная передача 26 и второе водило 51 планетарной передачи и вторая солнечная передача 32 станут взаимно закрепленными друг с другом и будут не способны вращаться относительно друг друга. Таким образом, первый и второй блоки 56, 58 сцепления функционируют в качестве крепежей между компонентами 26, 50, 28, 51, которые являются компонентами эпициклических передач.
Первый и второй блоки 56, 58 сцепления согласно конструкции, показанной на Фиг. 2, размещены между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи и между второй солнечной передачей 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи соответственно. Однако возможно размещать дополнительный или альтернативный блок сцепления (не показан на чертежах) между первой кольцевой передачей 22 и первый водилом 50 планетарной передачи и также размещать дополнительный или альтернативный блок сцепления (не показан на чертежах) между второй кольцевой передачей 28 и вторым водилом 51 планетарной передачи.
Третий блок 59 сцепления размещен в этом варианте выполнения между первой кольцевой передачей 22 и корпусом 42 передачи. Путем размещения третьего блока 59 сцепления так, что первая кольцевая передача 22 и корпус 42 передачи соединены друг с другом и, таким образом, не способны вращаться относительно друг друга, будет происходить уменьшение крутящего момента, т.е. будет происходить увеличение скорости оборота от водила 50 планетарной передачи к первой солнечной передаче 26.
Четвертый блок 61 сцепления размещен в этом варианте выполнения между второй кольцевой передачей 28 и корпусом 42 передачи. Путем размещения четвертого блока 61 сцепления так, что вторая кольцевая передача 28 и корпус 42 передачи соединены друг с другом и, таким образом, не способны вращаться относительно друг друга, будет происходить уменьшение крутящего момента, т.е. будет происходить увеличение скорости оборота от водила 50 планетарной передачи ко второй солнечной передаче 32.
Предпочтительно, чтобы третий и четвертый блоки 59, 61 сцепления содержали третий и четвертый кожух 65 и 67 сцепления, оборудованный шлицами, которые могут смещаться аксиально в оборудованной шлицами секции с первой и второй кольцевыми передачами 22 и 28 и в оборудованной шлицами секции с корпусом 42 передачи. Путем смещения соответствующего кожуха 65, 67 сцепления так, что оборудованные шлицами секции соединяются с помощью соответствующего кожуха 65, 67 сцепления, первая кольцевая передача 22 и корпус 42 передачи и вторая кольцевая передача 28 и корпус 42 передачи станут взаимно закрепленными друг с другом и будут не способны вращаться относительно друг друга. Таким образом, третий и четвертый блоки 59, 61 сцепления функционируют в качестве заземляющих устройств между компонентами 22, 42, 28, определенными выше.
Во время работы коробка 2 передач может работать в определенных рабочих состояниях так, что одна из солнечных передач 26 или 32 закрепляется с первым или вторым водилом 50 или 51 планетарной передачи с помощью первого или второго блока 56 или 58 сцепления. Первому или второму вторичному валу 34 или 36 будет далее задаваться та же скорость оборота, что и у входного вала 8 коробки 2 передач, в зависимости от того, какая солнечная передача 22 или 28 была неподвижно закреплена на соответствующем водиле 50 или 51 планетарной передачи. Одна или обе электрические машины 14 и 16 могут функционировать в качестве генератора для того, чтобы генерировать электрическую энергию к накопителю 46 энергии. Альтернативно электрическая машина 14 или 16, чья кольцевая передача 22 или 28 соединена с водилом 50 планетарной передачи, может обеспечивать увеличение крутящего момента для того, чтобы, таким образом, увеличивать крутящий момент на выходном валу 20. Электрические машины 14 и 16 будут при определенных рабочих состояниях обеспечивать друг друга электрической энергией независимо от накопителя 46 энергии.
Также коробка 2 передач может при определенных рабочих состояниях функционировать так, что один из роторов 24 и 30 в электрических машинах 14 и 16 неподвижно закрепляется с корпусом 42 передачи с помощью кольцевых передач 22 и 28, при этом вторая электрическая машина 14 и 16 функционирует в качестве генератора для того, чтобы генерировать электрическую энергию к накопителю 46 энергии, что будет объяснено более подробно ниже. Электрическая машина 14 или 16, чей ротор 24 или 30 неподвижно закреплен с корпусом 42 передачи, поглощает реактивный крутящий момент от кольцевой передачи 22 или 28 до выполнения закрепления с помощью третьего или четвертого блока 59 или 61 сцепления. Вместо функционирования в качестве генератора электрическая машина 14 или 16 может обеспечивать увеличение крутящего момента для того, чтобы, таким образом, увеличивать крутящий момент на выходном валу 20.
Также возможно, что и первая, и вторая электрические машины 14 и 16 генерируют ток к накопителю 46 энергии одновременно. Водитель отпускает педаль акселератора (не показана на чертежах) транспортного средства 1 во время торможения двигателя. Выходной вал 20 коробки 2 передач далее приводит в движение либо одну, либо обе электрические машины 14 и 16, при этом двигатель 4 внутреннего сгорания и электрические машины 14 и 16 одновременно обеспечивают торможение двигателя. Электрические машины 14 и 16 генерируют в этом случае электрическую энергию, которая накапливается в накопителе 46 энергии в транспортном средстве 1. Это рабочее состояние известно как «рекуперативное торможение». Для того чтобы обеспечивать возможность более мощного эффекта торможения, выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может быть неподвижно закреплен и, таким образом, лишен возможности вращения. Таким образом, только одна или обе электрические машины 14 и 16 будут функционировать в качестве тормоза и генерировать электрическую энергию, которая накапливается в накопителе 46 энергии. Закрепление выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может быть выполнено также тогда, когда транспортное средство должно ускоряться с помощью только одной или обеих электрических машин 14 и 16. Если общий реактивный крутящий момент одной или обеих электрических машин 14 и 16 через эпициклические передачи 10, 12 превышает крутящий момент двигателя 4 внутреннего сгорания, двигатель 4 внутреннего сгорания будет не способен выдерживать большой крутящий момент, который производят электрические машины 14 и 16, в связи с чем будет необходимо неподвижно закреплять выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания. Закрепление выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания предпочтительно выполняется с помощью крепежного устройства 102, которое размещено между первым водилом 50 планетарной передачи и корпусом 42 передачи. Путем закрепления первого водила 50 планетарной передачи и корпуса 42 передачи также выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания будет закреплен, так как выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания соединен с первым водилом 50 планетарной передачи с помощью входного вала 8 коробки передач. Предпочтительно, чтобы крепежное устройство 102 содержало восьмой кожух 104 сцепления, оборудованный шлицами, который может смещаться аксиально в оборудованной шлицами секции с первым водилом 50 планетарной передачи и в оборудованной шлицами секции с корпусом передачи. Путем смещения восьмого кожуха 104 сцепления так, что секции, которые оборудованы шлицами, соединяются с помощью кожуха 104 сцепления, первое водило 50 планетарной передачи и, таким образом, также выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания будут лишены возможности вращения.
Блок 48 управления соединен с электрическими машинами 14 и 16 и выполнен с возможностью управления электрическими машинами 14 и 16 так, что при определенных пригодных рабочих состояниях они используют накопленную электрическую энергию для того, чтобы обеспечивать движущую силу к выходному валу 20 коробки 2 передач, и так, что при других рабочих состояниях они используют кинетическую энергию выходного вала 20 коробки 2 передач для того, чтобы производить и накапливать электрическую энергию. Блок 48 управления, таким образом, обнаруживает по меньшей мере одно из скорости оборота и крутящего момента на выходном валу 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с помощью датчиков 98, размещенных на электрических машинах 14 и 16 и на выходном валу 20 коробки 2 передач для того, чтобы, таким образом, собирать информацию и управлять электрическими машинами 14 и 16 так, что они функционируют в качестве электрических двигателей или генераторов. Блок 48 управления может представлять собой компьютер с подходящим программным обеспечением для этой цели. Блок 48 управления также управляет потоком электрической энергии между накопителем 46 энергии и соответствующим статором 40 и 44 в электрических машинах 14 и 16. В состояниях, в которых электрические машины 14 и 16 функционируют в качестве двигателей, накопленная электрическая энергия подается из накопителя 46 энергии к соответствующему статору 40 и 44. В режимах, при которых электрические машины 14 и 16 функционируют в качестве генераторов, электрическая энергия подается от соответствующего статора 40 и 44 к накопителю 46 энергии. Электрические машины 14 и 16 могут, однако, как было отмечено выше, обеспечивать друг друга электрической энергией при определенных рабочих состояниях независимо от накопителя 46 энергии.
