ГИБРИДНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ПРИВОДОМ НА ЧЕТЫРЕ КОЛЕСА Российский патент 2019 года по МПК B60K6/40 B60K17/344 B60K6/442 B60K6/52 B60L50/16 

Область техники

Варианты осуществления настоящего раскрытия сущности относятся к области техники гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса, в котором первичный движитель включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электромотор-генератор, и в котором как передняя колесная пара, так и задняя колесная пара снабжаются мощностью.

Уровень техники

Пример этого вида гибридного транспортного средства описывается в JP-A-2016-2772. В гибридном транспортном средстве, показанном на фиг. 1 в JP-A-2016-2772, двигатель, задний приводной электромотор и трансмиссия размещается в порядке с передней стороны транспортного средства. Задний карданный вал соединяется с трансмиссией, и задние колеса приводятся в движение посредством двигателя. Передний приводной электромотор располагается на впускной стороне двигателя, и передний приводной электромотор соединяется с передним колесом через трансмиссию. В гибридном транспортном средстве, показанном на фиг. 1 в JP-A-2016-2772, раздаточная коробка и передний карданный вал не предоставляются, и в силу этого, приводной электромотор, трансмиссия, электромотор-генератор, приводимый в действие посредством двигателя, могут устанавливаться в гибридном транспортном средстве без помех.

Гибридное транспортное средство, показанное на фиг. 1 в JP-A-2016-2772, представляет собой гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса, в котором передние колеса приводятся в движение посредством переднего приводного электромотора, расположенного рядом с двигателем в направлении, параллельном ведущим валам передних колес. В гибридном транспортном средстве этого вида, блок переднего дифференциала размещается между правым передним колесом и левым передним колесом таким образом, чтобы обеспечивать возможность правому переднему колесу и левому переднему колесу вращаться относительно друг друга во время поворота. Тем не менее, если блок переднего дифференциала располагается в центре по ширине транспортного средства, чтобы минимизировать разность длин левого и правого ведущих валов, блок переднего дифференциала может создавать помехи двигателю. Таким образом, в гибридном транспортном средстве, показанном на фиг. 1 на фиг. 1 в JP-A-2016-2772, передний дифференциал располагается на стороне передних колес в дополнение к переднему приводному электромотору. В гибридном транспортном средстве, показанном на фиг. 1 в JP-A-2016-2772, в силу этого передний приводной электромотор, блок переднего дифференциала, трансмиссионный механизм, соединяющий передний приводной электромотор с передним дифференциалом, и т.д. должны уменьшаться по размерам. Следовательно, рабочие характеристики приведения в движение гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса могут ограничиваться. Помимо этого, поскольку передний приводной электромотор и трансмиссионный механизм размещаются рядом с двигателем в направлении ширины, вес с передней стороны гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса может быть большим, чем вес с задней стороны. Таким образом, в гибридном транспортном средстве с приводом на четыре колеса позиция центра тяжести может отклоняться к передней стороне. Как результат, могут ухудшаться устойчивость при движении и поворачиваемость.

Сущность изобретения

Аспекты вариантов осуществления настоящего раскрытия сущности задуманы с учетом вышеприведенных технических проблем, и в силу этого цель настоящего раскрытия сущности заключается в том, чтобы предоставлять гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса, в котором все колеса приводятся в движение посредством двигателя, и в котором уменьшается пространственное ограничение на размещение переднего электромотора для приведения в движение передней пары колес.

Настоящее раскрытие сущности относится к гибридному транспортному средству с приводом на четыре колеса, содержащему первую пару ведущих колес, расположенных на передней стороне или на задней стороне кузова транспортного средства, и вторую пару ведущих колес, расположенных на другой стороне кузова транспортного средства. Чтобы достигать вышеописанной цели, согласно варианту осуществления настоящего раскрытия сущности, гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса содержит: двигатель, расположенный на стороне первой пары ведущих колес; первый электромотор, который формирует крутящий момент, который должен добавляться в выходной крутящий момент двигателя; выхлопную трубу для выпуска выхлопного газа двигателя из задней стороны кузова транспортного средства; первый карданный вал, который доставляет выходную мощность двигателя на вторую пару ведущих колес; раздаточную коробку, которая распределяет выходную мощность двигателя на первую пару ведущих колес; второй карданный вал, который доставляет движущую силу из раздаточной коробки на первую пару ведущих колес; и второй электромотор, имеющий функцию генерирования, который прикладывает крутящий момент к первой паре ведущих колес, и к которому прикладывается крутящий момент первой пары ведущих колес. В частности, второй карданный вал размещается на другой стороне от выхлопной трубы в направлении ширины кузова транспортного средства через первый карданный вал, и второй электромотор соединяется со вторым карданным валом.

В неограничивающем варианте осуществления, гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса дополнительно может содержать трансмиссионное устройство, которое соединяет второй электромотор со вторым карданным валом с возможностью передачи крутящего момента.

В неограничивающем варианте осуществления, трансмиссионное устройство может включать в себя редукторное устройство, которое уменьшает скорость вращения второго карданного вала ниже скорости вращения второго электромотора.

В неограничивающем варианте осуществления, трансмиссионное устройство может содержать зацепляющее устройство, которое избирательно прерывает передачу крутящего момента между вторым электромотором и вторым карданным валом.

