Область техники, к которой относится изобретение, и уровень техники
Настоящее изобретение относится к способу управления гибридной силовой передачей согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему такую гибридную силовую передачу согласно преамбуле пункта 9 формулы изобретения, к электронному устройству управления такой гибридной силовой передачей согласно преамбуле пункта 10 формулы изобретения, и к компьютерному программному продукту, содержащему программный код.
Гибридные транспортные средства могут приводиться в движение посредством первичного двигателя, который может представлять собой двигатель внутреннего сгорания, и вторичного двигателя, который может представлять собой электрическую машину. Электрическая машина оснащена по меньшей мере одним устройством накопления энергии, таким как устройство накопления электрохимической энергии, для накопления электрической мощности, и управляющим оборудованием, чтобы управлять потоком электрической мощности между устройством накопления энергии и электрической машиной. Таким образом, электрическая машина может попеременно работать в качестве электромотора и в качестве генератора, в зависимости от рабочего режима транспортного средства. Когда транспортное средство тормозит, электрическая машина вырабатывает электрическую мощность, которая накапливается в устройстве накопления энергии. Это обычно упоминается в качестве рекуперативного торможения, которое влечет за собой то, что транспортное средство замедляется посредством электрической машины и двигателя внутреннего сгорания. Накопленная электрическая мощность используется позднее для работы транспортного средства.
Коробка передач в гибридном транспортном средстве может
содержать планетарную передачу. Планетарная коробка передач обычно содержит три компонента, которые размещаются с возможностью вращения относительно друг друга, а именно, солнечное зубчатое колесо, водило зубчатых колес планетарной передачи и внутреннюю коронную шестерню. При наличии сведений относительно числа зубьев в солнечном зубчатом колесе и внутренней коронной шестерне, взаимные скорости вращения трех компонентов могут определяться в ходе работы. Один из компонентов планетарной передачи может соединяться с выходным валом в двигателе внутреннего сгорания. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается со скоростью вращения, соответствующей скорости вращения выходного вала в двигателе внутреннего сгорания. Второй компонент в планетарной передаче может соединяться с входным валом для трансмиссионного устройства. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается со скоростью вращения, идентичной скорости вращения входного вала для трансмиссионного устройства. Третий компонент в планетарной передаче используется для достижения гибридного режима работы, соединен с ротором в электрической машине. Таким образом, этот компонент в планетарной передаче вращается со скоростью вращения, идентичной скорости вращения ротора электрической машины, если они непосредственно соединяются между собой. Альтернативно, электрическая машина может соединяться с третьим компонентом планетарной передачи через трансмиссию, которая имеет передаточное отношение. В этом случае, электрическая машина и третий компонент в планетарной передаче могут вращаться с различными частотами вращения. Скорость вращения двигателя и/или крутящий момент электрической машины могут управляться бесступенчато. В течение периодов работы, когда на входной вал для трансмиссионного устройства должна подаваться скорость вращения и/или крутящий момент двигателя, устройство управления, имеющее сведения относительно скорости вращения двигателя для двигателя внутреннего сгорания, вычисляет скорость вращения, с которой должен управляться третий компонент, для того, чтобы входной вал для трансмиссионного устройства получал требуемую скорость вращения. Устройство управления приводит в действие электрическую машину, так что она предоставляет в третий компонент вычисленную скорость вращения двигателя и в силу этого во входной вал для трансмиссионного устройства требуемую скорость вращения.
Посредством соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания, ротора электрической машины и входного вала трансмиссионного устройства с планетарной передачей, может исключаться традиционный механизм муфты. При ускорении транспортного средства, увеличенный крутящий момент должен доставляться из двигателя внутреннего сгорания и электрической машины в трансмиссионное устройство и дополнительно на ведущие колеса транспортного средства. Поскольку как двигатель внутреннего сгорания, так и электрическая машина соединяются с планетарной передачей, наибольший возможный крутящий момент, доставляемый посредством двигателя внутреннего сгорания и электрической машины, будет ограничиваться посредством одного из этих модулей привода; т.е. того из них, максимальный крутящий момент которого ниже максимального крутящего момента второго модуля привода, с учетом передаточного отношения между ними. В случае если наибольший крутящий момент электрической машины ниже наибольшего крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, с учетом передаточного отношения между ними, электрическая машина не имеет возможности формировать достаточно большой реактивный крутящий момент в планетарную передачу, что влечет за собой то, что двигатель внутреннего сгорания не может передавать свой наибольший крутящий момент в трансмиссионное устройство и дополнительно на ведущие колеса транспортного средства. Таким образом, наибольший крутящий момент, который может передаваться в трансмиссионное устройство, ограничен прочностью электрической машины. Это также очевидно из так называемого планетарного уравнения.
Использование традиционной муфты, которая отсоединяет входной вал коробки передач от двигателя внутреннего сгорания в ходе процессов переключения передач в коробке передач, влечет за собой такие недостатки, как нагрев дисков муфты, что приводит к износу дисков муфты и повышенному расходу топлива. Традиционный механизм муфты также является относительно тяжелым и дорогостоящим. Он также занимает относительно большое пространство в транспортном средстве.
В транспортном средстве, зачастую ограничивается пространство, доступное для узла привода. Если узел привода содержит несколько компонентов, таких как двигатель внутреннего сгорания, электрическая машина, коробка передач и планетарная передача, конструкция должна быть компактной. Если предусмотрены дополнительные компоненты, такие как рекуперативное тормозное устройство, требования для составных частей иметь компактную конструкцию являются еще более строгими. Одновременно, составные части в узле привода должны быть сконструированы с размерами, которые позволяют поглощать требуемые силы и крутящий момент.
Для некоторых типов транспортных средств, в частности, для большегрузных транспортных средств и автобусов, требуется большое число ступеней зубчатой передачи. Таким образом, увеличивается число составных частей в коробке передач, которая также должна иметь такие размеры, чтобы иметь возможность поглощать большие силы и крутящий момент, возникающие в таких большегрузных транспортных средствах. Это приводит к увеличению размера и веса коробки передач.
Также предусмотрены требования по высокой надежности и высокой безотказности компонентов, содержащихся в приводном устройстве. В случае если коробка передач содержит многодисковые муфты, возникает износ, который оказывает влияние на надежность и ресурс коробки передач.
При рекуперативном торможении, кинетическая энергия преобразуется в электрическую мощность, которая накапливается в устройстве накопления энергии, таком как аккумуляторы. Один фактор, оказывающий влияние на ресурс устройства накопления энергии, представляет собой число циклов, в которых устройство накопления энергии предоставляет и извлекает мощность в/из электрических машин. Чем больше циклов, тем меньше ресурс устройства накопления энергии.
В некоторых рабочих режимах, требуется выключать двигатель внутреннего сгорания, с целью экономии топлива и не допускать остывания системы очистки выхлопов двигателя внутреннего сгорания. Транспортное средство затем приводится в движение посредством электрической машины. Когда ввод крутящего момента требуется в гибридной силовой передаче, либо когда устройство накопления энергии должно быть заряжено, двигатель внутреннего сгорания должен запускаться быстро и эффективно.
Документ EP-B1-1126987 показывает коробку передач со сдвоенными планетарными передачами. Каждое солнечное зубчатое колесо планетарной передачи соединено с электрической машиной, и внутренние колеса планетарных передач соединяются между собой. Водило зубчатых колес планетарной передачи в каждой планетарной передаче соединено с определенным числом зубчатых пар, так что получается бесконечное число ступеней зубчатой передачи. Другой документ, EP-B1-1280677, также показывает то, как планетарные передачи могут шунтироваться со ступенью зубчатой передачи, расположенной на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Документ US-A1-20050227803 показывает трансмиссию транспортного средства с двумя электрическими машинами, соединенными с соответствующими солнечными зубчатыми колесами в двух планетарных передачах. Планетарные передачи имеют общее водило зубчатых колес планетарной передачи, которое соединено с входным валом трансмиссии.
Документ WO2008/046185-A1 показывает гибридную трансмиссию с двумя планетарными передачами, при этом одна электрическая машина соединена с одной из планетарных передач, и сдвоенная муфта взаимодействует со второй планетарной передачей. Обе планетарные передачи также взаимодействуют между собой через зубчатую трансмиссию.
Раскрытие изобретения
Несмотря на решения уровня техники в данной области техники, имеется потребность в том, чтобы дополнительно разрабатывать способ управления гибридной силовой передачей для обеспечения переключения передач без прерывания крутящего момента и оптимальной рекуперации при торможении.
Цель изобретения состоит в том, чтобы предоставлять новый и преимущественный способ управления гибридной силовой передачей.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предоставлять новую и преимущественную компьютерную программу для управления гибридной силовой передачей.
Эти цели достигаются за счет способа, указываемого в начале, который отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.1.
Эти цели также достигаются за счет транспортного средства, указываемого в начале, которое отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.9.
Эти цели также достигаются за счет компьютерной программы для управления гибридной силовой передачей, которая отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.10.
Эти цели также достигаются за счет компьютерного программного продукта для управления гибридной силовой передачей, который отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.11.
За счет способа согласно изобретению, достигается эффективный и надежный способ управления гибридной силовой передачей для обеспечения переключения передач без прерывания крутящего момента, содержащей коробку передач с входным валом и выходным валом; первую планетарную передачу, соединенную с входным валом и первым главным валом; вторую планетарную передачу, соединенную с первой планетарной передачей и вторым главным валом; первую электрическую машину, соединенную с первой планетарной передачей; вторую электрическую машину, соединенную со второй планетарной передачей; первую зубчатую пару и третью зубчатую пары, расположенные между первым главным валом и промежуточным валом; и вторую зубчатую пару, расположенную между вторым главным валом и промежуточным валом; и при этом промежуточный вал соединен с выходным валом через пятую зубчатую пару, при этом двигатель внутреннего сгорания соединен с водилом зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче, через входной вал, и при этом второй главный вал соединен с водилом зубчатых колес планетарной передачи во второй планетарной передаче.