Первый, второй, третий и четвертый блоки 56, 58, 59 и 61 сцепления соединены с блоком 48 управления с помощью их кожухов сцепления. Предпочтительно, чтобы эти компоненты активировались и деактивировались с помощью электрических сигналов от блока 48 управления. Предпочтительно, чтобы кожухи сцепления смещались источниками силы, не показанными на чертежах, такими как цилиндры с гидравлическим или пневматическим приводом. Возможно смещать кожухи сцепления также с помощью источников силы с электрическим приводом.
Фиг. 3 показывает схему принципа коробки передач согласно различным конструкциям. Первая эпициклическая передача 10 содержит три компонента: первую кольцевую передачу 22, первую солнечную передачу 26 и первое водило 50 планетарной передачи. Согласно Фиг. 3 различные компоненты также определены как R1, C1 и S1, где R1 соответствует первой кольцевой передаче 22, С1 - первому водилу 50 планетарной передачи, а S1 - первой солнечной передаче 26. Соответствующим образом вторая эпициклическая передача 12 содержит три компонента: вторую кольцевую передачу 28, вторую солнечную передачу 32 и второе водило 51 планетарной передачи. Согласно Фиг. 3 различные компоненты во второй эпициклической передаче 12 также определены как R2, C2 и S2, где R2 соответствует второй кольцевой передаче 28, C2 - второму водилу 51 планетарной передачи, а S2 - второй солнечной передаче 32. Таким образом, основная конструкция коробки 2 передач на Фиг. 3 соответствует той, что показана на Фиг. 2 выше.
Согласно основной конструкции, показанной на Фиг. 3, первый вторичный вал 34 размещен в первой солнечной передаче 26, а второй вторичный вал 36 размещен во втором водиле 51 планетарной передачи. Первая кольцевая передача 22 соединена с первой электрической машиной 14, а вторая кольцевая передача 28 соединена со второй электрической машиной 16. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с первым водилом 50 планетарной передачи с помощью входного вала 8. Первый блок 56 сцепления размещен между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи. Второй блок 58 сцепления размещен между второй солнечной передачей 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи. Третий блок 59 сцепления размещен между первой кольцевой передачей 22 и корпусом 42 передачи, а четвертый блок 61 сцепления размещен между второй кольцевой передачей 28 и корпусом 42 передачи. Крепежное устройство 102 размещено между первым водилом 50 планетарной передачи и корпусом 42 передачи. Согласно основной конструкции коробки передач, показанной на Фиг. 3, первое водило 50 планетарной передачи соединено со второй солнечной передачей 32.
Существуют, однако, как разъяснено с помощью Фиг. 3, несколько различных комбинаций того, как компоненты в первой и второй эпициклических передачах 10, 12 могут быть скомбинированы для того, чтобы соединяться с двигателем 4 внутреннего сгорания, первой и второй электрическими машинами 14 и первым и вторым вторичными валами 34, 36. Как разъяснено с помощью Фиг. 3, определены шесть различных комбинаций того, как кольцевые передачи R1, R2, водила С1, C2 планетарной передачи и солнечные передачи S1, S2 могут быть размещены в первой и второй эпициклических передачах 10, 12. Определенные комбинации, однако, не могут быть осуществлены на практике.
Одна комбинация, которая может быть осуществлена на практике в дополнение к комбинации основной конструкции, представляет собой R1, S1, С1 в первой эпициклической передаче 10 и R2, S2, C2 во второй эпициклической передаче 12. Таким образом, первая кольцевая передача R1 в первой эпициклической передаче 10 будет соединена с первой электрической машиной, первая солнечная передача S1 будет соединена с двигателем 4 внутреннего сгорания, а первое водило С1 планетарной передачи будет соединено с первым вторичным валом 34. Во второй эпициклической передаче 12 вторая кольцевая передача R2 будет соединена со второй электрической машиной, вторая солнечная передача S2 будет соединена со вторым вторичным валом 36, а второе водило C2 планетарной передачи будет соединено с первой солнечной передачей S1.
Другая комбинация, которая может быть осуществлена на практике, представляет собой R1, S1, С1 в первой эпициклической передаче 10 и R2, C2, S2 во второй эпициклической передаче 12. Таким образом, первая кольцевая передача R1 в первой эпициклической передаче 10 будет соединена с первой электрической машиной, первая солнечная передача S1 будет соединена с двигателем 4 внутреннего сгорания, а первое водило С1 планетарной передачи будет соединено с первым вторичным валом 34. Во второй эпициклической передаче 12 вторая кольцевая передача R2 будет соединена со второй электрической машиной, второе водило C2 планетарной передачи будет соединено со вторым вторичным валом 36, а вторая солнечная передача S2 будет соединена с первой солнечной передачей S1.
Для различных комбинаций выше может быть предпочтительным размещение дополнительного или альтернативного блока 63 сцепления между первой кольцевой передачей 22 и первым водилом 50 планетарной передачи и также размещение дополнительного или альтернативного блока 69 сцепления между второй кольцевой передачей 28 и вторым водилом 51 планетарной передачи.
Фиг. 4 показывает схематический вид сбоку коробки 2 передач согласно одному варианту выполнения. Устройство 19 трансмиссии содержит первую зубчатую пару 60, которая размещена между первой эпициклической передачей 10 и выходным валом 20. Первая зубчатая пара 60 содержит привод 62 первого зубчатого колеса и первое зубчатое колесо 64, которые взаимодействуют друг с другом. Вторая зубчатая пара 66 размещена между второй эпициклической передачей 12 и выходным валом 20. Вторая зубчатая пара 66 содержит привод 68 второго зубчатого колеса и второе зубчатое колесо 70, которые взаимодействуют друг с другом. Третья зубчатая пара 72 размещена между второй эпициклической передачей 12 и выходным валом 20. Третья зубчатая пара 72 содержит привод 74 третьего зубчатого колеса и третье зубчатое колесо 76, которые взаимодействуют друг с другом. Четвертая зубчатая пара 78 размещена между второй эпициклической передачей 12 и выходным валом 20. Четвертая зубчатая пара 78 содержит привод 80 четвертого зубчатого колеса и четвертое зубчатое колесо 82, которые взаимодействуют друг с другом.
Приводы 62 и 74 первого и третьего зубчатого колеса размещены на первом вторичном валу 34. Приводы 62 и 74 первого и третьего зубчатого колеса неподвижно соединены с первым вторичным валом 34 так, что они не могут вращаться относительно первого вторичного вала 34. Приводы 68 и 80 второго и четвертого зубчатого колеса размещены на втором вторичном валу 36. Приводы 68 и 80 второго и четвертого зубчатого колеса неподвижно соединены со вторым вторичным валом 36 так, что они не могут вращаться относительно второго вторичного вала 36.
Распределительный вал 18 продолжается по существу параллельно первому и второму вторичным валам 34 и 36. Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 размещены в подшипниках на распределительном валу 18. Привод 62 первого зубчатого колеса взаимодействует с первым зубчатым колесом 64, привод 68 второго зубчатого колеса взаимодействует со вторым зубчатым колесом 70, привод 74 третьего зубчатого колеса взаимодействует с третьим зубчатым колесом 76, а привод 80 четвертого зубчатого колеса взаимодействует с четвертым зубчатым колесом 82.
Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 могут быть по отдельности закреплены зацепленными и отцепленными на распределительном валу 18 с помощью первого, второго, третьего и четвертого элементов 84, 86, 88 и 90 сцепления. Элементы 84, 86, 88 и 90 сцепления предпочтительно образованы секциями, оборудованными шлицами, выполненными на зубчатых колесах 64, 70 76 и 82 и распределительном валу 18, которые взаимодействуют с пятым и шестым кожухами 83, 85 сцепления, которые механически взаимодействуют с секциями, оборудованными шлицами на первом-четвертом зубчатых колесах 64, 70, 76 и 82 соответственно и на распределительному валу 18. Предпочтительно, чтобы первый и третий элементы 84, 88 сцепления были обеспечены общим кожухом 83 сцепления, и предпочтительно, чтобы второй и четвертый элементы 86, 90 сцепления были обеспечены общим кожухом 85 сцепления. В расцепленном состоянии между зубчатыми колесами 64, 70, 76 и 82 и распределительным валом 18 может возникать относительное вращение. Элементы 84, 86, 88 и 90 сцепления также могут быть образованы фрикционными сцеплениями. Также пятое зубчатое колесо 92 размещено на распределительном валу 18, которое взаимодействует с шестым зубчатым колесом 94, которое размещено на выходном валу 20 коробки 2 передач.