В неограничивающем варианте осуществления, второй карданный вал может проходить в продольном направлении кузова транспортного средства. Второй карданный вал может содержать первый конец, расположенный на стороне первой пары ведущих колес, и второй конец, расположенный на другой стороне первого конца в продольном направлении кузова транспортного средства. Второй электромотор или второй электромотор и трансмиссионное устройство могут располагаться на второй торцевой стороне.

В неограничивающем варианте осуществления, первая пара ведущих колес может представлять собой пару передних колес, и вторая пара колес может представлять собой пару задних колес.

В неограничивающем варианте осуществления, гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса дополнительно может содержать трансмиссию, которая соединяется со стороной выходного вала двигателя. Трансмиссия может содержать муфту, которая зацепляется, чтобы передавать крутящий момент, и которая расцепляется, чтобы прерывать передачу крутящего момента.

В неограничивающем варианте осуществления, первый электромотор может располагаться на стороне входного вала трансмиссии коаксиально с двигателем, и раздаточная коробка может соединяться со стороной выходного вала трансмиссии.

В неограничивающем варианте осуществления, второй электромотор может быть расположен ближе ко второй паре колес, чем раздаточная коробка.

В неограничивающем варианте осуществления, первый электромотор может иметь функцию генерирования.

Таким образом, согласно варианту осуществления настоящего раскрытия сущности, второй электромотор соединяется со вторым карданным валом для передачи крутящего момента между раздаточной коробкой на первую пару ведущих колес. В частности, второй электромотор размещается вместе со вторым карданным валом на другой стороне выхлопной трубы через первый карданный вал. Согласно варианту осуществления, в силу этого второй электромотор может размещаться с использованием доступного пространства на другой стороне выхлопной трубы через первый карданный вал. Другими словами, гибридное транспортное средство с двумя электромоторами может формироваться без значительной модификации гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса.

Согласно варианту осуществления, в котором трансмиссионное устройство, соединяющее второй электромотор со вторым карданным валом, выполнено с возможностью служить в качестве редукторного устройства, электромотор с низким крутящим моментом/высокой скоростью вращения может использоваться в качестве второго электромотора. Таким образом, второй электромотор может уменьшаться по размерам, чтобы легко входить в кузов транспортного средства, чтобы формировать гибридное транспортное средство с двумя электромоторами, даже если доступное пространство на другой стороне выхлопной трубы через первый карданный вал является небольшим.

При приведении в движение транспортного средства посредством двигателя либо посредством двигателя и первого электромотора, второй электромотор не должен пассивно вращаться посредством расцепления зацепляющего устройства трансмиссионного устройства, чтобы отсоединять второй электромотор от второго карданного вала. По этой причине, могут уменьшаться потери мощности, получающиеся в результате пассивного вращения второго электромотора.

Согласно варианту осуществления, в котором второй электромотор располагается на второй торцевой стороне второго карданного вала, второй карданный вал и второй электромотор могут смещаться друг от друга в направлении длины второго карданного вала. По этой причине, диаметр второго карданного вала не должен ограничиваться посредством второго электромотора, и в силу этого может поддерживаться достаточная толщина второго карданного вала.

Согласно варианту осуществления, в котором выходная мощность двигателя доставляется на задние колеса через первый карданный вал и на передние колеса посредством раздаточной коробки и второго карданного вала, вертикальная сила на передних колесах или ограничение скольжения передних колес во время замедления транспортного средства. По этой причине, второму электромотору разрешается эффективно рекуперировать электричество.

Согласно варианту осуществления, в котором трансмиссия, имеющая муфту, располагается между двигателем или первым электромотором и первым карданным валом, последовательный режим может устанавливаться посредством вращения первого электромотора посредством двигателя, чтобы служить в качестве генератора при работе второго электромотора в качестве электромотора посредством подачи электричества, вырабатываемого посредством первого электромотора. Таким образом, выбор рабочего режима транспортного средства может увеличиваться, чтобы включать в себя, например, режим запуска двигателя, в котором двигатель запускается посредством первого электромотора.

Помимо этого, пространство для второго электромотора может увеличиваться посредством размещения второго электромотора ближе к задней колесной паре, чем раздаточная коробка и трансмиссия. По этой причине, больший электромотор может использоваться в качестве второго электромотора.

Краткое описание чертежей

Признаки, аспекты и преимущества примерных вариантов осуществления настоящего изобретения должны лучше пониматься со ссылкой на нижеприведенное описание и прилагаемые чертежи, которые не должны ограничивать изобретение каким-либо образом. На чертежах:

Фиг. 1 является схематичной иллюстрацией, показывающей силовую передачу гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса согласно варианту осуществления настоящего раскрытия сущности;

Фиг. 2 является схематичной иллюстрацией, показывающей пример трансмиссионного механизма, соединенного с первым электромотором;

Фиг. 3 является схематичной иллюстрацией, показывающей пример использования трансмиссионного механизма, соединенного с первым электромотором, в качестве устройства деления мощности;

Фиг. 4 является схематичной иллюстрацией, показывающей пример трансмиссионного механизма, соединенного со вторым электромотором;