Согласно одному варианту осуществления, способ содержит этапы для того, чтобы отсоединять первую зубчатую пару, соединять первую планетарную передачу с выходным валом, через соединительный механизм, который соединяет первый главный вал и выходной вал, отсоединять пятую зубчатую пару, передавать крутящий момент, сформированный посредством двигателя внутреннего сгорания, из второй планетарной передачи на промежуточный вал через вторую зубчатую пару и передавать крутящий момент из промежуточного вала на выходной вал через третью зубчатую пару. Соответственно, переключение с одной передачи на другую достигается без прерывания крутящего момента.
Предпочтительно первый главный вал и второй главный вал соединяются с трансмиссионным устройством, которое содержит определенное число соединяемых и отсоединяемых зубчатых пар, к примеру, первую, вторую и третью зубчатые пары. Зубчатые пары содержат зубчатые колеса, которые являются механически стопоримыми с и отсоединяемыми от промежуточного вала. Таким образом, получается определенное число фиксированных ступеней зубчатой передачи, которые могут переключаться без прерывания крутящего момента. Зубчатые колеса, которые могут фиксироваться на промежуточном валу, также приводят к компактной конструкции с высокой надежностью и высокой безотказностью. Таким образом, зубчатая пара может отсоединяться, после чего соответствующее зубчатое колесо отсоединяется от промежуточного вала, и зубчатая пара может соединяться, после чего соответствующее зубчатое колесо соединяется с промежуточным валом. Альтернативно, сателлитные шестерни в зубчатых парах могут быть выполнены с возможностью быть стопоримыми с и отсоединяемыми от первого главного вала или второго главного вала.
Каждая из зубчатых пар имеет передаточное отношение, которое адаптировано к требуемым характеристикам приведения в движение транспортного средства. Зубчатая пара с наибольшим передаточным отношением, относительно других зубчатых пар, надлежащим образом соединена, когда зацепляется низшая передача.
Первая зубчатая пара надлежащим образом содержит первую сателлитную шестерню и первое зубчатое колесо в зацеплении друг с другом, причем первая сателлитная шестерня фиксированным образом расположена с первой планетарной передачей на первом главном валу, и причем первое зубчатое колесо выполнено с возможностью соединения и отсоединения от промежуточного вала. Третья зубчатая пара надлежащим образом содержит третью сателлитную шестерню и третье зубчатое колесо в зацеплении друг с другом, причем третья сателлитная шестерня фиксированным образом расположена с первой планетарной передачей на первом главном валу, и причем третье зубчатое колесо выполнено с возможностью соединения и отсоединения от промежуточного вала.
Вторая зубчатая пара надлежащим образом содержит вторую сателлитную шестерню и второе зубчатое колесо в зацеплении друг с другом, причем вторая сателлитная шестерня фиксированным образом расположена со второй планетарной передачей на втором главном валу, и причем второе зубчатое колесо выполнено с возможностью соединения и отсоединения от промежуточного вала.
Надлежащим образом, первое водило зубчатых колес планетарной передачи в первой планетарной передаче непосредственно соединено с двигателем внутреннего сгорания через входной вал. Альтернативно, первое водило зубчатых колес планетарной передачи соединено с двигателем внутреннего сгорания через соединительное устройство. Второе водило зубчатых колес планетарной передачи во второй планетарной передаче предпочтительно непосредственно соединено со вторым главным валом и, следовательно, с трансмиссионным устройством. Таким образом, достигается гибридная силовая передача, которая позволяет передавать большой крутящий момент на выходной вал и соединенные с ним ведущие колеса во всех рабочих режимах, без зависимости от электрической мощности из устройства накопления энергии.
Согласно одному варианту осуществления, первый главный вал соединен с солнечным зубчатым колесом, расположенным в первой планетарной передаче. Альтернативно, первый главный вал соединен с внутренней коронной шестерней, расположенной в первой планетарной передаче.
Согласно одному варианту осуществления, вторая планетарная передача соединена с первой планетарной передачей посредством соединения первого водила зубчатого колеса планетарной передачи со вторым солнечным зубчатым колесом, расположенным во второй планетарной передаче. Альтернативно, обе планетарные передачи соединяются между собой посредством соединения первого водила зубчатого колеса планетарной передачи со второй внутренней коронной шестерней, расположенной во второй планетарной передаче.
Предпочтительно, этап содержит отсоединение первой зубчатой пары, чтобы управлять двигателем внутреннего сгорания и первой электрической машиной таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между первой зубчатой парой и промежуточным валом, после чего первый соединительный элемент переключается таким образом, что первая зубчатая пара отсоединяется от промежуточного вала. Предпочтительно, двигатель внутреннего сгорания и первая электрическая машина управляются таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между первой зубчатой парой и промежуточным валом, после чего первый соединительный элемент переключается таким образом, что первая зубчатая пара отсоединяется от промежуточного вала.
Предпочтительно, этап соединения первой планетарной передачи с выходным валом содержит достижение синхронной скорости вращения между первым главным валом и выходным валом, после чего первый соединительный механизм переключается таким образом, что он соединяет первый главный вал и выходной вал. Предпочтительно, двигатель внутреннего сгорания и/или первая электрическая машина управляются таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между первым главным валом и выходным валом.
Надлежащим образом, этап отсоединения пятой зубчатой пары из промежуточного вала содержит управление второй электрической машиной таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между пятой зубчатой парой и промежуточным валом, после чего пятый соединительный элемент переключается таким образом, что пятая зубчатая пара отсоединяется от промежуточного вала. Пятая зубчатая пара надлежащим образом содержит пятое и шестое зубчатое колесо в зацеплении друг с другом, причем шестое зубчатое колесо фиксированным образом расположен на выходном валу, причем пятое зубчатое колесо выполнено с возможностью соединения и отсоединения от промежуточного вала через пятый соединительный элемент. Предпочтительно, состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между пятым зубчатым колесом и промежуточным валом, после чего пятое зубчатое колесо и, следовательно, пятая зубчатая пара, отсоединяется от промежуточного вала.
Способ надлежащим образом также содержит этап, до передачи крутящего момента из второй планетарной передачи на промежуточный вал, соединения третьей зубчатой парой с промежуточный валом. Соединение надлежащим образом достигается посредством управления второй электрической машиной таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между промежуточным валом и третьей зубчатой парой, после чего третий соединительный элемент переключается таким образом, что он соединяет третью зубчатую пару с промежуточным валом. Предпочтительно, синхронная скорость вращения достигается между промежуточным валом и третьим зубчатым колесом в третьей зубчатой паре, после чего третий соединительный элемент переключается таким образом, что третье зубчатое колесо соединяется с промежуточным валом.
Предпочтительно, этап передачи крутящего момента из второй планетарной передачи на промежуточный вал содержит управление первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче, после чего первое соединительное устройство переключается таким образом, что оно отсоединяет первое солнечное зубчатое колесо, расположенное в первой планетарной передаче, и первое водило зубчатого колеса планетарной передачи друг от друга. Затем, двигатель внутреннего сгорания управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между вторым солнечным зубчатым колесом, расположенным во второй планетарной передаче, и вторым водилом зубчатых колес планетарной передачи, после чего второе соединительное устройство переключается таким образом, что оно соединяет второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо друг с другом. Двигатель внутреннего сгорания в силу этого управляет вторым главным валом через вторую планетарную передачу, при этом крутящий момент, сформированный посредством двигателя внутреннего сгорания, передается из второй планетарной передачи на промежуточный вал через вторую зубчатую пару.
Равновесие крутящих моментов связано с состоянием, в котором крутящий момент действует на внутреннюю коронную шестерню, расположенную в планетарной передаче, представляющий собой произведение крутящего момента, действующего на водило зубчатых колес планетарной передачи планетарной передачи, и передаточного отношения планетарной передачи, при этом одновременно крутящий момент действует на солнечное зубчатое колесо планетарной передачи, представляющий собой произведение крутящего момента, действующего на водило зубчатых колес планетарной передачи, и (1-передаточное отношение планетарной передачи). В случае, если две из составных частей планетарной передачи, т.е. солнечное зубчатое колесо, внутренняя коронная шестерня или водила зубчатых колес планетарной передачи, соединяются с соединительным устройством, это соединительное устройство не передает крутящий момент между частями планетарной передачи, когда равновесие крутящих моментов преобладает. Соответственно, соединительное устройство может легко переключаться, и составные части планетарной передачи могут отсоединяться.
Электрические машины, которые соединены с планетарными передачами, могут вырабатывать мощность и/или подавать крутящий момент в зависимости от требуемого рабочего режима. Электрические машины также могут, в определенные периоды работы, подавать друг в друга мощность.
Посредством соединения первого водила зубчатых колес планетарной передачи в первой планетарной передаче со вторым солнечным зубчатым колесом во второй планетарной передаче, соединения первого солнечного зубчатого колеса в первой планетарной передаче с первым главным валом и соединения второго водила зубчатых колес планетарной передачи во второй планетарной передаче со вторым главным валом, получается трансмиссия, которая переключается без прерывания крутящего момента.
За счет коробки передач согласно изобретению, могут исключаться традиционные муфты проскальзывания между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач.
Стопорящий механизм выполнен с возможностью фиксированным образом соединять выходной вал двигателя внутреннего сгорания с картером коробки передач. Таким образом, первое водило зубчатых колес планетарной передачи также должно фиксироваться в картере коробки передач. Посредством стопорения выходного вала двигателя внутреннего сгорания посредством стопорящего механизма и первого водила зубчатых колес планетарной передачи посредством картера коробки передач, коробка передач и в силу этого транспортное средство становится адаптированным для электроснабжения посредством электрических машин. Таким образом, электрические машины выдают крутящий момент на выходной вал коробки передач.