Пятое и шестое зубчатые колеса 92 и 94 будут функционировать в качестве пятой зубчатой пары 21, которая передает крутящий момент выходному валу 20 коробки 2 передач.
Передача крутящего момента от входного вала 8 коробки 2 передач выходному валу 20 коробки 2 передач может происходить через первую или вторую эпициклические передачи 10 или 12 и распределительный вал 18. Передача крутящего момента может происходить также непосредственно через первую эпициклическую передачу 10, первая солнечная передача 26 которой соединяется с помощью первого вторичного вала 34 с выходным валом 20 коробки 2 передач с помощью механизма 96 сцепления при соединении любой из по меньшей мере трех наивысших передач коробки 2 передач. Предпочтительно, чтобы механизм 96 сцепления содержал седьмой кожух 100 сцепления, оборудованный шлицами, причем кожух сцепления может аксиально смещаться на первом вторичном валу 34 и секциях выходного вала 20, которые оборудованы шлицами. Путем смещения седьмого кожуха 100 сцепления так, что секции, которые оборудованы шлицами, соединяются с помощью седьмого кожуха 100 сцепления, первый вторичный вал 34 станет неподвижно закрепленным с выходным валом 20, и они будут, таким образом, демонстрировать при вращении одинаковую скорость оборота.
Согласно вариантам выполнения на Фиг. 2 и 4 показаны четыре привода 62, 68, 74 и 80 зубчатых колес и четыре зубчатых колеса 64, 70, 76 и 82 вместе с двумя эпициклическими передачами 10 и 12 с их связанными электрическими машинами 14 и 16. Однако возможно выполнять коробку 2 передач с большим или меньшим количеством приводов зубчатых колес и зубчатых колес и с большим количеством эпициклических передач с их связанными электрическими машинами.
Первый, второй, третий и четвертый элементы 84, 86, 88 и 90 сцепления, механизм 96 сцепления между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 и крепежное устройство 102 между первым водилом 50 планетарной передачи и корпусом 42 передачи соединены с блоком 48 управления посредством соответствующих кожухов сцепления. Предпочтительно, чтобы эти компоненты активировались и деактивировались с помощью электрических сигналов от блока 48 управления. Предпочтительно, чтобы кожухи сцепления смещались источниками силы, не показанными на чертежах, такими как цилиндры с гидравлическим или пневматическим приводом. Возможно смещать кожухи сцепления также источниками силы с электрическим приводам.
Согласно Фиг. 5 проиллюстрирована гибридная линия 3 для приведения в движение согласно Фиг. 2 в упрощенном схематическом виде, на котором определенные компоненты были исключены по соображениям ясности. Фиг. 5 показывает зубчатую пару G1, соединенную с первым вторичным валом 34 и, таким образом, также с первой эпициклической передачей 10, и зубчатую пару G2, соединенную со вторым вторичным валом 36 и, таким образом, также со второй эпициклической передачей 12. Эти зубчатые пары G1, G2 также соединены с выходным валом 20 с помощью распределительного вала 18. Зубчатая пара G1, которая соединена с первым вторичным валом 34, может быть образована, например, первой зубчатой парой 60 или третьей зубчатой парой 72, которые описаны на Фиг. 2 и 4, и она может содержать также дополнительные зубчатые пары. Зубчатая пара G2, которая соединена со вторым вторичным валом 36, может быть образована, например, второй зубчатой парой 66 или четвертой зубчатой парой 78, которые описаны на Фиг. 2 и 4, и она может содержать также дополнительные зубчатые пары. Более того, показана пятая зубчатая пара G3, которая соединена с выходным валом 20 и распределительным валом 18 и которая также описана на Фиг. 2 и 4. G3 может, однако, быть образована дополнительными зубчатыми парами. При переключении передачи выбирается пригодная 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 один привод 62, 74 зубчатого колеса и зубчатое колесо 64, 76, выполненные с возможностью взаимодействия друг с другом, причем привод 62, 74 зубчатого колеса может быть выполнен так, что он может зацепляться и отцепляться на первом вторичном валу 34, размещенном с первой эпициклической передачей 10. По меньшей мере одно зубчатое колесо 64, 76 может быть размещено так, что оно может зацепляться и отцепляться на распределительном валу 18.
По меньшей мере одна зубчатая пара G2, 66, 78, которая соединена со второй эпициклической передачей 12, содержит по меньшей мере один привод 68, 80 зубчатого колеса и зубчатое колесо 70, 82, выполненные с возможностью взаимодействия друг с другом, причем привод 68, 80 зубчатого колеса может быть размещен так, что он может зацепляться и отцепляться на втором вторичном валу 36, размещенном со второй эпициклической передачей 12. По меньшей мере одно зубчатое колесо 70, 82 может быть размещено так, что оно может зацепляться и отцепляться на распределительном валу 18.
Ниже будет описано повышение с первой до наивысшей передачи при размещении коробки 2 передач в транспортном средстве 1. Входной вал 8 коробки 2 передач соединен с выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания транспортного средства 1. Выходной вал 20 коробки 2 передач соединен с приводным валом 99 в транспортном средстве 1. Во время холостого хода двигателя 4 внутреннего сгорания, и когда транспортное средство 1 неподвижно, входной вал 8 коробки 2 передач вращается, при этом выходной вал 20 коробки 2 передач в то же время неподвижен. Крепежное устройство 102 деактивировано так, что выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может свободно вращаться. Так как входной вал 8 коробки 2 передач вращается, также первое водило 50 планетарной передачи будет вращаться, что приводит к вращению первого набора планетарных передач 52. Так как первое водило 50 планетарной передачи соединено со второй солнечной передачей 32, вторая солнечная передача 32 и, таким образом, также второй набор планетарных передач 54 будет вращаться. Путем отсутствия подачи тока и отсутствия выведения тока из первой и второй электрических машин 14 и 16 первая и вторая кольцевые передачи 22 и 28, которые соединены с первым и вторым роторами 24 и 30 соответственно в соответствующей электрической машине 14 и 16, будут свободно вращаться, в результате чего крутящий момент не поглощается кольцевыми передачами 22 и 28. Первый, второй, третий и четвертый блоки 56, 58, 59 и 61 сцепления расцеплены и, таким образом, не сцеплены. Таким образом, крутящий момент не будет передаваться от двигателя 4 внутреннего сгорания солнечным передачам 26 и 32 эпициклических передач 10 и 12. Механизм 96 сцепления между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 расцеплен так, что первый вторичный вал 34 и выходной вал 20 могут свободно вращаться относительно друг друга. Так как солнечные передачи 26 и 32 и выходной вал 20 коробки 2 передач в этой фазе неподвижны, распределительный вал 18 также неподвижен. Во время первого этапа первое зубчатое колесо 64 и второе зубчатое колесо 70 соединяются с распределительным валом 18 с помощью первого и второго элементов 84 и 86 сцепления. Третье зубчатое колесо 76 и четвертое зубчатое колесо 82 отцепляются на распределительном валу 18. Таким образом, третье зубчатое колесо 76 и четвертое зубчатое колесо 82 имеют возможность свободно вращаться относительно распределительного вала 18.