Фиг. 5 является схематичной иллюстрацией, показывающей пример модификации трансмиссионного механизма, показанного на фиг. 4;

Фиг. 6 является схематичной иллюстрацией, показывающей другой пример модификации трансмиссионного механизма, показанного на фиг. 4;

Фиг. 7 является схематичной иллюстрацией, показывающей пример размещения второго электромотора и трансмиссионного механизма концентрическим образом с передним карданным валом;

Фиг. 8 является схематичной иллюстрацией, показывающей пример размещения второго электромотора и трансмиссионного механизма перед раздаточной коробкой;

Фиг. 9 является блок-схемой, показывающей конструкцию системы управления; и

Фиг. 10 является таблицей, показывающей состояния двигателя, трансмиссии, зацепляющего устройства и электромоторов в каждом рабочем режиме.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Далее поясняются варианты осуществления настоящего раскрытия сущности со ссылкой на прилагаемые чертежи. Обращаясь теперь к фиг. 1, показан пример силовой передачи гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса согласно варианту осуществления настоящего раскрытия сущности. Транспортное средство, показанное на фиг. 1, представляет собой транспортное средство с приводом на четыре колеса на основе FR (т.е. компоновки с задним приводом и передним расположением двигателя). В транспортном средстве, показанном на фиг. 1, двигатель 1 размещается в передней стороне транспортного средства 3, и задние колеса 3 приводятся в движение посредством мощности, вырабатываемой посредством двигателя 1. В частности, двигатель 1 располагается между передними колесами 4 (т.е. приблизительно в центре по ширине транспортного средства) таким образом, что выходной вал (т.е. коленчатый вал, не показан) проходит к задней стороне транспортного средства. В варианте осуществления, соответственно, пара передних колес 4 служит в качестве первой пары ведущих колес, и пара задних колес 3 служит в качестве второй пары ведущих колес.

Трансмиссия 5 в качестве автоматической трансмиссии располагается на стороне выходного вала двигателя 1, и выходной вал двигателя 1 соединяется с входным валом трансмиссии 5. Трансмиссия 5 выполнена с возможностью произвольно изменять отношение скорости вращения входного вала к скорости вращения выходного вала. Например, трансмиссия с зубчатой передачей, в которой ступень зубчатой передачи переключается пошагово, и бесступенчатая трансмиссия, в которой передаточное отношение варьируется непрерывно, могут использоваться в качестве трансмиссии 5. Трансмиссия 5 содержит муфту 6, которая зацепляется, чтобы передавать крутящий момент, и которая расцепляется, чтобы прерывать передачу крутящего момента, за счет этого устанавливая состояние нейтрали.

Таким образом, двигатель 1 и трансмиссия 5 размещаются коаксиально друг другу, и первый электромотор-генератор 7 (в дальнейшем называется просто "первым электромотором") располагается между двигателем 1 и трансмиссией 5 при соединении с выходным валом двигателя 1 или входным валом трансмиссии 5. Первый электромотор 7 используется главным образом для того, чтобы формировать движущий крутящий момент, чтобы приводить в движение транспортное средство, а также формировать крутящий момент при прокручивании двигателя, чтобы запускать двигатель 1. В последовательном гибридном режиме, первый электромотор 7 используется для того, чтобы вырабатывать электричество. В частности, первый электромотор 7 может соединяться с выходным валом двигателя 1 или входным валом трансмиссии 5 не только непосредственно, но также и косвенно через трансмиссионное устройство 8.

Один пример трансмиссионного устройства 8 показан на фиг. 2. В примере, показанном на фиг. 2, планетарный зубчатый механизм 9, выполненный с возможностью служить в качестве редукторного устройства, используется в качестве трансмиссионного устройства 8. Планетарный зубчатый механизм 9 содержит солнечную шестерню 9S, коронную шестерню 9R в качестве шестерни внутреннего зацепления, которая размещается коаксиально вокруг солнечной шестерни 9S, множество сателлитных шестерней, размещенных между солнечной шестерней 9S и коронной шестерней 9R, и водило 9C, который поддерживает сателлитные шестерни вращающимся способом. В планетарном зубчатом механизме 9 солнечная шестерня 9S входит в выходной вал двигателя 1 или входной вал трансмиссии 5, коронная шестерня 9R прикрепляется к стационарному элементу 10, такому как корпус, и водило 9C соединяется с выходным валом двигателя 1 или входным валом трансмиссии 5. С другой стороны, в первом электромоторе 7, ротор 7R входит в выходной вал двигателя 1 или входной вал трансмиссии 5 при соединении с солнечной шестерней 9S, и статор 7S прикрепляется к стационарному элементу 10. В таком примере с использованием планетарного зубчатого механизма 9 в качестве трансмиссионного устройства 8, трансмиссионное устройство 8 и первый электромотор 7 могут размещаться коаксиально с двигателем 1 и трансмиссией 5 таким образом, что силовая передача полностью уменьшается по размерам. В частности, максимальный внешний диаметр силовой передачи может уменьшаться.