Первое и второе соединительное устройство размещаются между водилом зубчатых колес планетарной передачи и солнечным зубчатым колесом соответствующих планетарных передач. Задача соединительных устройств состоит в том, чтобы стопорить соответствующие водила зубчатых колес планетарной передачи посредством солнечного зубчатого колеса. Когда водило зубчатых колес планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо соединяются между собой, мощность из двигателя внутреннего сгорания должна проходить через водило зубчатых колес планетарной передачи, соединительное устройство, солнечное зубчатое колесо и далее в коробку передач, что влечет за собой то, что зубчатые колеса планетарной передачи не поглощают крутящий момент. Это влечет за собой то, что размер зубчатых колес планетарной передачи может быть адаптирован только к крутящему моменту электрической машины вместо крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, что, в свою очередь, означает то, что зубчатые колеса планетарной передачи могут быть сконструированы с меньшими размерами. Таким образом, получается узел привода согласно изобретению, который имеет компактную конструкцию, низкий вес и низкие затраты на изготовление.
Соединительные устройства и стопорящие механизмы предпочтительно содержат кольцевую втулку, которая переключается аксиально между соединенным и отсоединенным состоянием. Втулка располагает, по существу концентрически, вращающиеся компоненты коробки передач и перемещается между соединенным и отсоединенным состоянием посредством силового элемента. Таким образом, получается компактная конструкция с низким весом и низкими затратами на изготовление.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится описание, в качестве примера, предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 схематично показывает транспортное средство при виде сбоку, с двигателем внутреннего сгорания и гибридной силовой передачей, управляемыми согласно настоящему изобретению,
Фиг.2 схематично показывает вид сбоку гибридной силовой передачи, управляемой согласно настоящему изобретению,
Фиг.3 показывает упрощенный схематичный вид гибридной силовой передачи на фиг.2, и
Фиг.4 показывает блок-схему последовательности операций способа управления гибридной силовой передачей согласно настоящему изобретению.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Фиг.1 показывает схематичный вид сбоку транспортного средства 1, содержащего коробку 2 передач и двигатель 4 внутреннего сгорания, которые содержатся в гибридной силовой передаче 3. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с коробкой 2 передач, и коробка 2 передач дополнительно соединена с ведущими колесами 6 транспортного средства 1 через карданный вал 9. Ведущие колеса 6 оснащены тормозными устройствами 7, чтобы осуществлять торможение транспортного средства 1.
Фиг.2 показывает схематичный вид сбоку гибридной силовой передачи 3 с коробкой 2 передач, содержащей входной вал 8, первую и вторую планетарную передачу 10 и 12, соответственно, первую и вторую электрическую машину 14 и 16, соответственно, промежуточный вал 18 и выходной вал 20. Гибридная силовая передача содержит двигатель 4 внутреннего сгорания, соединенный с коробкой 2 передач. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с коробкой 2 передач через входной вал 8 коробки передач. Двигатель внутреннего сгорания имеет выходной вал 97. Выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания соединен с входным валом коробки 2 передач. Первая планетарная передача 10 имеет первую внутреннюю коронную шестерню 22, с которой соединен первый ротор 24 в первой электрической машине 14. Первая планетарная передача 10 также имеет первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи. Первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединено с двигателем 4 внутреннего сгорания через входной вал 8 коробки передач. Вторая планетарная передача 12 имеет вторую внутреннюю коронную шестерню 28, с которой соединен второй ротор 30 второй электрической машины 16. Вторая планетарная передача 12 имеет второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи. Первое и второе солнечные зубчатые колеса 26 и 32, соответственно, коаксиально размещаются, что, согласно показанному варианту осуществления, влечет за собой то, что первый главный вал 34, расположенный на первом солнечном зубчатом колесе 26, идет внутри второго главного вала 36, который оснащен центральным отверстием 38, расположенным на втором водиле 51 зубчатых колес планетарной передачи. Также можно размещать первое и второе солнечные зубчатые колеса 26 и 32, соответственно, а также первый главный вал 34 и второй главный вал 36, параллельно и рядом друг с другом. В этом случае, промежуточный вал 18 надлежащим образом расположен между первым главным валом 34 и вторым главным валом 36, и крутящий момент может извлекаться непосредственно из промежуточного вала 18. Таким образом, промежуточный вал 18 составляет, в этом случае, выходной вал 20.
Первая электрическая машина 14 оснащена первым статором 40, который соединен с транспортным средством 1 через картер 42 коробки передач, окружающий коробку 2 передач. Вторая электрическая машина 16 оснащена вторым статором 44, который соединен с транспортным средством 1 через картер 42 коробки передач, окружающий коробку 2 передач. Первая и вторая электрическая машина 16 соединяются с устройством 46 накопления энергии, таким как аккумулятор, который, в зависимости от рабочего режима транспортного средства 1, управляет электрическими машинами 14 и 16, соответственно. В других рабочих режимах, электрические машины 14 и 16, соответственно, могут работать в качестве генераторов, при этом мощность подается в устройство 46 накопления энергии. Электронное устройство 48 управления соединено с устройством 46 накопления энергии и управляет подачей мощности в электрические машины 14 и 16, соответственно. Предпочтительно, устройство 46 накопления энергии соединено с электрическими машинами 14 и 16, соответственно, через переключатель 49, который соединен с устройством 48 управления. В некоторых рабочих режимах, электрические машины 14 и 16, соответственно, также могут управлять друг другом. Электрическая мощность затем направляется из одной из электрических машин 14, 16 во вторую электрическую машину 14, 16 через переключатель 49, соединенный с электрическими машинами 14, 16. Таким образом, можно добиваться баланса мощностей между электрическими машинами 14, 16. Другой компьютер 53 также может соединяться с устройством 48 управления и коробкой 2 передач.
Первая планетарная передача 10 оснащена первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи, на котором монтируется первый набор зубчатых колес 52 планетарной передачи. Вторая планетарная передача 12 оснащена вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, на котором монтируется второй набор зубчатых колес 54 планетарной передачи. Первый набор зубчатых колес 52 планетарной передачи взаимодействует с первой внутренней коронной шестерней 22 и первым солнечным зубчатым колесом 26. Второй набор зубчатых колес 54 планетарной передачи взаимодействует со второй внутренней коронной шестерней 28 и вторым солнечным зубчатым колесом 32. Входной вал 8 коробки 2 передач соединен с первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи.
Первое соединительное устройство 56 расположено между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи. Посредством расположения первого соединительного устройства 56 таким образом, что первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяются между собой и, следовательно, не могут вращаться относительно друг друга, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 должны вращаться с равными частотами вращения.
Второе соединительное устройство 58 расположено между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи. Посредством расположения второго соединительного устройства 58 таким образом, что второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяются между собой и, следовательно, не могут вращаться относительно друг друга, второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 32 должны вращаться с равными частотами вращения.
Предпочтительно, первое и второе соединительные устройства 56, 58 содержат первую и вторую соединительную шлицевую втулку 55 и 57, соответственно, которые являются аксиально переключаемыми на шлицевые секции, соответственно, на первом и втором водиле 50 и 51 зубчатых колес планетарной передачи и на шлицевые секции на соответствующих солнечных зубчатых колесах 26 и 32. Посредством переключения соответствующей соединительной втулки 55, 57 таким образом, что шлицевые секции соединяются через соответствующие соединительные втулки 55, 57, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26, а также второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32, соответственно, становятся взаимно сцепленными между собой и не могут вращаться относительно друг друга.
Первое и второе соединительное устройство 56, 58 согласно варианту осуществления, показанному на фиг.2, размещаются между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и между вторым солнечным зубчатым колесом 28 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, соответственно. Тем не менее, можно размещать дополнительное или альтернативное соединительное устройство (не показано) между первой внутренней коронной шестерней 22 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи, а также размещать дополнительное или альтернативное соединительное устройство (не показано) между второй внутренней коронной шестерней 28 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи.
Первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи для первой планетарной передачи 10 в этом варианте осуществления фиксированным образом соединено со вторым солнечным зубчатым колесом 32 второй планетарной передачи 12. Альтернативно, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи фиксированным образом соединено со второй внутренней коронной шестерней 28 второй планетарной передачи 12.
Трансмиссионное устройство 19, которое содержит первую зубчатую пару 60, расположенную между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, соединено с первым и вторым главным валом 34, 36. Первая зубчатая пара 60 содержит первую сателлитную шестерню 62 и первое зубчатое колесо 64, которые находятся в зацеплении друг с другом. Вторая зубчатая пара 66 расположена между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20. Вторая зубчатая пара 66 содержит вторую сателлитную шестерню 68 и второе зубчатое колесо 70, которые находятся в зацеплении друг с другом. Третья зубчатая пара 72 расположена между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20. Третья зубчатая пара 72 содержит третью сателлитную шестерню 74 и третье зубчатое колесо 76, которые находятся в зацеплении друг с другом. Четвертая зубчатая пара 78 расположена между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20. Четвертая зубчатая пара 78 содержит четвертую сателлитную шестерню 80 и четвертое зубчатое колесо 82, которые находятся в зацеплении друг с другом.
На первом главном валу 34, размещаются первая и третья сателлитные шестерни 62 и 74, соответственно. Первая и третья сателлитные шестерни 62 и 74, соответственно, фиксированным образом соединяются с первым главным валом 34, так что они не могут вращаться относительно первого главного вала 34. На втором главном валу 36, размещаются вторая и четвертая сателлитные шестерни 68 и 80, соответственно. Вторая и четвертая сателлитные шестерни 68 и 80, соответственно, фиксированным образом соединяются со вторым главным валом 36, так что они не могут вращаться относительно второго главного вала 36.
Промежуточный вал 18 идет по существу параллельно с первым и вторым главным валом 34 и 36, соответственно. На промежуточном валу 18, монтируются первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82, соответственно. Первая сателлитная шестерня 62 зацепляется с первым зубчатым колесом 64, вторая сателлитная шестерня 68 зацепляется со вторым зубчатым колесом 70, третья сателлитная шестерня 74 зацепляется с третьим зубчатым колесом 76, и четвертая сателлитная шестерня 80 зацепляется с четвертым зубчатым колесом 82.
Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82, соответственно, могут по отдельности фиксироваться на и высвобождаться от промежуточного вала 18 посредством первого, второго, третьего и четвертого соединительных элементов 84, 86, 88 и 90, соответственно. Соединительные элементы 84, 86, 88 и 90, соответственно, предпочтительно состоят из шлицевых секций на зубчатых колесах 64, 70, 76 и 82, соответственно, и на промежуточном валу 18, которые взаимодействуют с пятой и шестой соединительными втулками 83, 85, которые механически зацепляются со шлицевыми секциями соответствующего первого-четвертого зубчатого колеса 64, 70, 76 и 82 и промежуточного вала 18. Первый и третий соединительные элементы 84, 88 предпочтительно оснащены общей соединительной втулкой 83, и второй и четвертой соединительные элементы 86, 90 предпочтительно оснащены общей соединительной втулкой 85. В расцепленном состоянии, относительное вращение может возникать между зубчатыми колесами 64, 70, 76 и 82 и промежуточным валом 18. Соединительные элементы 84, 86, 88 и 90, соответственно, также могут состоять из фрикционных муфт. На промежуточном валу 18 также расположено пятое зубчатое колесо 92, которое зацепляется с шестым зубчатым колесом 92, 94, которое расположено на выходном валу 20 коробки 2 передач.
Промежуточный вал 18 расположен между соответствующими первой и второй планетарными передачами 10, 12 и выходным валом 20, так что промежуточный вал 18 соединен с выходным валом 20 через пятую зубчатую пару 21, которая содержит пятое и шестое зубчатое колесо 92, 94. Пятое зубчатое колесо 92 расположено с возможностью соединения или отсоединения от промежуточного вала 18 посредством пятого соединительного элемента 93.
Посредством отсоединения пятого зубчатого колеса 92, которое выполнено с возможностью быть отсоединяемым от промежуточного вала 18, можно передавать крутящий момент из второй планетарной передачи 12 на промежуточный вал 18, например, через вторую зубчатую пару 66 и дополнительно передавать крутящий момент из промежуточного вала 18 на выходной вал 20, например, через первую зубчатую пару 60. Таким образом, получается число ступеней зубчатой передачи, при котором крутящий момент из одной из планетарных передач 10, 12 может передаваться на промежуточный вал 18 и далее из промежуточного вала 18 на главный вал 34, 36, соединенный со второй планетарной передачей 10, 12, в завершение, чтобы передавать крутящий момент на выходной вал 20 коробки 2 передач. Тем не менее, это предполагает то, что соединен соединительный механизм 96, расположенный между первым главным валом 34 и выходным валом 20, который подробнее описан ниже.
Пятое зубчатое колесо 92 может фиксироваться на и высвобождаться от промежуточного вала 18 посредством пятого соединительного элемента 93. Соединительный элемент 93 предпочтительно состоит из шлицевых секций, адаптированных на пятом зубчатом колесе 92 и промежуточном валу 18, причем эти секции взаимодействуют с девятой соединительной втулкой 87, которая механически зацепляется со шлицевыми секциями пятого зубчатого колеса 92 и промежуточного вала 18. В расцепленном состоянии, относительное вращение может возникать между пятым зубчатым колесом 92 и промежуточным валом 18. Пятый соединительный элемент 93 также может состоять из фрикционных муфт.
Передача крутящего момента из входного вала 8 коробки 2 передач на выходной вал 20 коробки 2 передач может возникать через первую или вторую планетарную передачу 10 и 12, соответственно, и промежуточный вал 18. Передача крутящего момента также может возникать непосредственно через первую планетарную передачу 10, первое солнечное зубчатое колесо 26 которой соединено, через первый главный вал 34, с выходным валом 20 коробки 2 передач через соединительный механизм 96. Соединительный механизм 96 предпочтительно содержит седьмую соединительную шлицевую втулку 100, которая является аксиально переключаемой на первом главном валу 34 и на шлицевых секциях выходного вала 20. Посредством переключения седьмой соединительной втулки 100 таким образом, что шлицевые секции соединяются через седьмую соединительную втулку 100, первый главный вал 34 становится застопоренным посредством выходного вала 20, которые при вращении в силу этого должны иметь идентичную скорость вращения. Посредством отсоединения пятого зубчатого колеса 92 пятой зубчатой пары 21 от промежуточного вала 18, крутящий момент из второй планетарной передачи 12 может передаваться на промежуточный вал 18 и далее из промежуточного вала 18 на первый главный вал 34, соединенный с первой планетарной передачей 10, чтобы, в завершение, передавать крутящий момент через соединительный механизм 96 на выходной вал 20 коробки 2 передач.
В ходе работы, коробка 2 передач в некоторых рабочих режимах может работать таким образом, что одно из солнечных зубчатых колес 26 и 32, соответственно, стопорится посредством первого и второго водила 50 и 51 зубчатых колес планетарной передачи, соответственно, с использованием первого и второго соединительного устройства 56 и 58, соответственно. Первый и второй главный вал 34 и 36, соответственно, затем получает скорость вращения, идентичную скорости вращения входного вала 8 коробки 2 передач, в зависимости от которой солнечное зубчатое колесо 26 и 32, соответственно, стопорится посредством соответствующих водил 50 и 51 зубчатых колес планетарной передачи. Одна или обе из электрических машин 14 и 16, соответственно, могут работать в качестве генератора для того, чтобы вырабатывать электрическую мощность в устройство 46 накопления энергии. Альтернативно, электрическая машина 14 и 16, соответственно, может предоставлять ввод крутящего момента, чтобы за счет этого увеличивать крутящий момент на выходном валу 20. В некоторые периоды работы, электрические машины 14 и 16, соответственно, подают друг в друга электрическую мощность, независимо от устройства 46 накопления энергии.
Также возможно то, что как первая, так и вторая электрическая машина 14 и 16, соответственно, вырабатывают мощность в устройство 46 накопления энергии. При торможении двигателем, водитель отпускает педаль акселератора (не показана) транспортного средства 1. Выходной вал 20 коробки 2 передач затем управляет одной или обеими электрическими машинами 14 и 16, соответственно, в то время как двигатель 4 внутреннего сгорания и электрические машины 14 и 16, соответственно, тормозят двигателем. Электрические машины 14 и 16, соответственно, в этом случае вырабатывают электрическую мощность, которая накапливается в устройстве 46 накопления энергии в транспортном средстве 1. Это рабочее состояние упоминается в качестве рекуперативного торможения. Чтобы способствовать более мощному тормозному эффекту, выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может стопориться, и за счет этого может не допускаться его вращение. Таким образом, только одна или обе электрические машины 14 и 16, соответственно, должны выступать в качестве тормозов и 16, чтобы вырабатывать электрическую мощность, которая накапливается в устройстве 46 накопления энергии. Стопорение выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания также может выполняться, когда транспортное средство должно ускоряться только посредством одной или обеих электрических машин 14 и 16, соответственно. Если крутящий момент одной или обеих соответствующих электрических машин 14 и 16 преодолевает крутящий момент из двигателя 4 внутреннего сгорания, и с учетом передаточного отношения между ними, в таком случае двигатель 4 внутреннего сгорания может возможность сопротивляться большому крутящему моменту, который формируют соответствующие электрические машины 14 и 16, так что появляется необходимость стопорить выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания. Стопорение выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания предпочтительно выполняется посредством стопорящего устройства 102, которое расположено между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и картером 42 коробки передачи. Посредством стопорения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи и картера 42 коробки передач, выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания также должен стопориться, поскольку выходной вал 97 двигателей 4 внутреннего сгорания соединен с первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи через входной вал 8 коробки передач. Стопорящее устройство 102 предпочтительно содержит восьмую соединительную шлицевую втулку 104, которая является аксиально переключаемой на шлицевые секции первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи и на шлицевые секции картера коробки передач. Посредством переключения восьмой соединительной втулки 104 таким образом, что шлицевые секции соединяются через соединительную втулку 104, не допускается вращение первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи и, следовательно, выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания.
Устройство 48 управления соединено с электрическими машинами 14 и 16, соответственно, чтобы управлять соответствующими электрическими машинами 14 и 16 таким образом, что они, в течение определенных периодов работы, используют накопленную электрическую мощность для того, чтобы подавать мощность приведения в движение на выходной вал 20 коробки 2 передач, и в течение других периодов работы используют кинетическую энергию выходного вала 20 коробки 2 передач для того, чтобы извлекать и накапливать электрическую мощность. Таким образом, устройство 48 управления определяет скорость вращения и/или крутящий момент выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания через датчики 98, расположенные в электрических машинах 14 и 16, соответственно, и на выходном валу 20 коробки 2 передач, чтобы за счет этого собирать информацию и управлять электрическими машинами 14 и 16, соответственно, таким образом, что они работают в качестве электромоторов или генераторов. Устройство 48 управления может представлять собой компьютер с программным обеспечением, подходящий для этой цели. Устройство 48 управления также управляет потоком мощности между устройством 46 накопления энергии и соответствующими статорами 40 и 44 электрических машин 14 и 16, соответственно. В периоды, когда электрические машины 14 и 16, соответственно, работают в качестве двигателей, накопленная электрическая мощность подается из устройства 46 накопления энергии в соответствующие статоры 40 и 44. В периоды, когда электрические машины 14 и 16 работают в качестве генераторов, электрическая мощность подается из соответствующих статоров 40 и 44 в устройство 46 накопления энергии. Тем не менее, как указано выше, электрические машины 14 и 16, соответственно, могут, в течение определенных периодов работы, подавать друг в друга электрическую мощность, независимо от устройства 46 накопления энергии.
Первое и второе соединительные устройства 56 и 58, соответственно, первый, второй, третий, четвертый и пятый соединительные элементы 84, 86, 88, 90 и 93, соответственно, соединительный механизм 96 между первым главным валом 34 и выходным валом 20 и стопорящее устройство 102 между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и картером 42 коробки передач соединяются с устройством 48 управления через соответствующие соединительные втулки. Эти компоненты предпочтительно приводятся в действие и выводятся из действия посредством электрических сигналов из устройства 48 управления. Соединительные втулки предпочтительно переключаются посредством непоказанных силовых элементов, таких как цилиндры с гидравлическим или пневматическим управлением. Также можно переключать соединительные втулки посредством силовых элементов с электроприводом.