Для того чтобы начинать вращение выходного вала 20 коробки 2 передач с целью приведения в движение транспортного средства 1, привод 62 первого зубчатого колеса и первое зубчатое колесо 64 на распределительном валу 18 следует заставлять вращаться. Это достигается с помощью первой солнечной передачи 26, которую заставляют вращаться. При вращении первой солнечной передачи 26 также первый вторичный вал 34 будет вращаться и, таким образом, также привод 62 первого зубчатого колеса, который размещен на первом вторичном валу 34, будет вращаться. Первую солнечную передачу 26 заставляют вращаться с помощью первой кольцевой передачи 22, управляемой с помощью первой электрической машины 14. Путем активации первой электрической машины 14 транспортное средство 1 будет начинать смещаться с помощью первого вторичного вала 34, начинающего вращаться. При достижении одинаковой скорости оборота первым водилом 50 планетарной передачи и первой солнечной передачи 26 первая солнечная передача 26 закрепляется с первым водилом 50 планетарной передачи с помощью первого блока 56 сцепления. Как было отмечено выше, предпочтительно, чтобы первый блок 56 сцепления был выполнен таким образом, чтобы первая солнечная передача 26 и первое водило 50 планетарной передачи механически взаимодействовали друг с другом. Альтернативно первый блок 56 сцепления может быть выполнен в виде скользящего тормоза или дискового сцепления, которое соединяет мягким образом первую солнечную передачу 26 и первое водило 50 планетарной передачи. При соединении первой солнечной передачи 26 с первым водилом 50 планетарной передачи первая солнечная передача 26 будет вращаться с той же скоростью оборота, что и выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания. Таким образом, крутящий момент, производимый двигателем 4 внутреннего сгорания, будет передаваться выходному валу 20 коробки 2 передач с помощью привода 62 первого зубчатого колеса, первого зубчатого колеса 64 на распределительном валу 18, пятого зубчатого колеса 92 на распределительном валу 18 и шестого зубчатого колеса 94 на выходном валу 20 коробки 2 передач. Таким образом, транспортное средство 1 будет начинать смещаться и приводиться в движение вперед на первой передаче.
Каждая из первой, второй, третьей и четвертой зубчатых пар 60, 66, 72, 78 имеет смену передач, которая адаптирована для требуемой характеристики движения транспортного средства 1. Согласно варианту выполнения, показанному на Фиг. 2, первая зубчатая пара 60 имеет наивысшую смену передач по сравнению со второй, третьей и четвертой зубчатыми парами 66, 72, 78, что приводит к соединению первой зубчатой пары 60 при выборе низшей передачи. Третья зубчатая пара 72 передает, точно так же, как и первая зубчатая пара 60, крутящий момент между первым вторичным валом 34 и распределительным валом 18, и будет возможно вместо этого выполнять ее с наивысшей сменой передач по сравнению с другими зубчатыми парами 66, 72, 78, в связи с чем третья зубчатая пара 72 в такой конструкции будет соединяться при выборе низшей передачи.
Когда распределительный вал 18 заставляют вращаться с помощью первого зубчатого колеса 64 на распределительном валу 18, также второе зубчатое колесо 70 на распределительном валу 18 будет вращаться. Таким образом, распределительный вал 18 приводит в движение второе зубчатое колесо 70, которое в свою очередь приводит в движение привод 68 второго зубчатого колеса на втором вторичном валу 36. При вращении второго вторичного вала 36 также второе водило 51 планетарной передачи будет вращаться, что, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота второго водила 51 планетарной передачи, будет заставлять вращаться вторую кольцевую передачу 28 и второй ротор 30 во второй электрической машине 16. В этом случае возможно позволять второй электрической машине 16 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и первой электрической машины 14. Альтернативно вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего второй электрической машиной 16 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Для того чтобы переключать передачу с первой передачи на вторую передачу, крепеж между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи должен быть расцеплен, что достигается с помощью управления по меньшей мере одной из первой и второй электрическими машинами 14, 16 так, что в первой эпициклической передаче 10 преобладает баланс крутящего момента, после чего первый блок 56 сцепления управляется так, что он отцепляет первую солнечную передачу 22 и первое водило 50 планетарной передачи друг от друга. Вторая передача включается с помощью активации четвертого блока 61 сцепления так, что вторая кольцевая передача 28 во второй эпициклической передаче 12 неподвижно закрепляется с корпусом 42 передачи. Это может быть достигнуто с помощью управления скоростью оборота двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для того, чтобы достигать требуемого крутящего момента на выходном валу 20 так, что ротор 30 во второй электрической машине 16 останавливается до неподвижности, после чего четвертый блок 61 сцепления зацепляется так, что вторая кольцевая передача 28 и корпус 42 передачи механически соединяются друг с другом. Альтернативно четвертый блок 61 сцепления может быть выполнен в виде скользящего тормоза или дискового сцепления, которое соединяет мягким образом вторую солнечную передачу 28 и корпус 42 передачи. Путем 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 вторичный вал 36 далее вращается и приводится в движение выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, а второй вторичный вал 36 далее приводит в движение привод 68 второго зубчатого колеса. Второе водило 51 планетарной передачи далее приводит в движение привод 68 второго зубчатого колеса с помощью второго вторичного вала 36. Так как второе зубчатое колесо 70 находится во взаимодействии с приводом 68 второго зубчатого колеса и неподвижно соединено с распределительным валом 18, второе зубчатое колесо 70 будет приводить в движение распределительный вал 18, который в свою очередь приводит в движение пятое зубчатое колесо 92 на распределительном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит в движение выходной вал 20 коробки 2 передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, которое размещено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 далее будет продвигаться на второй передаче.
Когда распределительный вал 18 заставляют вращаться с помощью второго зубчатого колеса 70, также первое зубчатое колесо 64 будет вращаться. Распределительный вал 18, таким образом, приводит в движение первое зубчатое колесо 64, которое в свою очередь приводит в движение привод 62 первого зубчатого колеса на первом вторичном валу 34. При вращении первого вторичного вала 34 также первая солнечная передача 26 будет вращаться, которая, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота первого водила 50 планетарной передачи, будет заставлять вращаться первую кольцевую передачу 22 и первый ротор 24 в первой электрической машине 14. В этом случае возможно позволять первой электрической машине 14 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и второй электрической машины 16. Альтернативно первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего первой электрической машиной 14 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Для того чтобы переключать передачу со второй передачи на третью передачу, первое зубчатое колесо 64 на распределительном валу 18 должно отцепляться от распределительного вала 18 с помощью первого элемента 84 сцепления так, что первое зубчатое колесо 64 может свободно вращаться относительно распределительного вала 18. Распределительный вал 18 впоследствии соединяется с третьим зубчатым колесом 76 на распределительном валу 18 с помощью третьего элемента 88 сцепления. Для того чтобы достигать соединения распределительного вала 18 и третьего зубчатого колеса 76 на распределительном валу 18, предпочтительно первая электрическая машина 14 управляется так, что между распределительным валом 18 и третьим зубчатым колесом 76 на распределительном валу 18 возникает синхронная скорость оборота. Синхронная скорость оборота может быть определена с помощью измеряемой скорости оборота первого ротора 24 в первой электрической машине 14 и с помощью измеряемой скорости оборота выходного вала 20. Таким образом, скорость оборота первого вторичного вала 34 и скорость оборота распределительного вала 18 могут быть определены с помощью заданного отношения смены передач.
При возникновении синхронной скорости оборота между распределительным валом 18 и третьим зубчатым колесом 76 распределительный вал 18 и третье зубчатое колесо 76 соединяются с помощью третьего элемента 88 сцепления. Для того чтобы переключать передачу со второй передачи на третью передачу, крепеж между второй кольцевой передачей 28 и вторым водилом 51 планетарной передачи должен расцепляться, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, что во второй эпициклической передаче 12 преобладает баланс крутящего момента, после чего четвертый блок 61 сцепления управляется так, что он отцепляет вторую кольцевую передачу 28 и второе водило 51 планетарной передачи друг от друга. Третья передача выбирается с помощью активации первого блока 56 сцепления так, что первая солнечная передача 26 в первой эпициклической передаче 10 неподвижно закрепляется с первым водилом 50 планетарной передачи. Это может быть достигнуто с помощью управления скоростью оборота двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для того, чтобы достигать требуемого крутящего момента на выходном валу 20 так, что между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи возникает синхронная скорость оборота, после чего первый блок 56 сцепления зацепляется так, что первая солнечная передача 26 и первое водило 50 планетарной передачи соединяются друг с другом. Путем 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 вторичный вал 34 далее вращается с той же скоростью оборота, что и выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и первый вторичный вал 34 далее приводит в движение привод 74 третьего зубчатого колеса с помощью первого вторичного вала 34. Так как третье зубчатое колесо 76 взаимодействует с приводом 74 третьего зубчатого колеса и неподвижно соединено с распределительным валом 18, третье зубчатое колесо 76 будет приводить в движение распределительный вал 18, который в свою очередь приводит в движение пятое зубчатое колесо 92 на распределительном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит в движение выходной вал 20 коробки 2 передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, которое размещено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 далее будет продвигаться на третьей передаче.