Как показано на фиг. 3, планетарный зубчатый механизм 9, используемый в качестве трансмиссионного устройства 8, также может быть выполнен с возможностью служить в качестве устройства деления мощности. В примере, показанном на фиг. 3, планетарный зубчатый механизм с сателлитами одного типа используется в качестве планетарного зубчатого механизма 9. В планетарном зубчатом механизме 9, в частности, солнечная шестерня 9S входит в выходной вал двигателя 1 при соединении с ротором 7R первого электромотора 7, водило 9C соединяется с выходным валом двигателя 1, и коронная шестерня 9R соединяется с входным валом трансмиссии 5. В примере, показанном на фиг. 3, выходная мощность двигателя 1 может быть распределена в первый электромотор 7 и в трансмиссию 5, так что первый электромотор 7 вращается посредством двигателя 1, чтобы вырабатывать электричество, и реактивный крутящий момент первого электромотора 7 может прикладываться к солнечной шестерне 9S. В примере, показанном на фиг. 3, в силу этого скорость вращения двигателя 1 может регулироваться оптимизированным топливоэкономичным способом, и синтезированный крутящий момент из выходного крутящего момента двигателя 1 и реактивного крутящего момента первого электромотора 7 может прикладываться к трансмиссии 5.

В случае прямого соединения первого электромотора 7 с выходным валом двигателя 1 или входным валом трансмиссии 5, ротор 7R первого электромотора 7 может входить непосредственно в выходной вал двигателя 1 или входной вал трансмиссии 5, с тем чтобы вращаться как единое целое с этими валами.

Возвращаясь к фиг. 1, раздаточная коробка 11 располагается на стороне выходного вала трансмиссии 5, чтобы распределять выходную мощность двигателя 1 или выходной крутящий момент трансмиссии 5 на передние колеса 4 и задние колеса 3. Задний карданный вал 12 в качестве первого карданного вала соединяется с выходным элементом (не показан), чтобы доставлять крутящий момент на задние колеса 3, и передний карданный вал 13 в качестве второго карданного вала соединяется с выходным элементом (не показан), чтобы доставлять крутящий момент на передние колеса 4.

Например, обертывающая трансмиссия с использованием цепи или ремня, зубчатого механизма и т.д. может использоваться в качестве раздаточной коробки 11. Помимо этого, механизм привода на четыре колеса с полной нагрузкой, включающий в себя дифференциальный механизм, который обеспечивает возможность дифференциального вращения между передними колесами 4 и задними колесами 3, и ограничительный механизм, который ограничивает дифференциальное вращение между передними колесами 4 и задними колесами 3, и механизм привода на четыре колеса с неполной нагрузкой, который избирательно прерывает передачу крутящего момента на передние колеса 4, также могут использоваться в качестве раздаточной коробки 11.

В частности, задний карданный вал 12 проходит из трансмиссии 5 или раздаточной коробки 11 таким образом, что он соединяется с блоком 14 заднего дифференциала в качестве конечной редукторной шестерни, чтобы распределять крутящий момент на задние колеса 3. С другой стороны, передний карданный вал 13 также проходит из трансмиссии 5 или раздаточной коробки 11 таким образом, что он соединяется с блоком 15 переднего дифференциала в качестве конечной редукторной шестерни, чтобы распределять крутящий момент на передние колеса 4.

Двигатель 1 представляет собой двигатель внутреннего сгорания, чтобы вырабатывать механическую мощность посредством горения воздушно-топливной смеси, к примеру, бензина, содержащий множество цилиндров 16 и выхлопную трубу 17 для выпуска выхлопного газа. Выхлопная труба 17 включает в себя выпускной коллектор, соединенный с цилиндрами 16, и трубу, соединенную с выпускным коллектором, чтобы выпускать выхлопной газ из задней стороны кузова транспортного средства 2. В выхлопной трубе 17, катализатор 18 очистки располагается на стороне впуска, и глушитель 19 располагается на стороне выпуска катализатора 18 очистки.

В частности, двигатель 1 представляет собой рядный двигатель, в котором цилиндры 16 размещаются в ряд, и выхлопная труба 17 соединяется с правой стороной или левой стороной двигателя 1. Как проиллюстрировано на фиг. 1, выхлопная труба 17 проходит назад на правой стороне или левой стороне в кузове 2 транспортного средства. С другой стороны, передний карданный вал 13 проходит на другой стороне выхлопной трубы 17 в направлении ширины кузова 2 транспортного средства через двигатель 1 и трансмиссию 5. Выхлопная труба 17, передний карданный вал 13, трансмиссия 5, раздаточная коробка 11, задний карданный вал 12 и т.д. размещаются под панелью настила днища (не показана).

Второй электромотор-генератор 20 (в дальнейшем называется просто "вторым электромотором") соединяется с передним карданным валом 13. Второй электромотор 20 используется не только для того, чтобы формировать движущий крутящий момент, чтобы приводить в движение транспортное средство, но также и вырабатывать электричество, когда транспортное средство замедляется. Например, синхронный электромотор с постоянными магнитами может использоваться в качестве второго электромотора 20. Второй электромотор 20 также может соединяться с передним карданным валом 13 не только непосредственно, но также и косвенно через трансмиссионное устройство 21.