Примерный вариант осуществления на фиг.2 показывает четыре сателлитные шестерни 62, 68, 74 и 80, соответственно, и четыре зубчатых колеса 64, 70, 76 и 82, соответственно, и две соответствующих планетарных передачи 10 и 12, с ассоциированными электрическими машинами 14 и 16, соответственно. Тем не менее, можно адаптировать коробку 2 передач с большим или меньшим числом сателлитных шестерен и зубчатых колес и с большим числом планетарных передач с ассоциированными электрическими машинами.
Как описано выше, крутящий момент извлекается из коробки 2 передач, из выходного вала 20. Также можно извлекать крутящий момент непосредственно из первого главного вала или второго главного вала 34, 36 или непосредственно из промежуточного вала 18, который в этом случае составляет выходной вал 20. Крутящий момент также может извлекаться параллельно из двух или всех трех валов 18, 34, 36 одновременно.
Ниже описывается переключение коробки передач "вверх" с первой на седьмую передачу, при этом коробка 2 передач расположена в транспортном средстве 1, и транспортное средство приведено в движение посредством двигателя 4 внутреннего сгорания.
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 ведущим валом 99 в транспортном средстве 1. На холостом ходу двигателя 4 внутреннего сгорания, и когда транспортное средство 1 стоит на месте, входной вал 8 коробки 2 передач вращается одновременно с тем, как выходной вал 20 коробки 2 передач остановлен. Стопорящее устройство 102 выводится из действия, так что выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может свободно вращаться. Поскольку входной вал 8 коробки 2 передач вращается, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи также должно вращаться, что влечет за собой то, что первый набор зубчатых колес 52 планетарной передачи должен вращаться. Поскольку первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединено со вторым солнечным зубчатым колесом 32, второе солнечное зубчатое колесо 32 и в силу этого также второй набор зубчатых колес 54 планетарной передачи должны вращаться. За счет отсутствия подачи мощности в первую и вторую электрические машины 14 и 16, соответственно, первое и второе внутренние кольца 22 и 28, соответственно, которые соединены с соответствующим первым и вторым ротором 24 и 30 электрических машин 14 и 16, соответственно, должны свободно вращаться, так что крутящий момент не поглощается посредством соответствующих внутренних колец 22 и 28. Первое и второе соединительные устройства 56 и 58, соответственно, отсоединяются и в силу этого не приводятся в действие. Таким образом, крутящий момент не передается из двигателя 4 внутреннего сгорания на солнечное зубчатое колесо 26 первой планетарной передачи 10 или в водило 51 зубчатых колес планетарной передачи для второй планетарной передачи 12. Соединительный механизм 96 между первым главным валом 34 и выходным валом 20 отсоединен, так что первый главный вал 34 и выходной вал 20 могут вращаться свободно друг относительно друга. Поскольку солнечное зубчатое колесо 26 первой планетарной передачи, водило 51 зубчатых колес планетарной передачи для второй планетарной передачи 12 и выходной вал 20 коробки 2 передач на этой ступени остановлены, промежуточный вал 18 также остановлен. На первой ступени, четвертое зубчатое колесо 82 и третье зубчатое колесо 76 соединяются с промежуточным валом 18 посредством четвертого и третьего соединительных элементов 90 и 88, соответственно. Первое зубчатое колесо 64 и второе зубчатое колесо 70 отсоединяются от промежуточного вала 18. Таким образом, первому зубчатому колесу 64 и второму зубчатому колесу 70 разрешается свободно вращаться относительно промежуточного вала 18. Пятое зубчатое колесо 92 пятой зубчатой пары 21 стопорится на промежуточном валу 18 посредством пятого соединительного элемента 93.
Чтобы начинать вращение выходного вала 20 коробки 2 передач для цели приведения в движение транспортного средства 1, четвертая сателлитная шестерня 80 и четвертое зубчатое колесо 82 на промежуточном валу 18 должны переводиться в состояние вращения. Это достигается посредством принудительного вращения второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи. Когда второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи вращается, второй главный вал 36 также должен вращаться, и в силу этого четвертая сателлитная шестерня 80, которая расположена на втором главном валу 36, также вращается. Второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи принудительно вращается посредством управления второй внутренней коронной шестерней 28 посредством второй электрической машины 16. Посредством приведения в действие второй электрической машины 16 и управления двигателем 4 внутреннего сгорания на подходящей скорости вращения двигателя, транспортное средство 1 начинает двигаться, когда второй главный вал 36 начинает вращаться. Когда второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 достигают идентичной скорости вращения, второе солнечное зубчатое колесо 32 стопорится посредством второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи с использованием второго соединительного устройства 58. Как указанно выше, второе соединительное устройство 58 предпочтительно адаптировано таким образом, что второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи механически зацепляются между собой. Альтернативно, второе соединительное устройство 58 может быть адаптировано в качестве тормоза проскальзывания или многодисковой муфты, которая плавно соединяет второе солнечное зубчатое колесо 32 со вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи. Когда второе солнечное зубчатое колесо 32 соединено со вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи должно вращаться со скоростью вращения, идентичной скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания. Таким образом, крутящий момент, сформированный посредством двигателя 4 внутреннего сгорания, передается на выходной вал 20 коробки 2 передач через четвертую сателлитную шестерню 80, четвертое зубчатое колесо 82 на промежуточном валу 18, пятое зубчатое колесо 92 на промежуточном валу 18 и шестое зубчатое колесо 94 на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 в силу этого начинает трогаться с места и приводиться в движение посредством первой передачи.
Каждая из первой, второй, третьей и четвертой зубчатых пар 60, 66, 72, 78 имеет передаточное отношение, которое адаптировано к требуемым характеристикам приведения в движение транспортного средства 1. Согласно примерному варианту осуществления, показанному на фиг.2, четвертая зубчатая пара 78 имеет наибольшее передаточное отношение по сравнению с первой, второй и третьей зубчатыми парами 60, 66, 72, что приводит к соединению четвертой зубчатой пары 78, когда низшая передача зацепляется. Вторая зубчатая пара 66 передает, аналогично четвертой зубчатой паре 78, крутящий момент между вторым главным валом 36 и промежуточным валом 18 и вместо этого может обеспечиваться наибольшим передаточным отношением, по сравнению с другими зубчатыми парами 60, 72, 78, по причине чего в таком варианте осуществления вторая зубчатая пара 66 может соединяться, когда низшая передача зацепляется.
Когда промежуточный вал 18 принудительно вращается посредством четвертого зубчатого колеса 82 на промежуточном валу 18, третье зубчатое колесо 76 на промежуточном валу 18 также должно вращаться. Таким образом, промежуточный вал 18 управляет третьим зубчатым колесом 76, которое, в свою очередь, управляет третьей сателлитной шестерней 74 на первом главном валу 34. Когда первый главный вал 34 вращается, первое солнечное зубчатое колесо 26 также должно вращаться, и за счет этого, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и в силу этого от скорости вращения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи, оно заставляет первую внутреннюю коронную шестерню 22 и первый ротор 24 первой электрической машины 14 вращаться. В силу этого можно обеспечивать возможность первой электрической машине 14 работать в качестве генератора для того, чтобы подавать мощность в устройство 46 накопления энергии и/или подавать мощность во вторую электрическую машину 16. Также вторая электрическая машина 16 может работать в качестве генератора. Альтернативно, первая электрическая машина 14 может выдавать ввод крутящего момента посредством устройства 48 управления, управляющего первой электрической машиной 14, чтобы предоставлять крутящий момент приведения в движение.
Чтобы переключать передачи с первой передачи на вторую передачу, стопорение между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи должно прекращаться, что достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов преобладает во второй планетарной передаче 12. Затем, второе соединительное устройство 58 управляется таким образом, что оно отсоединяет второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи друг от друга. Вторая передача соединена, посредством устройства 48 управления, управляющего двигателем 4 внутреннего сгорания таким образом, что синхронная скорость вращения возникает между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и первым солнечным зубчатым колесом 26, чтобы достигать стопорения между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и первым солнечным зубчатым колесом 26. Это достигается посредством управления первым соединительным устройством 56 таким образом, что первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 механически соединяются между собой. Альтернативно, первое соединительное устройство 56 может быть адаптировано в качестве тормоза проскальзывания или многодисковой муфты, которая плавно соединяет первое солнечное зубчатое колесо 26 с первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и второй и первой электрической машиной 14 и 16, соответственно, может выполняться мягкий и бесперебойный переход с первой передачи на вторую передачу.
Первый главный вал 34 теперь вращается под управлением посредством выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и первый главный вал 34 теперь управляет третьей сателлитной шестерней 74. Таким образом, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи управляет третьей сателлитной шестерней 74 через первое солнечное зубчатое колесо 26 и первый главный вал 34. Поскольку третье зубчатое колесо 76 находится в зацеплении с третьей сателлитной шестерней 74 и соединено с промежуточным валом 18, третье зубчатое колесо 76 должно управлять промежуточным валом 18, который, в свою очередь, управляет пятым зубчатым колесом 92 на промежуточном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92, в свою очередь, управляет выходным валом 20 коробки 2 передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 теперь управляется посредством второй передачи.
Когда промежуточный вал 18 принудительно вращается посредством третьего зубчатого колеса 76, четвертое зубчатое колесо 82 также должно вращаться. Таким образом, промежуточный вал 18 управляет четвертым зубчатым колесом 82, которое, в свою очередь, управляет четвертой сателлитной шестерней 80 на втором главном валу 36. Когда второй главный вал 36 вращается, второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи также должно вращаться, и за счет этого, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и в силу этого от скорости вращения в первом водиле 50 зубчатых колес планетарной передачи, оно заставляет вторую внутреннюю коронную шестерню 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16 вращаться. В силу этого можно обеспечивать возможность второй электрической машине 16 работать в качестве генератора для того, чтобы подавать мощность в устройство 46 накопления энергии и/или подавать мощность в первую электрическую машину 14. Вторая электрическая машина 16 также может выдавать ввод крутящего момента посредством устройства 48 управления, управляющего второй электрической машиной 16, чтобы предоставлять тяговый крутящий момент.