Когда распределительный вал 18 заставляют вращаться с помощью третьего зубчатого колеса 76 на распределительном валу 18, также второе зубчатое колесо 70 на распределительном валу 18 будет вращаться. Таким образом, распределительный вал 18 приводит в движение второе зубчатое колесо 70, которое в свою очередь приводит в движение привод 68 второго зубчатого колеса на втором вторичном валу 36. При вращении второго вторичного вала 36 также второе водило 51 планетарной передачи будет вращаться, которое, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота второго водила 51 планетарной передачи, будет заставлять вращаться вторую кольцевую передачу 28 и второй ротор 30 во второй электрической машине 16. В этом случае возможно позволять второй электрической машине 16 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и первой электрической машины 14. Альтернативно вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего второй электрической машиной 16 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Для того чтобы переключать передачу с третьей передачи на четвертую передачу, второе зубчатое колесо 70 должно отцепляться от распределительного вала 18 так, что оно может свободно вращаться относительно распределительного вала 18. Распределительный вал 18 впоследствии соединяется с четвертым зубчатым колесом 82 с помощью четвертого элемента 90 сцепления. Для того чтобы достигать соединения распределительного вала 18 и четвертого зубчатого колеса 82, предпочтительно вторая электрическая машина 16 управляется так, что между распределительным валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82 возникает синхронная скорость оборота. Синхронная скорость оборота может быть определена с помощью измеряемой скорости оборота второго ротора 30 во второй электрической машине 16 и с помощью измеряемой скорости оборота выходного вала 20. Таким образом, скорость оборота второго вторичного вала 36 и скорость оборота распределительного вала 18 могут быть определены с помощью заданного отношения смены передач.
При возникновении синхронной скорости оборота между распределительным валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82 распределительный вал 18 и четвертое зубчатое колесо 82 соединяются с помощью четвертого элемента 90 сцепления. Для того чтобы переключать передачу с третьей передачи на четвертую передачу, крепеж между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи должен расцепляться, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, что в первой эпициклической передаче 10 преобладает баланс крутящего момента, после чего первый блок 56 сцепления управляется так, что он отцепляет первую солнечную передачу 26 и первое водило 50 планетарной передачи друг от друга. Четвертая передача включается с помощью активации четвертого блока 61 сцепления так, что вторая кольцевая передача 28 во второй эпициклической передаче 12 неподвижно закрепляется с корпусом 42 передачи. Это может быть достигнуто с помощью управления скоростью оборота двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для того, чтобы достигать требуемого крутящего момента на выходном валу 20 так, что вторая кольцевая передача 28 становится неподвижной относительно корпуса 42 передачи, после чего четвертый блок 61 сцепления зацепляется так, что вторая кольцевая передача 28 и корпус 42 передачи соединяются друг с другом. Путем 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 вторичный вал 36 далее приводится в движение выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и второй вторичный вал 36 далее приводит в движение привод 80 четвертого зубчатого колеса. Так как четвертое зубчатое колесо 82 взаимодействует с приводом 80 четвертого зубчатого колеса и неподвижно соединено с распределительным валом 18, четвертое зубчатое колесо 82 будет приводить в движение распределительный вал 18, который в свою очередь приводит в движение пятое зубчатое колесо 92 на распределительном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит в движение выходной вал 20 коробки 2 передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, которое размещено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 далее будет продвигаться на четвертой передаче.
Когда распределительный вал 18 заставляют вращаться с помощью четвертого зубчатого колеса 82, также третье зубчатое колесо 76 на распределительном валу 18 будет вращаться. Таким образом, распределительный вал 18 приводит в движение третье зубчатое колесо 76, которое в свою очередь приводит в движение привод 74 третьего зубчатого колеса на первом вторичном валу 34. При вращении первого вторичного вала 34 также первая солнечная передача 26 будет вращаться, которая, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота первого водила 50 планетарной передачи, будет заставлять вращаться первую кольцевую передачу 22 и первый ротор 24 в первой электрической машине 14. В этом случае возможно позволять первой электрической машине 14 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и второй электрической машины 16. Альтернативно первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего первой электрической машиной 14 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Для того чтобы переключать передачу с четвертой передачи на пятую передачу, третье зубчатое колесо 76 должно отцепляться от распределительного вала 18 с помощью третьего элемента 88 сцепления так, что третье зубчатое колесо 76 может свободно вращаться относительно распределительного вала 18. Распределительный вал 18 впоследствии соединяется с первым зубчатым колесом 64 с помощью первого элемента 84 сцепления. Для того чтобы достигать соединения распределительного вала 18 и первого зубчатого колеса 64, предпочтительно первая электрическая машина 14 управляется так, что между распределительным валом 18 и первым зубчатым колесом 64 возникает синхронная скорость оборота. Синхронная скорость оборота может быть определена с помощью измеряемой скорости оборота первого ротора 24 в первой электрической машине 14 и с помощью измеряемой скорости оборота выходного вала 20, как было описано выше.
При возникновении синхронной скорости оборота между распределительным валом 18 и первым зубчатым колесом 64 распределительный вал 18 и первое зубчатое колесо 64 соединяются с помощью первого элемента 84 сцепления. Для того чтобы переключать передачу с четвертой передачи на пятую передачу, крепеж между второй кольцевой передачей 28 и корпусом 42 передачи должен расцепляться, что достигается посредством управления второй электрической машиной 16 так, что между второй кольцевой передачей 28 и корпусом 42 передачи возникает баланс крутящего момента, после чего четвертый блок 61 сцепления управляется так, что он отцепляет вторую кольцевую передачу 28 и корпус 42 передачи друг от друга. Баланс крутящего момента содержит не только состояние без крутящего момента, но и противодействующий крутящий момент так, что четвертый блок 61 сцепления следует вводить в состояние, в котором он не передает крутящий момент между второй кольцевой передачей 28 и корпусом 42 передачи, после чего третий блок 59 сцепления активируется и механически закрепляет первую кольцевую передачу 22 с корпусом 42 передачи. Альтернативно третий блок 59 сцепления может быть выполнен в виде скользящего тормоза или дискового сцепления, которое соединяет мягким образом первую кольцевую передачу 22 и корпус 42 передачи. Путем синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой и второй электрическими машинами 14 и 16 возможно выполнять мягкий и непрерывный переход с четвертой на пятую передачу. Когда первая кольцевая передача 22 была заторможена и неподвижно закреплена, первый набор планетарных передач 52 будет приводить в движение первую солнечную передачу 26 так, что первая солнечная передача 26 вращается. Таким образом, крутящий момент, производимый двигателем 4 внутреннего сгорания, будет передаваться выходному валу 20 коробки 2 передач с помощью привода 62 первого зубчатого колеса, первого зубчатого колеса 64 на распределительном валу 18, пятого зубчатого колеса 92 на распределительном валу 18 и шестого зубчатого колеса 94 на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 далее будет продвигаться на пятой передаче.
Когда распределительный вал 18 заставляют вращаться с помощью первого зубчатого колеса 64 на распределительном валу 18, также четвертое зубчатое колесо 82 на распределительном валу 18 будет вращаться. Таким образом, распределительный вал 18 приводит в движение четвертое зубчатое колесо 82, которое в свою очередь приводит в движение привод 80 четвертого зубчатого колеса на втором вторичном валу 36. При вращении второго вторичного вала 36 также второе водило 51 планетарной передачи будет вращаться, которое, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота второго водила 51 планетарной передачи, будет заставлять вращаться вторую кольцевую передачу 28 и второй ротор 30 во второй электрической машине 16. В этом случае возможно позволять второй электрической машине 16 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и первой электрической машины 14. Альтернативно вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего второй электрической машиной 16 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Для того чтобы переключать передачу с пятой передачи на шестую передачу, четвертое зубчатое колесо 82 должно отцепляться от распределительного вала 18 так, что оно может свободно вращаться относительно распределительного вала 18. Распределительный вал 18 впоследствии соединяется со вторым зубчатым колесом 70 с помощью второго элемента 86 сцепления. Для того чтобы достигать соединения распределительного вала 18 и второго зубчатого колеса 70, предпочтительно вторая электрическая машина 16 управляется так, что между распределительным валом 18 и вторым зубчатым колесом 70 возникает синхронная скорость оборота. Синхронная скорость оборота может быть достигнута так, как описано выше.