Один пример конструкции трансмиссионного устройства 21 показан на фиг. 4. Согласно примеру, показанному на фиг. 4, трансмиссионное устройство 21 содержит планетарный зубчатый механизм 22, зацепляющее устройство 23 и редукторную зубчатую пару 24. В частности, планетарный зубчатый механизм 22 представляет собой планетарный зубчатый механизм с сателлитами одного типа и расположен коаксиально с передним карданным валом 13 в задней стороне переднего карданного вала 13. Планетарный зубчатый механизм 22 содержит солнечную шестерню 22S, коронную шестерню 22R в качестве шестерни внутреннего зацепления, размещаемой концентрическим образом с солнечной шестерней 22S, множество сателлитных шестерней, размещенных между солнечной шестерней 22S и коронной шестерней 22R, и водило 22C, поддерживающее сателлитные шестерни вращающимся способом. Водило 22C соединяется с передним карданным валом 13, и зацепляющее устройство 23 располагается между коронной шестерней 22R и стационарным элементом 10. Зацепляющее устройство 23 зацепляется, чтобы соединять коронную шестерню 22R со стационарным элементом 10, за счет этого прекращая вращение коронной шестерни 22R, и расцепляется, чтобы обеспечивать возможность коронной шестерне 22R вращаться. Например, кулачковая муфта и фрикционная муфта могут использоваться в качестве зацепляющего устройства 23.

Здесь поясняется конструкция и преимущество зацепляющего устройства 23. Когда зацепляющее устройство 23 находится в зацеплении, коронная шестерня 22R останавливается, так что планетарный зубчатый механизм 22 служит в качестве редукторного устройства. В отличие от этого, когда зацепляющее устройство 23 находится в расцеплении, сила реакции не прикладывается к коронной шестерне 22R, так что планетарный зубчатый механизм 22 (или трансмиссионное устройство 21) переводится в состояние нейтрали, в котором крутящий момент не передается через планетарный зубчатый механизм 22. Таким образом, при приведении в движение транспортного средства посредством двигателя 1, второй электромотор 20 не должен вращаться пассивно посредством расцепления зацепляющего устройства 23, чтобы отсоединять второй электромотор 20 от переднего карданного вала 13. По этой причине, скорость вращения переднего карданного вала 13 не должна ограничиваться посредством конструктивного ограничения, такого как максимальная скорость вращения второго электромотора 20, даже когда транспортное средство приводится в движение посредством двигателя 1 на высокой скорости (например, выше 130 км/ч).

Скорость вращения второго электромотора 20 относительно предварительно определенной скорости транспортного средства увеличивается с увеличением передаточного числа редуктора, достигаемого посредством редукторной зубчатой пары 24 и планетарного зубчатого механизма 22. Тем не менее, можно предотвращать вращение второго электромотора 20 на чрезмерно высокой скорости вращения посредством крутящего момента переднего карданного вала 13 посредством расцепления зацепляющего устройства 23, чтобы отсоединять второй электромотор 20 от переднего карданного вала 13. Другими словами, поскольку второй электромотор 20 может отсоединяться от переднего карданного вала 13 посредством расцепления зацепляющего устройства 23, передаточные числа редуктора редукторной зубчатой пары 24 и планетарного зубчатого механизма 22 могут увеличиваться. Следовательно, движущая сила передних колес 4 может увеличиваться, чтобы повышать ускорение при приведении в движение транспортного средства посредством второго электромотора 20, в частности, при трогании с места транспортного средства посредством второго электромотора 20.

Редукторная зубчатая пара 24 содержит ведомую шестерню 24a, соединенную с солнечной шестерней 22S, и ведущую шестерню 24b, которая диаметрально меньше (другими словами, число зубьев которой меньше) ведомой шестерни 24a. Второй электромотор 20 соединяется с ведущей шестерней 24b. Соответственно, когда второй электромотор 20 работает в качестве электромотора, чтобы формировать крутящий момент, ведомая шестерня 24a и солнечная шестерня 22S вращаются на более низкой скорости вращения, чем скорость вращения второго электромотора 20. Помимо этого, когда зацепляющее устройство 23 зацепляется, чтобы останавливать коронную шестерню 22R, скорость вращения водила 22C в качестве элемента выходного вала уменьшается ниже скорости вращения солнечной шестерни 22S в качестве элемента входного вала. Следовательно, скорость вращения переднего карданного вала 13, соединенного с водилом 22C, уменьшается ниже скорости вращения второго электромотора 20. Таким образом, трансмиссионное устройство 21 служит в качестве редукторного устройства.

В примере, показанном на фиг. 4, второй электромотор 20 соединяется с задним концом переднего карданного вала 13. В частности, второй электромотор 20 расположен в задней стороне трансмиссии 5 и раздаточной коробки 11 без помех трансмиссии 5 и раздаточной коробке 11. Другими словами, второй электромотор 20 и трансмиссионное устройство 21 размещаются с использованием существующего пространства транспортного средства с приводом на четыре колеса под панелью настила днища. По этой причине, гибридное транспортное средство с двумя электромоторами может формироваться без значительной модификации гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса. Помимо этого, поскольку второй электромотор 20 соединяется с передним карданным валом 13 через трансмиссионное устройство 21, служащее в качестве редукторного устройства, крутящий момент второго электромотора 20 доставляется в передний карданный вал 13 при умножении посредством трансмиссионного устройства 21. По этой причине, электромотор с низким крутящим моментом/высокой скоростью вращения может использоваться в качестве второго электромотора 20. Таким образом, второй электромотор 20 может уменьшаться по размерам, чтобы легко входить в кузов 2 транспортного средства.