Чтобы переключаться со второй передачи на третью передачу, четвертое зубчатое колесо 82 на промежуточном валу 18 должно отсоединяться от промежуточного вала 18 посредством четвертого соединительного элемента 90, так что четвертое зубчатое колесо 82 может свободно вращаться относительно промежуточного вала 18. Затем, промежуточный вал 18 соединен со вторым зубчатым колесом 70 на промежуточном валу 18 через второй соединительный элемент 86. Чтобы достигать соединения промежуточного вала 18 и второго зубчатого колеса 70 на промежуточном валу 18, предпочтительно вторая электрическая машина 16 управляется таким образом, что синхронная скорость вращения возникает между промежуточным валом 18 и вторым зубчатым колесом 70 на промежуточном валу 18. Синхронная скорость вращения может определяться посредством измерения скорости вращения во втором роторе 30 во второй электрической машине 16 и посредством измерения скорости вращения на выходном валу 20. Таким образом, скорость вращения во втором главном валу 36 и скорость вращения в промежуточном валу 18 могут определяться посредством данных передаточных отношений. Скорость вращения соответствующих валов 18, 36 управляется, и когда синхронная скорость вращения возникает между промежуточным валом 18 и вторым зубчатым колесом 70, промежуточный вал 18 и второе зубчатое колесо 70 соединяются посредством второго соединительного элемента 86.
Чтобы завершать переключение со второй передачи на третью передачу, стопорение между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи должно прекращаться, что достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче 10, после чего первое соединительное устройство 56 управляется таким образом, что оно расцепляет первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи друг от друга. Затем, двигатель 4 внутреннего сгорания управляется таким образом, что синхронная скорость вращения возникает между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, так что второе соединительное устройство 58 может зацепляться, чтобы за счет этого соединять второе солнечное зубчатое колесо 32 со вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи через соединительную втулку 57. Посредством синхронизации управления двигателем внутреннего сгорания 4 и второй и первой электрической машиной 14 и 16, соответственно, может выполняться мягкий и бесперебойный переход со второй на третью передачу.
Третье зубчатое колесо 76 отсоединяется посредством управления первой электрической машиной 14 таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента возникает между промежуточным валом 18 и третьим зубчатым колесом 76. Когда возникает состояние по существу нулевого крутящего момента, третье зубчатое колесо 76 отсоединяется от промежуточного вала 18 посредством управления третьим соединительным элементом 88 таким образом, что он высвобождает третье зубчатое колесо 76 от промежуточного вала 18. Затем, первая электрическая машина 14 управляется таким образом, что синхронная скорость вращения возникает между промежуточным валом 18 и первым зубчатым колесом 64. Когда возникает синхронная скорость вращения, первое зубчатое колесо 64 соединяется с промежуточным валом 18 посредством управления первым соединительным элементом 84 таким образом, что он соединяет первое зубчатое колесо 64 на промежуточном валу 18. Синхронная скорость вращения может определяться, поскольку скорость вращения первого ротора 24 в первой электрической машине 14 измеряется, и скорость вращения выходного вала 20 измеряется, после чего скорости вращения валов 18, 34 управляются таким образом, что возникает синхронная скорость вращения двигателя. Таким образом, скорость вращения первого главного вала 34 и скорость вращения промежуточного вала 18 могут определяться посредством данных передаточных отношений.
Второй главный вал 36 теперь вращается со скоростью вращения, идентичной скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и второй главный вал 36 теперь управляет второй сателлитной шестерней 68 через второй главный вал 36. Поскольку второе зубчатое колесо 70 находится в зацеплении со второй сателлитной шестерней 68 и соединено с промежуточным валом 18, второе зубчатое колесо 70 должно управлять промежуточным валом 18, который, в свою очередь, управляет пятым зубчатым колесом 92 на промежуточном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92, в свою очередь, управляет выходным валом 20 коробки 2 передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 теперь приводится в движение на третьей передаче.
Когда промежуточный вал 18 принудительно вращается посредством второго зубчатого колеса 70 на промежуточном валу 18, первое зубчатое колесо 64 на промежуточном валу 18 также должно вращаться. Таким образом, промежуточный вал 18 управляет первым зубчатым колесом 64, которое, в свою очередь, управляет первой сателлитной шестерней 62 на первом главном валу 34. Когда первый главный вал 34 вращается, первое солнечное зубчатое колесо 26 также должно вращаться, и за счет этого, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и в силу этого от скорости вращения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи, оно заставляет первую внутреннюю коронную шестерню 22 и первый ротор 24 второй электрической машины 16 вращаться. В силу этого можно обеспечивать возможность первой электрической машине 14 работать в качестве генератора для того, чтобы подавать мощность в устройство 46 накопления энергии и/или подавать мощность во вторую электрическую машину 16. Альтернативно, первая электрическая машина 14 может выдавать ввод крутящего момента посредством устройства 48 управления, управляющего первой электрической машиной 14, чтобы предоставлять крутящий момент приведения в движение.
Чтобы завершать переключение передач с третьей передачи на четвертую передачу, стопорение между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи должно прекращаться, что достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов превалирует во второй планетарной передаче 12, после чего второе соединительное устройство 58 управляется таким образом, что оно расцепляет второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи друг от друга. Четвертая передача затем соединяется посредством устройства 48 управления, управляющего двигателем 4 внутреннего сгорания таким образом, что синхронная скорость вращения возникает между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и первым солнечным зубчатым колесом 26, чтобы достигать стопорения между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и первым солнечным зубчатым колесом 26. Это достигается посредством управления первым соединительным устройством 56 таким образом, что первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 механически соединяются между собой. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и второй и первой электрической машиной 14 и 16 может выполняться мягкий и бесперебойный переход с третьей передачи на четвертую передачу.
Первый главный вал 34 теперь вращается и управляется посредством выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и первый главный вал 34 теперь управляет первой сателлитной шестерней 62. Таким образом, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи управляет первой сателлитной шестерней 62 через первое солнечное зубчатое колесо 26 и первый главный вал 34. Поскольку первое зубчатое колесо 64 находится в зацеплении с первой сателлитной шестерней 62 и соединено с промежуточным валом 18, первое зубчатое колесо 64 должно управлять промежуточным валом 18, который, в свою очередь, управляет пятым зубчатым колесом 92 на промежуточном валу 18. Пятое зубчатое колесо 92, в свою очередь, управляет выходным валом 20 коробки 2 передач через шестое зубчатое колесо 94, которое расположено на выходном валу 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 теперь приводится в движение на четвертой передаче.
Когда промежуточный вал 18 принудительно вращается посредством первого зубчатого колеса 64, второе зубчатое колесо 70 также должно вращаться. Таким образом, промежуточный вал 18 управляет вторым зубчатым колесом 70, которое, в свою очередь, управляет второй сателлитной шестерней 68 на втором главном валу 36. Когда второй главный вал 36 должен вращаться, второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи также должно вращаться, и за счет этого, в зависимости от скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и в силу этого от скорости вращения в первом водиле 50 зубчатых колес планетарной передачи, оно заставляет вторую внутреннюю коронную шестерню 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16 вращаться. В силу этого можно обеспечивать возможность второй электрической машине 16 работать в качестве генератора для того, чтобы подавать мощность в устройство 46 накопления энергии и/или подавать мощность в первую электрическую машину 14. Вторая электрическая машина 16 также может выдавать ввод крутящего момента посредством устройства 48 управления, управляющего второй электрической машиной 16, чтобы предоставлять тяговый крутящий момент.
Чтобы переключать передачи с четвертой передачи на пятую передачу, первое зубчатое колесо 64 должно расцепляться от промежуточного вала 18, так что четвертая передача расцепляется. Это достигается посредством управления двигателем 4 внутреннего сгорания и первой электрической машиной 14 таким образом, что первое зубчатое колесо 64 переводится в состояние по существу нулевого крутящего момента относительно промежуточного вала 18. Когда возникает состояние по существу нулевого крутящего момента, первый соединительный элемент 84 расцепляется, так что первое зубчатое колесо 64 отсоединяется от промежуточного вала 18.
Затем, скорость вращения первого главного вала 34 синхронизируется со скоростью вращения выходного вала 20, после чего соединительный механизм 96 управляется таким образом, что он соединяет первый главный вал 34 с выходным валом 20.
Затем, двигатель 4 внутреннего сгорания и первая электрическая машина 14 управляются таким образом, что тяговый крутящий момент возникает через первый главный вал 34 и через соединительный механизм 96 и далее на выходной вал 20. Посредством уменьшения крутящего момента из второй электрической машины 16 пятый соединительный элемент 93 может переводиться в состояние по существу нулевого крутящего момента относительно промежуточного вала 18. Когда возникает состояние по существу нулевого крутящего момента, пятый соединительный элемент 93 расцепляется, так что пятое зубчатое колесо 92 пятой зубчатой пары 21 отсоединяется от промежуточного вала 18.
Затем, посредством второй электрической машины 16, скорость вращения промежуточного вала 18 синхронизируется со скоростью вращения третьего зубчатого колеса 76, после чего третий соединительный элемент 88 управляется таким образом, что он соединяет третье зубчатое колесо 76 с промежуточным валом 18. Когда это соединение завершено, тяговый крутящий момент может совместно использоваться между двигателем 4 внутреннего сгорания, первой электрической машиной 14 и второй электрической машиной 16. Затем, равновесие крутящих моментов создается в первой планетарной передаче 10, после чего первое соединительное устройство 56 отсоединяет первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 друг от друга. В завершение, второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи синхронизировано по скорости вращения со вторым солнечным зубчатым колесом 32, после чего второе соединительное устройство 58 соединяет второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 между собой.