При возникновении синхронной скорости оборота между распределительным валом 18 и вторым зубчатым колесом 70 распределительный вал 18 и второе зубчатое колесо 70 соединяются на распределительном валу 18 с помощью второго элемента 86 сцепления. Для того чтобы выполнять переключение передачи с пятой передачи на шестую передачу, закрепление между первой кольцевой передачей 22 и корпусом 42 передачи должно расцепляться, что достигается посредством управления первой электрической машиной 14 так, что между первой кольцевой передачей 22 и корпусом 42 передачи возникает баланс крутящего момента, после чего третий блок 59 сцепления управляется так, что он отцепляет первую кольцевую передачу 22 и корпус 42 передачи друг от друга. Шестая передача выбирается с помощью активации второго блока 58 сцепления так, что вторая солнечная передача 32 во второй эпициклической передаче 12 закрепляется со вторым водилом 51 планетарной передачи. Это может быть достигнуто с помощью управления скоростью оборота двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для того, чтобы достигать требуемого крутящего момента на выходном валу 20 так, что между второй солнечной передачей 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи возникает синхронная скорость оборота, после чего второй блок 58 сцепления зацепляется так, что вторая солнечная передача 32 и второе водило 51 планетарной передачи механически соединяются друг с другом. Альтернативно второй блок 58 сцепления 58 может быть выполнен в виде скользящего тормоза или дискового сцепления, которое соединяет мягким образом вторую кольцевую передачу 28 и корпус 42 передачи. Путем 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 вторичный вал 36 далее приводит в движение привод 68 второго зубчатого колеса. Второе водило 51 планетарной передачи далее приводит в движение привод 68 второго зубчатого колеса с помощью второго вторичного вала 36. Так как второе зубчатое колесо 70 на распределительном валу 18 находится во взаимодействии с приводом 68 второго зубчатого колеса и неподвижно соединено с распределительным валом 18, второе зубчатое колесо 70 будет приводить в движение распределительный вал 18, который в свою очередь приводит в движение пятое зубчатое колесо 92 на распределительном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит в движение выходной вал 20 коробки 2 передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, которое размещено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 далее будет продвигаться на шестой передаче.
Когда распределительный вал 18 заставляют вращаться с помощью второго зубчатого колеса 70, также первое зубчатое колесо 64 на распределительном валу 18 будет вращаться. Распределительный вал 18, таким образом, приводит в движение первое зубчатое колесо 64, которое в свою очередь приводит в движение привод 62 первого зубчатого колеса на первом вторичном валу 34. При вращении первого вторичного вала 34 также первая солнечная передача 26 будет вращаться, которая, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота первого водила 50 планетарной передачи, будет заставлять вращаться первую кольцевую передачу 22 и первый ротор 24 в первой электрической машине 14. В этом случае возможно позволять первой электрической машине 14 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и второй электрической машины 16. Альтернативно первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего первой электрической машиной 14 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Для того чтобы переключать передачу с шестой передачи на седьмую передачу, первое зубчатое колесо 64 должно отцепляться от распределительного вала 18 с помощью первого элемента 84 сцепления так, что первое зубчатое колесо 64 может свободно вращаться относительно распределительного вала 18. Первый вторичный вал 34 впоследствии соединяется с выходным валом 20 с помощью механизма 96 сцепления. Для того чтобы достигать соединения первого вторичного вала 34 с выходным валом 20 с помощью механизма 96 сцепления, предпочтительно первая электрическая машина 14 управляется так, что между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 возникает синхронная скорость оборота. Синхронная скорость оборота может быть достигнута так, как описано выше.
При возникновении синхронной скорости оборота между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 первый вторичный вал 34 соединяется с выходным валом 20 с помощью механизма 96 сцепления. Альтернативно механизм 96 сцепления может быть образован проскальзывающим сцеплением. Для того чтобы переключать передачу с шестой передачи на седьмую передачу, крепеж между второй солнечной передачей 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи должен расцепляться, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, что во второй эпициклической передаче 12 преобладает баланс крутящего момента, после чего второй блок 58 сцепления управляется так, что он отцепляет вторую солнечную передачу 32 и второе водило 51 планетарной передачи друг от друга. Седьмая передача выбирается с помощью активации первого блока 56 сцепления так, что первая солнечная передача 26 в первой эпициклической передаче 10 неподвижно закрепляется с первым водилом 50 планетарной передачи. Это может быть достигнуто с помощью управления скоростью оборота двигателя 4 внутреннего сгорания и управления крутящим моментом первой и второй электрических машин 14, 16 для того, чтобы достигать требуемого крутящего момента на выходном валу 20 так, что между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи возникает синхронная скорость оборота, после чего первый блок 56 сцепления зацепляется так, что первая солнечная передача 26 и первое водило 50 планетарной передачи соединяются друг с другом. Путем 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.
Первый вторичный вал 34 далее приводит в движение выходной вал 20 с помощью механизма 96 сцепления. Транспортное средство 1 далее будет продвигаться на седьмой передаче.
Распределительный вал 18 заставляют вращаться с помощью шестого зубчатого колеса 94 на выходном валу 20. Это означает, что также второе зубчатое колесо 70 на распределительном валу 18 будет вращаться. Таким образом, распределительный вал 18 приводит в движение второе зубчатое колесо 70, которое в свою очередь приводит в движение привод 68 второго зубчатого колеса на втором вторичном валу 36. При вращении второго вторичного вала 36 также второе водило 51 планетарной передачи будет вращаться, которое, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота второго водила 51 планетарной передачи, будет заставлять вращаться вторую кольцевую передачу 28 и второй ротор 30 во второй электрической машине 16. В этом случае возможно позволять второй электрической машине 16 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и первой электрической машины 14. Альтернативно вторая электрическая машина 16 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего второй электрической машиной 16 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Для того чтобы переключать передачу с седьмой передачи на восьмую передачу, второе зубчатое колесо 70 должно отцепляться от распределительного вала 18 так, что оно может свободно вращаться относительно распределительного вала 18. Распределительный вал 18 впоследствии соединяется с четвертым зубчатым колесом 82 с помощью четвертого элемента 90 сцепления. Для того чтобы достигать соединения распределительного вала 18 и четвертого зубчатого колеса 82, предпочтительно вторая электрическая машина 16 управляется так, что между распределительным валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82 возникает синхронная скорость оборота. Синхронная скорость оборота может быть достигнута так, как описано выше.
При возникновении синхронной скорости оборота между распределительным валом 18 и четвертым зубчатым колесом 82 распределительный вал 18 и четвертое зубчатое колесо 82 соединяются с помощью четвертого элемента 90 сцепления. Для того чтобы переключать передачу с седьмой передачи на восьмую передачу, крепеж между первой солнечной передачей 26 и первым водилом 50 планетарной передачи должен расцепляться, что достигается посредством управления по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 так, что в первой эпициклической передаче 10 преобладает баланс крутящего момента, после чего первый блок 56 сцепления управляется так, что он отцепляет первую солнечную передачу 26 и первое водило 50 планетарной передачи друг от друга. Восьмая передача выбирается с помощью активации второго блока 58 сцепления так, что вторая солнечная передача 32 во второй эпициклической передаче 12 закрепляется со вторым водилом 51 планетарной передачи. Это может быть достигнуто с помощью управления двигателем 4 внутреннего сгорания так, что между второй солнечной передачей 32 и вторым водилом 51 планетарной передачи возникает синхронная скорость оборота, после чего второй блок 58 сцепления 58 зацепляется так, что вторая солнечная передача 32 и второе водило 51 планетарной передачи соединяются друг с другом. Путем 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.
Второй вторичный вал 36 далее приводит в движение привод 80 четвертого зубчатого колеса. Так как четвертое зубчатое колесо 82 взаимодействует с приводом 80 четвертого зубчатого колеса и неподвижно соединено с распределительным валом 18, четвертое зубчатое колесо 82 будет приводить в движение распределительный вал 18, который в свою очередь приводит в движение пятое зубчатое колесо 92 на распределительном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92 в свою очередь приводит в движение выходной вал 20 коробки 2 передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, которое размещено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 далее будет продвигаться на восьмой передаче.
Так как был применен механизм 96 сцепления, выходной вал будет приводить в движение первый вторичный вал 34. При вращении первого вторичного вала 34 также первая солнечная передача 26 будет вращаться, которая, таким образом, в зависимости от скорости оборота выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и, таким образом, также скорости оборота первого водила 50 планетарной передачи, будет заставлять вращаться первую кольцевую передачу 22 и первый ротор 24 в первой электрической машине 14. В этом случае возможно позволять первой электрической машине 14 функционировать в качестве генератора для того, чтобы подавать ток по меньшей мере к одному из накопителя 46 энергии и второй электрической машины 16. Альтернативно первая электрическая машина 14 может обеспечивать дополнительный крутящий момент с помощью блока 48 управления, управляющего первой электрической машиной 14 с возможностью обеспечения приводящего в движение крутящего момента.