Помимо этого, второй электромотор 20 и трансмиссионное устройство 21 размещаются таким образом, что второй электромотор 20 и трансмиссионное устройство 21 не создают помехи топливному баку Ft, показанному на фиг. 1. Альтернативно, размеры топливного бака Ft также могут изменяться в соответствии с компоновками второго электромотора 20 и трансмиссионного устройства 21. Тем не менее, в этом случае, необязательно модифицировать конструкцию кузова 2 транспортного средства значительно.

Согласно варианту осуществления, второй электромотор 20 также может всегда соединяться с передним карданным валом 13. Фиг. 5 показывает пример модификации относительно примера, показанного на фиг. 4, в котором коронная шестерня 22R прикрепляется к стационарному элементу 10 без размещения посередине зацепляющего устройства 23, и второй электромотор 20 соединяется непосредственно с водилом 22C без размещения посередине редукторной зубчатой пары 24.

В примере, показанном на фиг. 5, второй электромотор 20 всегда вращается в ходе движения вперед транспортного средства. Например, когда педаль акселератора нажимается, второй электромотор 20 может работать в качестве электромотора посредством подачи электричества во второй электромотор 20, с тем чтобы помогать в движущем крутящем моменте, доставляемом на передние колеса 4, посредством выходного крутящего момента второго электромотора 20. В отличие от этого, когда транспортное средство замедляется, второй электромотор 20 может работать в качестве генератора посредством крутящего момента, прикладываемого из передних колес 4, с тем чтобы рекуперировать энергию. В примере, показанном на фиг. 5, поскольку планетарный зубчатый механизм 22 также служит в качестве редукторного устройства, электромотор с низким крутящим моментом/высокой скоростью вращения также может использоваться в качестве второго электромотора 20, чтобы уменьшать размер второго электромотора 20. Помимо этого, в примере, показанном на фиг. 5, второй электромотор 20 может располагаться коаксиально с передним карданным валом 13 при использовании продольного пространства в кузове 2 транспортного средства.

Фиг. 6 показывает другой пример модификации относительно примера, показанного на фиг. 4, в котором планетарный зубчатый механизм 22 опускается, и ведомая шестерня 24a редукторной зубчатой пары 24 соединяется непосредственно с передним карданным валом 13. В примере, показанном на фиг. 6, второй электромотор 20 также вращается всегда в ходе движения вперед транспортного средства. Когда педаль акселератора нажимается, второй электромотор 20 также может работать в качестве электромотора посредством подачи электричества во второй электромотор 20, с тем чтобы помогать в движущем крутящем моменте, доставляемом на передние колеса 4, посредством выходного крутящего момента второго электромотора 20. В отличие от этого, когда транспортное средство замедляется, второй электромотор 20 также может работать в качестве генератора посредством крутящего момента, прикладываемого из передних колес 4, с тем чтобы рекуперировать энергию. В примере, показанном на фиг. 6, второй электромотор 20 смещается от переднего карданного вала 13. В этом случае, во избежание помех боковому элементу (не показан) кузова 2 транспортного средства, предпочтительно располагать второй электромотор 20 между центральной осью заднего карданного вала 12 и центральной осью переднего карданного вала 13.

Фиг. 7 показывает пример, в котором второй электромотор 20 и планетарный зубчатый механизм 22 размещаются вокруг заднего концевого участка переднего карданного вала 13. В частности, второй электромотор 20 и планетарный зубчатый механизм 22 размещаются перед раздаточной коробкой 11 в продольном направлении кузова 2 транспортного средства. Солнечная шестерня 22S планетарного зубчатого механизма 22 имеет форму цилиндрической шестерни и входит в передний карданный вал 13. Цилиндрический ротор второго электромотора 20 также входит в передний карданный вал 13n и соединяется с солнечной шестерней 22S. В примере, показанном на фиг. 7, чтобы размещать второй электромотор 20 и планетарный зубчатый механизм 22 без помех трансмиссии 5, раздаточная коробка 11 может извлекаться назад из трансмиссии 5, чтобы создавать пространство для удерживания второго электромотора 20 и планетарного зубчатого механизма 22. Тем не менее, внешние диаметры второго электромотора 20 и планетарного зубчатого механизма 22 могут ограничиваться, чтобы не допускать помех другим элементам, и в силу этого внешний диаметр переднего карданного вала 13 может ограничиваться. По этой причине, пример, показанный на фиг. 7, является подходящим для транспортного средства, в котором крутящий момент, прикладываемый к передним колесам 4 или переднему карданному валу 13, является небольшим.

Фиг. 8 показывает пример, в котором второй электромотор 20 и редукторная зубчатая пара 24 размещаются концентрическим образом с передним карданным валом 13 вместо второго электромотора 20 и планетарного зубчатого механизма 22. В примере, показанном на фиг. 8, пространство поддерживается между трансмиссией 5 и раздаточной коробкой 11, и второй электромотор 20 располагается между трансмиссией 5 и раздаточной коробкой 11. Ведущая шестерня 24b присоединяется к второму электромотору 20, и ведомая шестерня 24a входит в передний карданный вал 13 при вводе в зацепление с ведущей шестерней 24b. В примере, показанном на фиг. 8, внешний диаметр переднего карданного вала 13 не должен специально ограничиваться. Тем не менее, поскольку задний карданный вал 12, второй электромотор 20 и передний карданный вал 13 размещаются параллельно друг другу в направлении ширины кузова 2 транспортного средства, пример, показанный на фиг. 8, является подходящим для транспортного средства, имеющего большую ширину.