Второй главный вал 36 теперь вращается под управлением выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и второй главный вал 36 управляет второй сателлитной шестерней 68. Поскольку второе зубчатое колесо 70 находится в зацеплении со второй сателлитной шестерней 68 и соединено с промежуточным валом 18 через второй соединительный элемент 86, второе зубчатое колесо 70 должно управлять промежуточным валом 18, который, в свою очередь, управляет третьим зубчатым колесом 76 на промежуточном валу 18. Третье зубчатое колесо 76, в свою очередь, управляет первым главным валом 34 через третью сателлитную шестерню 74, и выходной вал 20 коробки 2 передач в силу этого управляется через соединительный механизм 96, который соединяет первый главный вал 34 и выходной вал 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 теперь приводится в движение на пятой передаче.
Чтобы переключать передачи с пятой передачи на шестую передачу, стопорение между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи должно прекращаться, что достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче 12, после чего второе соединительное устройство 58 управляется таким образом, что оно отсоединяет второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи друг от друга. Шестая передача затем соединяется посредством устройства 48 управления, управляющего двигателем 4 внутреннего сгорания таким образом, что синхронная скорость вращения возникает между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и первым солнечным зубчатым колесом 26, чтобы достигать стопорения между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и первым солнечным зубчатым колесом 26. Это достигается посредством управления первым соединительным устройством 56 таким образом, что первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 механически соединяются между собой. Посредством синхронизации управления двигателем 4 внутреннего сгорания и второй и первой электрической машиной 14 и 16, соответственно, может выполняться мягкий и бесперебойный переход с пятой на шестую передачу.
Первый главный вал 34 теперь вращается под управлением выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, после чего первый главный вал 34 управляет выходным валом 20 коробки 2 передач через соединительный механизм 96, который соединяет первый главный вал 34 и выходной вал 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 теперь приводится в движение на шестой передаче.
Чтобы переключаться с шестой на седьмую передачу, третье зубчатое колесо 76 на промежуточном валу 18 должно сначала отсоединяться от промежуточного вала 18 посредством третьего соединительного элемента 88, так что третье зубчатое колесо 76 может вращаться свободно относительно промежуточного вала 18. Затем, промежуточный вал 18 соединяется с первым зубчатым колесом 64 на промежуточном валу 18 через первый соединительный элемент 84. Когда промежуточный вал 18 и первое зубчатое колесо 64 на промежуточном валу 18 имеют синхронную скорость вращения, первый соединительный элемент 84 управляется таким образом, что первое зубчатое колесо 64 и промежуточный вал 18 соединяются.
Чтобы завершать переключение с шестой передачи на седьмую передачу, стопорение между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи должно прекращаться, что достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче 10, после чего первое соединительное устройство 56 управляется таким образом, что оно расцепляет первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи друг от друга. Затем, двигатель 4 внутреннего сгорания управляется таким образом, что синхронная скорость вращения возникает между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, так что второе соединительное устройство 58 может зацепляться, чтобы за счет этого соединять второе солнечное зубчатое колесо 32 со вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи через соединительную втулку 57. Посредством синхронизации управления двигателем внутреннего сгорания 4 и второй и первой электрической машиной 14 и 16, соответственно, может выполняться мягкий и бесперебойный переход с шестой на седьмую передачу.
Второй главный вал 36 теперь вращается со скоростью вращения, идентичной скорости вращения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, и второй главный вал 36 управляет второй сателлитной шестерней 68. Поскольку второе зубчатое колесо 70 находится в зацеплении со второй сателлитной шестерней 68 и соединено с промежуточным валом 18, второе зубчатое колесо 70 должно управлять промежуточным валом 18, который, в свою очередь, управляет пятым зубчатым колесом 64 на промежуточном валу 18. Первое зубчатое колесо 64, в свою очередь, управляет первым главным валом 34 через первую сателлитную шестерню 62, и выходной вал 20 коробки 2 передач в силу этого управляется через соединительный механизм 96, который соединяет первый главный вал 34 и выходной вал 20 коробки 2 передач. Транспортное средство 1 теперь приводится в движение на седьмой передаче.
Согласно вышеприведенному варианту осуществления, коробка 2 передач содержит сателлитные шестерни 62, 68, 74, 80 и зубчатые колеса 64, 70, 76, 82, расположенные на главных валах 34, 36 и промежуточном валу 18, соответственно, чтобы передавать скорость вращения и крутящий момент. Тем не менее, можно использовать другой тип трансмиссии, к примеру, цепные и ременные приводы, чтобы передавать скорость вращения и крутящий момент в коробке 2 передач.
Трансмиссионное устройство 19 имеет четыре зубчатых пары 60, 66, 72, 78 согласно примерному варианту осуществления. Тем не менее, трансмиссионное устройство 19 может содержать любое число зубчатых пар.
Фиг.3 иллюстрирует гибридную силовую передачу 3 согласно фиг.2 в упрощенном виде, на котором некоторые компоненты исключены для ясности. G1 на фиг.3 состоит по меньшей мере из одной зубчатой пары, соединенной с первым главным валом 34 и, следовательно, с первой планетарной передачей 10, и зубчатая пара G2 состоит по меньшей мере из одной зубчатой пары, соединенной со вторым главным валом 36 и, следовательно, со второй планетарной передачей 12. Эти зубчатые пары G1, G2 также соединяются с выходным валом 20 через промежуточный вал 18. G1 и G2, соответственно, могут состоять из одной или нескольких зубчатых пар. Зубчатая пара G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, например, может состоять из первой зубчатой пары 60 и/или третьей зубчатой пары 72, как описано на фиг.2. Зубчатая пара G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, например, может состоять из второй зубчатой пары 66 и/или четвертой зубчатой пары 78, как описано на фиг.2. Дополнительно, показана по меньшей мере одна зубчатая пара G3, которая соединена с выходным валом 20 и промежуточным валом 18, причем зубчатая пара может состоять из пятой зубчатой пары 21, описанной на фиг.2. G3 может состоять из одной или нескольких зубчатых пар. Альтернативно, крутящий момент может извлекаться непосредственно из промежуточного вала 18, который в силу этого составляет выходной вал.
Фиг.4 показывает блок-схему последовательности операций, связанную со способом управления гибридной силовой передачей 3 для обеспечения переключения передач без прерывания крутящего момента, содержащей коробку 2 передач с входным валом 8 и выходным валом 20, первую планетарную передачу 10, соединенную с входным валом 8 и первым главным валом 34, вторую планетарную передачу 12, соединенную с первой планетарной передачей 10 и вторым главным валом 36, первую электрическую машину 14, соединенную с первой планетарной передачей 10, вторую электрическую машину 16, соединенную со второй планетарной передачей 12, первую зубчатую пару 60 и третью зубчатую пары 72, расположенные между первым главным валом 34 и промежуточным валом 18, и вторую зубчатую пару 66, расположенную между вторым главным валом 36 и промежуточным валом 18, при этом промежуточный вал 18 соединен с выходным валом 20 через пятую зубчатую пару 21, при этом двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче 10 через входной вал 8, и при этом второй главный вал 36 соединен с водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, расположенным во второй планетарной передаче 12. Первая зубчатая пара 60 содержит первую сателлитную шестерню 62 и первое зубчатое колесо 64 в зацеплении друг с другом, причем первая сателлитная шестерня 62 фиксированным образом расположен с первой планетарной передачей 10 на первом главном валу 34, причем первое зубчатое колесо 64 выполнено с возможностью соединения и отсоединения от промежуточного вала 18. Третья зубчатая пара 72 надлежащим образом содержит третью сателлитную шестерню 74 и третье зубчатое колесо 76 в зацеплении друг с другом, причем третья сателлитная шестерня 74 фиксированным образом расположена с первой планетарной передачей 10 на первом главном валу 34, и причем третье зубчатое колесо 76 выполнено с возможностью соединения и отсоединения от промежуточного вала 18. Вторая зубчатая пара 66 надлежащим образом содержит вторую сателлитную шестерню 68 и второе зубчатое колесо 70 в зацеплении друг с другом, причем вторая сателлитная шестерня 68 фиксированным образом расположена со второй планетарной передачей 12 на втором главном валу 36, и причем второе зубчатое колесо 70 выполнено с возможностью соединения и отсоединения от промежуточного вала 18.
Способ содержит этап a) отсоединения первой зубчатой пары 60. Чтобы отсоединять первую зубчатую пару 60, двигатель 4 внутреннего сгорания и первая электрическая машина 14 управляются таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между первым зубчатым колесом 64 в первой зубчатой паре 60 и промежуточным валом 18. Затем, первый соединительный элемент 84 переключается таким образом, что первое зубчатое колесо 64 и, следовательно, первая зубчатая пара 60, отсоединяется от промежуточного вала 18. Первое зубчатое колесо 64 в силу этого может вращаться свободно относительно промежуточного вала 18, и за счет этого первая зубчатая пара 60 отсоединяется.
Способ также содержит этап b) соединения первой планетарной передачи 10 с выходным валом 20 через соединительный механизм 96, который соединяет первый главный вал 34 с выходным валом 20. Чтобы достигать соединения между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, двигатель 4 внутреннего сгорания управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между первым главным валом 34, соединенным с первой планетарной передачей 10, и выходным валом 20. Затем, соединительный механизм 96 переключается таким образом, что он соединяет первый главный вал 34 и выходной вал 20 и за счет этого соединяет первую планетарную передачу 10 и выходной вал 20.