Согласно конструкции, описанной выше, изложено, что коробка 2 передач содержит приводы 62, 68, 74, 80 зубчатых колес и зубчатые колеса 64, 70, 76, 82, размещенные на вторичных валах 34, 36 и распределительном валу 18 для того, чтобы передавать скорости оборота и крутящий момент. Однако возможно использовать другой тип трансмиссии, такой как трансмиссии с цепью и ремнем, для того, чтобы передавать скорости оборота и крутящий момент в коробке 2 передач.
Устройство 19 трансмиссии демонстрирует согласно вышеуказанному варианту выполнения четыре зубчатые пары 60, 66, 72, 78. Однако устройство 19 трансмиссии может содержать свободно выбираемое количество зубчатых пар.
Как было описано выше, крутящий момент выводится из коробки 2 передач из выходного вала 20. Также возможно выводить крутящий момент непосредственно из первого или второго вторичного вала 34 или непосредственно из распределительного вала 18. Крутящий момент может выводиться также параллельно из двух или трех валов 18, 34, 36 одновременно.
Фиг. 6 показывает блок-схему, относящуюся к способу управления коробкой 2 передач согласно изобретению. Способ согласно изобретению характеризуется тем, что содержит этапы, на которых:
а) управляют по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин 14, 16 не только для достижения баланса крутящего момента в соответствующей эпициклической передаче 10, 12, но и для достижения синхронной скорости оборота между двумя вращаемыми компонентами 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12; и
b) управляют первым или вторым блоком 56, 58 сцепления, которым могут управлять для того, чтобы соединять два вращаемых компонента 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12 при достижении синхронной скорости оборота между двумя вращаемыми компонентами 22, 26, 50; 28, 32, 51, и для того, чтобы расцеплять два вращаемых компонента 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12 при достижении баланса крутящего момента в соответствующей эпициклической передаче 10, 12.
Способ дополнительно характеризуется тем, что содержит дополнительные этапы, на которых:
с) управляют первой или второй электрическими машинами 14, 16 для того, чтобы достигать синхронной скорости оборота, или так, что баланс крутящего момента преобладает между одним из двух вращаемых компонентов 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12 и корпусом 42 передачи; и
d) управляют третьим или четвертым блоком 59, 61 сцепления, которым могут управлять для того, чтобы сцеплять или расцеплять вращаемый компонент 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12 с корпусом 42 передачи.
Согласно дополнительному этапу способа двигателем 4 внутреннего сгорания, который соединен с входным валом 8, управляют так, что воздействуют по меньшей мере на одно из скорости оборота и крутящего момента на первом и втором вторичных валах 34, 36.
Согласно дополнительному этапу способа электрическую энергию генерируют на этапах a) и c) с помощью одной из электрических машин 14, 16 для того, чтобы приводить в движение другую электрическую машину 14.
Согласно дополнительному этапу способа первой и второй электрическими машинами 14 управляют так, что крутящий момент на первом и втором вторичных валах 34, 36 является постоянным или изменяется непрерывным образом.
Переключение передачи могут, таким образом, достигать без прерывания крутящего момента с помощью постоянного крутящего момента или изменения крутящего момента непрерывным образом на выходном валу 20 во время, например, ускорения или замедления транспортного средства 1.
Определенный способ, таким образом, содержит все этапы переключения передачи, соответствующие всем передачам, описанным в варианте выполнения выше.
Согласно изобретению обеспечена компьютерная программа P, которая может содержать процедуры для управления коробкой 2 передач согласно настоящему изобретению.
Компьютерная программа P может содержать процедуры для управления первой или второй электрической машиной 14, 16 для того, чтобы достигать синхронной скорости оборота, или так, что баланс крутящего момента преобладает между одним из двух вращаемых компонентов 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12.
Компьютерная программа P может содержать процедуры для управления первым или вторым блоком 56, 58 сцепления, который может управляться для того, чтобы сцеплять или расцеплять два вращаемых компонента 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12.
Компьютерная программа P может содержать процедуры для управления первой или второй электрической машиной 14, 16 для того, чтобы достигать синхронной скорости оборота, или так, что баланс крутящего момента преобладает между одним из двух вращаемых компонентов 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12 и корпусом 42 передачи. Компьютерная программа P может содержать процедуры для управления третьим или четвертым блоком 59, 61 сцепления, который может управляться для того, чтобы сцеплять или расцеплять вращаемый компонент 22, 26, 50; 28, 32, 51 в первой или второй эпициклической передаче 10, 12 с корпусом 42 передачи.
Компьютерная программа P может содержать процедуры для управления двигателем 4 внутреннего сгорания, который соединен с входным валом 8 так, что по меньшей мере одно из скорости оборота и крутящего момента на первом и втором вторичных валах 34, 36 подвергается воздействию.
Компьютерная программа P может содержать процедуры для генерации электрической энергии на этапах a) и c) с помощью одной из электрических машин 14, 16 для того, чтобы приводить в движение другую электрическую машину 14.
Компьютерная программа P может содержать процедуры для управления первой и второй электрическими машинами 14, 16 так, что крутящий момент на первом и втором вторичных валах 34, 36 является постоянным или изменяется непрерывным образом.
Компьютерная программа P может храниться в выполняемой форме или в сжатой форме по меньшей мере в одной из памяти M и памяти R для чтения/записи. Указанный программный код может храниться в постоянной форме на машиночитаемом носителе 53.
Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему программный код, хранящийся на машиночитаемом носителе, для того, чтобы выполнять этапы способа, описанные выше, при запуске указанной компьютерной программы в блоке 48 управления или другом компьютере 53, соединенном с блоком 48 управления.
Определенные компоненты и характерные признаки, которые определены выше, могут быть скомбинированы между различными определенными выполнениями в пределах принципа изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| КОРОБКА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ГИБРИДНОГО СИЛОВОГО АГРЕГАТА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ | 2014 |
|
RU2623285C2 |
| КОРОБКА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ГИБРИДНОГО СИЛОВОГО АГРЕГАТА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ | 2014 |
|
RU2627946C2 |
| Планетарная коробка передач | 2017 |
|
RU2646982C1 |
| ГИБРИДНЫЙ СИЛОВОЙ АГРЕГАТ С КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКИМ ГИБРИДНЫМ ПРИВОДНЫМ АГРЕГАТОМ | 2014 |
|
RU2637052C2 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2002 |
|
RU2217325C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2002 |
|
RU2207254C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2002 |
|
RU2217326C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 1992 |
|
RU2068516C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2001 |
|
RU2196689C1 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 1993 |
|
RU2053135C1 |
Изобретение относится к трансмиссии транспортных средств. Коробка передач содержит входной и выходной вал; первую и вторую эпициклическую передачу, первую и вторую электрическую машину, первый и второй вторичный вал. Управляемые первый и второй блоки сцепления расцепляют вращаемые компоненты в первой и во второй эпициклической передаче так, что на скорость оборота или крутящего момента на первом и втором вторичных валах можно воздействовать путем управления первым или вторым блоками сцепления для сцепленного или расцепленного состояния вращаемых компонентов. Второе водило планетарной передачи во второй эпициклической передаче соединено со вторым вторичным валом. Входной вал соединен с первым водилом планетарной передачи в первой эпициклической передаче. Исключается прерывание крутящего момента при переключении, а также повышается надежность коробки передач. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Коробка 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); первый вторичный вал (34), который соединен с первой эпициклической передачей (10); второй вторичный вал (36), который соединен со второй эпициклической передачей (12),
управляемый первый блок (56) сцепления, выполненный с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, двух вращаемых компонентов (22, 26, 50) в первой эпициклической передаче (10);
управляемый второй блок (58) сцепления, выполненный с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, двух вращаемых компонентов (28, 32, 51) во второй эпициклической передаче (12),
так что на по меньшей мере одно из скорости оборота и крутящего момента на первом и втором вторичных валах (34, 36) можно воздействовать путем управления по меньшей мере одним из первого и второго блоков (56, 58) сцепления для сцепленного или расцепленного состояния вращаемых компонентов (22, 26, 50, 28, 32, 51); второе водило (51) планетарной передачи во второй эпициклической передаче (12), соединенное со вторым вторичным валом (36), отличающаяся тем, что
входной вал (8) соединен с первым водилом (50) планетарной передачи в первой эпициклической передаче (10).