Таким образом, гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса согласно варианту осуществления содержит два электромотора 7 и 20, так что множество рабочих режимов могут устанавливаться. Фиг. 9 показывает систему управления гибридного транспортного средства с приводом на четыре колеса, имеющего трансмиссионное устройство 8 на фиг. 2 и трансмиссионное устройство 21, показанное на фиг. 4. Распределение зажигания, степень открытия дроссельного клапана и т.д. двигателя 1 и диапазон приведения в движение, к примеру, диапазон переднего хода и диапазон заднего хода, ступень зубчатой передачи и т.д. трансмиссии 5 могут управляться электрически. В трансмиссионном устройстве 21, зацепляющее устройство 23 может зацепляться и расцепляться электрически. Первый электромотор 7 (называемый в качестве "MG1" на чертежах) и второй электромотор 20 (называемый в качестве "MG2" на чертежах) соединяются отдельно с контроллером 25, содержащим аккумулятор 25a и инвертор 25b, так что каждое из первого электромотора 7 и второго электромотора 20 работает избирательно в качестве электромотора и генератора посредством контроллера 25.

Двигатель 1, трансмиссия 5, трансмиссионное устройство 21 и контроллер 25 соединяются с электронным модулем 26 управления (в дальнейшем сокращенно "ECU"). ECU 26 состоит главным образом из микрокомпьютера, выполненного с возможностью осуществлять вычисление на основе особых данных и заранее сохраненных данных и передавать результат вычисления в форме сигнала команды управления. С этой целью, ECU 26 принимает данные относительно позиции педали акселератора, представляющие запрос на приведение в движение, скорость транспортного средства, силу нажатия педали, прикладываемой к педали тормоза, или нажатие педали тормоза, представляющее запрос на торможение, уровень состояния заряда (в дальнейшем сокращенно "SOC"), скорость вращения колес для передних колес 4 и задних колес 3, температуру охлаждающей жидкости для охлаждения двигателя 1 и т.д.

Рабочие режимы транспортного средства, устанавливаемые посредством ECU 26, показаны на фиг. 10. В столбце, представляющем "режим" на фиг. 10, "EV" представляет режим электротранспортного средства, в котором транспортное средство снабжается мощностью без использования двигателя 1, "запуск ENG" представляет режим запуска двигателя, в котором начинается остановка двигателя 1, и "HV" представляет гибридный режим, в котором транспортное средство снабжается мощностью посредством двигателя 1 и любого из первого электромотора 7 и второго электромотора 20. В гибридном режиме, "последовательный" представляет последовательный режим, в котором второй электромотор 20 приводится в действие посредством электричества, вырабатываемого посредством первого электромотора 7, и "параллельный" представляет параллельный режим, в котором транспортное средство снабжается мощностью посредством двигателя 1, первого электромотора 7 и второго электромотора 20. В столбце, представляющем "T/M", "N" представляет состояние нейтрали, в котором трансмиссия 5 не передает крутящий момент, и "D*R" представляет то, что трансмиссия 5 устанавливает любую из ступеней зубчатой передачи в диапазоне переднего хода или диапазоне заднего хода. В столбце, представляющем "зацепляющее устройство", "включен" представляет то, что зацепляющее устройство 23 находится в зацеплении, "выключен" представляет то, что зацепляющее устройство 23 находится в расцеплении, и "включен*выключен" представляет состояние, в котором зацепляющее устройство 23 может не только зацепляться, но также и расцепляться. В столбце, представляющем "ENG", "выключен" представляет то, что двигатель 1 остановлен, " включен " представляет то, что двигатель 1 приводится в действие, чтобы формировать крутящий момент, и "Drn" представляет то, что двигатель 1 вращается с возможностью запускаться (т.е. прокручивание или проворачивание коленчатого вала электромотора). В столбцах, представляющих "MG1" и "MG2", "выключен" представляет то, что первый электромотор 7 или второй электромотор 20 остановлен, "M" представляет то, что первый электромотор 7 или второй электромотор 20 работает в качестве электромотора, "G" представляет то, что первый электромотор 7 или второй электромотор 20 работает в качестве генератора, и "RG" представляет то, что первый электромотор 7 или второй электромотор 20 рекуперирует электричество.

Когда уровень SOC является достаточно высоким, и нажатие педали акселератора является небольшим, режим электротранспортного средства выбирается. В режиме электротранспортного средства, предварительно определенная муфта или тормоз трансмиссии 5 расцепляется, чтобы переводить трансмиссию 5 в состояние нейтрали, и двигатель 1 останавливается посредством прекращения подачи топлива в него и его зажигания. Помимо этого, первый электромотор 7 также останавливается. С другой стороны, второй электромотор 20 работает в качестве электромотора, и зацепляющее устройство 23 зацепляется, чтобы передавать движущий крутящий момент, сформированный посредством второго электромотора 20, на передние колеса 4. В режиме электротранспортного средства, даже если электромотор с низким крутящим моментом/высокой скоростью вращения используется в качестве второго электромотора 20, движущий крутящий момент может обеспечиваться в достаточной степени посредством использования трансмиссионного устройства 21, выполненного с возможностью служить в качестве редукторного устройства, чтобы умножать выходной крутящий момент второго электромотора 20.