Способ затем содержит этап c) отсоединения пятой зубчатой пары 21. Чтобы отсоединять пятую зубчатую пару 21, вторая электрическая машина 16 управляется таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между пятой зубчатой парой 21 и промежуточным валом 18, после чего пятый соединительный элемент 93 переключается таким образом, что пятая зубчатая пара 21 отсоединяется от промежуточного вала 18. Пятая зубчатая пара 21 надлежащим образом содержит пятое и шестое зубчатое колесо 92, 94 в зацеплении друг с другом, причем шестое зубчатое колесо 94 фиксированным образом расположено в выходном валу 20, и причем пятое зубчатое колесо 92 расположено таким образом, что оно является соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала 18 через пятый соединительный элемент 93. Таким образом, на этапе c) состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между пятым зубчатым колесом 92 и промежуточным валом 18, после чего пятое зубчатое колесо 92 и, следовательно, пятая зубчатая пара 21, отсоединяется от промежуточного вала 18.
Способ также содержит этап c1) соединения третьей зубчатой пары 72 с промежуточным валом 18. Вторая электрическая машина 16 надлежащим образом управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между промежуточным валом 18 и третьей зубчатой парой 72, после чего третий соединительный элемент 88 переключается таким образом, что он соединяет третью зубчатую пару 72 с промежуточным валом 18. Предпочтительно, синхронная скорость вращения достигается между промежуточным валом 18 и третьим зубчатым колесом 76 в третьей зубчатой паре 72, после чего третий соединительный элемент 88 переключается таким образом, что третье зубчатое колесо 76 соединяется с промежуточным валом 18.
Способ также содержит этап d) передачи крутящего момента, сформированного посредством двигателя 4 внутреннего сгорания, из второй планетарной передачи 12 на промежуточный вал 18 через вторую зубчатую пару 66. Чтобы передавать крутящий момент из второй планетарной передачи 12 на промежуточный вал 18, подвижные части первой планетарной передачи 10 должны отсоединяться, и подвижные части второй планетарной передачи 12 должны соединяться. Первая и/или вторая электрическая машина 14, 16 в силу этого управляется таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче 10, после чего первое соединительное устройство 56 переключается таким образом, что оно отсоединяет первое солнечное зубчатое колесо 26, расположенное в первой планетарной передаче 10, и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи друг от друга. Затем, двигатель 4 внутреннего сгорания управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между вторым солнечным зубчатым колесом 32, расположенным во второй планетарной передаче 12, и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, после чего второе соединительное устройство 58 переключается таким образом, что оно соединяет второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 друг с другом. Вторая планетарная передача 12 в силу этого управляет вторым главным валом 36 и второй сателлитной шестерней 68 во второй зубчатой паре 66. Поскольку второе зубчатое колесо 70 находится в зацеплении со второй сателлитной шестерней 68 и соединено с промежуточным валом 18, второе зубчатое колесо 70 управляет промежуточным валом 18, и, соответственно, крутящий момент передается из второй планетарной передачи 12 на промежуточный вал 18.
Способ также содержит этап e) передачи крутящего момента из промежуточного вала 18 на первый главный вал 34 через третью зубчатую пару 72 и в силу этого его передачи на выходной вал 20. Когда третье зубчатое колесо 76 соединено с промежуточным валом, и вторая планетарная передача 12 управляет промежуточным валом 18, крутящий момент должен передаваться из промежуточного вала 18 на третье зубчатое колесо 76. Поскольку третье зубчатое колесо 76 находится в зацеплении с третьей сателлитной шестерней 74, крутящий момент приведения в движение передается в третью сателлитную шестерню 74. Третья сателлитная шестерня 74 расположена в первом главном валу 34, который соединен с выходным валом 20 через соединительный механизм 96. Таким образом, крутящий момент передается из промежуточного вала 18 на выходной вал 20 через третью зубчатую пару 72.
Этапы способа a)-e) надлежащим образом выполняются в хронологическом порядке.
Согласно изобретению, предоставляется компьютерная программа P, сохраненная в устройстве 48 управления и/или компьютере 53, которая может содержать процедуры для управления гибридной силовой передачей 3 согласно настоящему изобретению.
Программа P может сохраняться в исполняемом виде или в сжатом виде в запоминающем устройстве M и/или в оперативном запоминающем устройстве R.
Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему программный код, сохраненный на носителе, считываемом посредством компьютера, чтобы осуществлять этапы способа, указываемые выше, когда указанный программный код выполняется в устройстве 48 управления или в другом компьютере 53, соединенном с устройством 48 управления. Указанный программный код может сохраняться энергонезависимым способом на указанном носителе, считываемом посредством компьютера 53.
Компоненты и признаки, указанные выше, в пределах изобретения могут комбинироваться между указываемыми различными вариантами осуществления.
Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. В способе управления гибридной силовой передачей отсоединяют первую зубчатую пару; соединяют первую планетарную передачу с выходным валом через соединительный механизм, который соединяет первый главный вал с выходным валом. Затем отсоединяют пятую зубчатую пару. Далее передают крутящий момент, сформированный посредством двигателя внутреннего сгорания, от второй планетарной передачи на промежуточный вал через вторую зубчатую пару и передают крутящий момент от промежуточного вала на выходной вал через третью зубчатую пару. Обеспечивается беспрерывная передача крутящего момента при переключении передач. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Способ управления гибридной силовой передачей (3) для обеспечения переключения передач без прерывания крутящего момента, содержащей коробку (2) передач с входным валом (8) и выходным валом (20); первую планетарную передачу (10), соединенную с входным валом (8) и первым главным валом (34); вторую планетарную передачу (12), соединенную с первой планетарной передачей (10) и вторым главным валом (36); первую электрическую машину (14), соединенную с первой планетарной передачей (10); вторую электрическую машину (16), соединенную со второй планетарной передачей (12); первую зубчатую пару (60) и третью зубчатую пару (72), расположенные между первым главным валом (34) и промежуточным валом (18); и вторую зубчатую пару (66), расположенную между вторым главным валом (36) и промежуточным валом (18), при этом промежуточный вал (18) соединен с выходным валом (20) через пятую зубчатую пару (21), при этом двигатель (4) внутреннего сгорания через входной вал (8) соединен с первым водилом (50) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче (10), а второй главный вал (36) соединен с водилом (51) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным во второй планетарной передаче (12), отличающийся тем, что он включает этапы, на которых:
a) отсоединяют первую зубчатую пару (60);
b) соединяют первую планетарную передачу (10) с выходным валом (20) через соединительный механизм (96), который соединяет первый главный вал (34) с выходным валом (20);
c) отсоединяют пятую зубчатую пару (21);
d) передают крутящий момент, сформированный посредством двигателя (4) внутреннего сгорания, от второй планетарной передачи (12) на промежуточный вал (18) через вторую зубчатую пару (66); и
e) передают крутящий момент от промежуточного вала (18) на выходной вал (20) через третью зубчатую пару (72).
2. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что этап a) содержит этап, на котором управляют двигателем (4) внутреннего сгорания и первой электрической машиной (14) таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между первой зубчатой парой (60) и промежуточным валом (18), после чего первый соединительный элемент (84) переключают таким образом, что первая зубчатая пара (60) отсоединяется от промежуточного вала (18).
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что этап b) содержит этап, на котором управляют двигателем (4) внутреннего сгорания и/или первой электрической машиной (14) таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между первым главным валом (34) и выходным валом (20), после чего первый соединительный механизм (96) переключают таким образом, что он соединяет первый главный вал (34) и выходной вал (20).
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что этап c) содержит этап, на котором управляют второй электрической машиной (16) таким образом, что состояние по существу нулевого крутящего момента достигается между пятой зубчатой парой (21) и промежуточным валом (18), после чего пятый соединительный элемент (93) переключают таким образом, что пятая зубчатая пара (21) отсоединяется от промежуточного вала (18).
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит дополнительный этап c1) перед этапом d), на котором соединяют третью зубчатую пару (72) с промежуточным валом (18).
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что этап c1) содержит этап, на котором управляют второй электрической машиной (16) таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между промежуточным валом (18) и третьей зубчатой парой (72), после чего третий соединительный элемент (88) переключают таким образом, что он соединяет третью зубчатую пару (72) с промежуточным валом (18).
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что этап d) содержит этап, на котором управляют первой и/или второй электрической машиной (14; 16) таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче (10), после чего первый соединительный элемент (56) переключают таким образом, что он отсоединяет солнечное зубчатое колесо (26), расположенное в первой планетарной передаче (10), и первое водило (50) зубчатых колес планетарной передачи друг от друга.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что этап d) также содержит этап, на котором управляют двигателем (4) внутреннего сгорания таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между вторым солнечным зубчатым колесом (32), расположенным во второй планетарной передаче (12), и вторым водилом (51) зубчатых колес планетарной передачи, после чего второе соединительное устройство (58) переключают таким образом, что оно соединяет второе водило (51) зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо (32) друг с другом.
9. Транспортное средство, содержащее гибридную трансмиссию (3), содержащую коробку (2) передач с входным валом (8) и выходным валом (20); первую планетарную передачу (10), соединенную с входным валом (8) и первым главным валом (34); вторую планетарную передачу (12), соединенную с первой планетарной передачей (10) и вторым главным валом (36); первую электрическую машину (14), соединенную с первой планетарной передачей (10); вторую электрическую машину (16), соединенную со второй планетарной передачей (12); первую зубчатую пару (60) и третью зубчатую пару (72), расположенные между первым главным валом (34) и промежуточным валом (18); и вторую зубчатую пару (66), расположенную между вторым главным валом (36) и промежуточным валом (18), при этом промежуточный вал (18) соединен с выходным валом (20) через пятую зубчатую пару (21), при этом двигатель (4) внутреннего сгорания через входной вал (8) соединен с первым водилом (50) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче (10), а второй главный вал (36) соединен со вторым водилом (51) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным во второй планетарной передаче (12), отличающееся тем, что гибридная силовая передача (3) выполнена с возможностью управления согласно способу по любому из пп. 1-8.
10. Электронное устройство управления гибридной силовой передачей, содержащее код компьютерной программы для того, чтобы заставлять упомянутое устройство управления выполнять этапы способа по любому из пп. 1-8.
| US 2003166429 A1, 04.09.2003 | |||
| US 2008245167 A1, 09.10.2008 | |||
| US 2009320629 A1, 31.12.2009. |