2. Коробка передач по п. 1, отличающаяся тем, что имеется управляемый третий блок (59) сцепления, выполненный с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, вращаемого компонента (22, 26, 50) в первой эпициклической передаче (10) и корпуса (42) передачи друг с другом; и
управляемый четвертый блок (61) сцепления, выполненный с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, вращаемого компонента (28, 32, 51) во второй эпициклической передаче (12) и корпуса (42) передачи друг с другом,
так что на по меньшей мере одно из скорости оборота и крутящего момента на первом и втором вторичных валах (34, 36) можно воздействовать путем управления по меньшей мере одним из третьего и четвертого блоков (59, 61) сцепления для сцепленного или расцепленного состояния вращаемых компонентов (22, 26, 50, 28, 32, 51).
3. Коробка передач по п. 2, отличающаяся тем, что третий блок (59) сцепления выполнен с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, первой кольцевой передачи (22), размещенной в первой эпициклической передаче (10), и корпуса (42) передачи друг с другом; а
четвертый блок (61) сцепления выполнен с возможностью соединения таким образом, который позволяет им расцепляться, второй кольцевой передачи (28) во второй эпициклической передаче (12) и корпуса (42) передачи друг с другом.
4. Коробка передач по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что первое водило (50) планетарной передачи в первой эпициклической передаче (10) соединено со второй солнечной передачей (32) во второй эпициклической передаче (12); и
первая солнечная передача (26) в первой эпициклической передаче (10) соединена с первым вторичным валом (34).
5. Коробка передач по п. 4, отличающаяся тем, что первый блок (56) сцепления выполнен с возможностью соединения первой солнечной передачи (26) с первым водилом (50) планетарной передачи таким образом, который позволяет им расцепляться; а
второй блок (58) сцепления выполнен с возможностью соединения второй солнечной передачи (32) со вторым водилом (51) планетарной передачи таким образом, который позволяет им расцепляться.
6. Коробка передач по любому из пп. 1-3 или 5, отличающаяся тем, что механизм (96) сцепления размещен между первым вторичным валом (34) и выходным валом (20).
7. Коробка передач по любому из пп. 1-3 или 5, отличающаяся тем, что первая зубчатая пара (60) размещена между первой эпициклической передачей (10) и выходным валом (20); и
вторая зубчатая пара (66) размещена между второй эпициклической передачей (12) и выходным валом (20).
8. Коробка передач по п. 7, отличающаяся тем, что первая зубчатая пара (60) содержит привод (62) первого зубчатого колеса и первое зубчатое колесо (64), которые взаимодействуют друг с другом, причем привод (62) первого зубчатого колеса неподвижно размещен с первым вторичным валом (34), при этом первое зубчатое колесо (64) размещено на распределительном валу (18) так, что оно может зацепляться и отцепляться;
причем вторая зубчатая пара (66) содержит привод (68) второго зубчатого колеса и второе зубчатое колесо (70), которые взаимодействуют друг с другом, при этом привод (68) второго зубчатого колеса неподвижно размещен со вторым вторичным валом (36), причем второе зубчатое колесо (70) размещено на распределительном валу (18) так, что оно может зацепляться и отцепляться; и
распределительный вал (18) соединен с выходным валом (20).
9. Коробка передач по п. 8, отличающаяся тем, что она содержит третью зубчатую пару (72), которая размещена между первой эпициклической передачей (10) и выходным валом (20), причем третья зубчатая пара (72) содержит привод (74) третьего зубчатого колеса и третье зубчатое колесо (76), которые взаимодействует друг с другом, при этом привод (74) третьего зубчатого колеса неподвижно размещен с первым вторичным валом (34), причем третье зубчатое колесо (76) размещено на распределительном валу (18) так, что оно может зацепляться и отцепляться;
и четвертую зубчатую пару (78), которая размещена между второй эпициклической передачей (12) и выходным валом (20); причем четвертая зубчатая пара (78) содержит привод (80) четвертого зубчатого колеса и четвертое зубчатое колесо (82), которые взаимодействуют друг с другом, при этом привод (80) четвертого зубчатого колеса неподвижно размещен со вторым вторичным валом (36), причем четвертое зубчатое колесо (82) размещено на распределительном валу (18) так, что оно может зацепляться и отцепляться.
10. Коробка передач по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что распределительный вал (18) соединен с выходным валом (20) с помощью конечной передачи.
11. Коробка передач по п. 10, отличающаяся тем, что конечная передача содержит пятое зубчатое колесо (92), которое размещено на распределительном валу (18), и шестое зубчатое колесо (94), которое неподвижно размещено на выходном валу (20); при этом пятое и шестое зубчатые колеса (92, 94) взаимодействуют друг с другом.
12. Коробка передач по п. 9, отличающаяся тем, что первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса (64, 70, 76, 82) размещены на распределительном валу (18) с помощью первого, второго, третьего и четвертого элементов (84, 86, 88, 90) сцепления так, что они могут зацепляться и отцепляться.
13. Коробка передач по п. 3, отличающаяся тем, что первый ротор (24) в первой электрической машине (14) соединен с первой кольцевой передачей (22); а
второй ротор (30) во второй электрической машине (16) соединен со второй кольцевой передачей (28).
14. Транспортное средство (1), отличающееся тем, что оно содержит коробку (2) передач по любому из пп. 1-13.
15. Способ управления коробкой (2) передач, содержащей 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); первый вторичный вал (34), который соединен с первой эпициклической передачей (10); второй вторичный вал (36), который соединен со второй эпициклической передачей (12), причем второе водило (51) планетарной передачи во второй эпициклической передаче (12) соединено со вторым вторичным валом (36), а входной вал (8) соединен с первым водилом (50) планетарной передачи в первой эпициклической передаче (10), отличающийся тем, что:
а) управляют по меньшей мере одной из первой и второй электрических машин (14, 16) не только для достижения баланса крутящего момента в первой или второй эпициклической передаче (10, 12), но и для достижения синхронной скорости оборота между двумя вращаемыми компонентами (22, 26, 50; 28, 32, 51) в первой или второй эпициклической передаче (10, 12); и
b) управляют первым или вторым блоком (56, 58) сцепления, которым могут управлять для соединения двух вращаемых компонентов (22, 26, 50; 28, 32, 51) в первой или второй эпициклической передаче (10, 12) при достижении синхронной скорости оборота между двумя вращаемыми компонентами (22, 26, 50; 28, 32, 51) и для расцепления двух вращаемых компонентов (22, 26, 50; 28, 32, 51) в первой или второй эпициклической передаче (10, 12) при достижении баланса крутящего момента в соответствующей эпициклической передаче (10, 12).
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что дополнительно:
с) управляют первой или второй электрической машиной (14, 16) для достижения баланса крутящего момента между одним из двух вращаемых компонентов (22, 26, 50; 28, 32, 51) в первой или второй эпициклической передаче (10, 12) и корпусом (42) передачи; и
d) управляют третьим или четвертым блоком (59, 61) сцепления, которым могут управлять для сцепления или расцепления вращаемого компонента (22, 26, 50; 28, 32, 51) в первой или второй эпициклической передаче (10, 12) с корпусом (42) передачи.
17. Способ по п. 15 или 16, отличающийся тем, что дополнительно управляют двигателем (4) внутреннего сгорания, который соединен с входным валом (8) таким образом, что воздействуют на по меньшей мере одно из скорости оборота и крутящего момента на первом и втором вторичных валах (34, 36).
18. Способ по п. 15 или 16, отличающийся тем, что на этапах a) и c): генерируют электрическую энергию с помощью одной из электрических машин (14, 16) для приведения в движение другой электрической машины (14, 16).
19. Способ по п. 15 или 16, отличающийся тем, что первой и второй электрическими машинами (14, 16) управляют так, что крутящий момент на первом и втором вторичных валах (34, 36) является постоянным или изменяется непрерывным образом.
20. Электронный блок управления коробкой передач транспортного средства, отличающийся тем, что он содержит компьютерную программу, включающую в себя программный код для реализации способа по любому из пп. 15-19.
| DE 102008043732 А1, 18.06.2009 | |||
| НАГНЕТАТЕЛЬ ВОЗДУХА ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ | 2004 |
|
RU2338900C2 |
| КОРОБКА ПЕРЕДАЧ | 2004 |
|
RU2280792C2 |
| WO 2012169961 A1, 13.12.2012 | |||
| WO 2012073651 A1, 07.06.2012. | |||