Когда педаль акселератора возвращается, или педаль тормоза нажимается в ходе движения вперед в режиме электротранспортного средства, второй электромотор 20 служит в качестве генератора, чтобы вырабатывать электричество (т.е. для рекуперации). В этой ситуации, в частности, энергия инерционного вращения передних колес 4 доставляется во второй электромотор 20 для рекуперации в электричество. Эффективность рекуперации может повышаться посредством увеличения вертикальной силы на передних колесах 4 или ограничения скольжения передних колес 4, чтобы увеличивать рекуперативный крутящий момент или рекуперативную скорость вращения.

Прокручивание электромотора, чтобы запускать двигатель 1, выполняется посредством первого электромотора 7. Например, условие запуска двигателя 1 удовлетворяется, когда уровень SOC опускается ниже предварительно определенного уровня, когда температура двигателя 1 опускается ниже предварительно определенного уровня, или когда педаль акселератора нажимается, чтобы увеличивать движущую силу. При запуске двигателя 1, первый электромотор 7 работает в качестве электромотора, чтобы вращать коленчатый вал двигателя 1, и трансмиссия 5 переводится в состояние нейтрали, чтобы прерывать передачу крутящего момента. В этой ситуации, второй электромотор 20 останавливается или работается в качестве электромотора в зависимости от состояния движения транспортного средства, и зацепляющее устройство 23 зацепляется или расцепляется в зависимости от состояния движения транспортного средства.

В последовательном режиме, первый электромотор 7 вращается посредством двигателя 1, чтобы вырабатывать электричество, и второй электромотор 20 работает в качестве электромотора посредством электричества, вырабатываемого посредством первого электромотора 7, чтобы формировать движущий крутящий момент, чтобы приводить в движение транспортное средство. Таким образом, двигатель 1 приводится в действие, и первый электромотор 7 работает в качестве генератора. В этой ситуации, трансмиссия 5 переводится в состояние нейтрали, с тем чтобы не доставлять движущий крутящий момент двигателя 1 на задние колеса 3, и зацепляющее устройство 23 зацепляется, чтобы передавать движущий крутящий момент второго электромотора 20 на передние колеса 4. Когда транспортное средство замедляется в ходе движения вперед в последовательном режиме, второй электромотор 20 также рекуперирует энергию, аналогично режиму электротранспортного средства.

В параллельном режиме, транспортное средство снабжается мощностью посредством двигателя 1 и как первого электромотора 7, так и второго электромотора 20. С этой целью, первый электромотор 7 работает в качестве электромотора посредством электричества, поданного из аккумулятора 25a, и предварительно определенная ступень зубчатой передачи (включающая в себя ступень зубчатой передачи заднего хода) устанавливается в трансмиссии 5, чтобы передавать движущий крутящий момент двигателя 1 на задние колеса 3. В параллельном режиме, в частности, движущие крутящие моменты двигателя 1 и первого электромотора 7 доставляются не только на задние колеса 3 через трансмиссию 5, но также и на передние колеса 4 через раздаточную коробку 11, и движущий крутящий момент второго электромотора 20 доставляется на передние колеса 4. В параллельном режиме, в силу этого движущая сила, чтобы приводить в движение транспортное средство, увеличивается, чтобы улучшать рабочие характеристики приведения в движение транспортного средства, в частности, на неровной дороге. Когда транспортное средство замедляется в ходе движения вперед в параллельном режиме, как первый электромотор 7, так и второй электромотор 20 работают в качестве генераторов посредством доставки инерционных крутящих моментов передних колес 4 и задних колес 3 в первый электромотор 7 и второй электромотор 20. Поскольку вертикальная сила на передних колесах 4 или ограничение скольжения передних колес 4 является большим в параллельном режиме, электричество может эффективно рекуперироваться.

Хотя описываются вышеуказанные примерные варианты осуществления настоящего раскрытия сущности, специалисты в данной области техники должны понимать, что настоящая заявка не должна быть ограничена описанными примерными вариантами осуществления, и различные изменения и модификации могут вноситься в пределах объема настоящего раскрытия сущности. Например, двигатель 1 также может располагаться перед задними колесами 3 таким образом, чтобы доставлять движущий крутящий момент на передние колеса 4 и на задние колеса 3 через раздаточную коробку 11. Помимо этого, в планетарном зубчатом механизме, используемом в качестве трансмиссионного устройства, соединения солнечной шестерни, коронной шестерни и водила могут изменяться согласно потребности.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса содержит две пары ведущих колес; двигатель; два электромотора; первый карданный вал, передающий мощность двигателя на вторую пару колес, и раздаточную коробку, распределяющую мощность двигателя на первую пару колес. Также имеется второй карданный вал, размещенный с другой стороны первого карданного вала от выхлопной трубы в направлении ширины кузова и передающий силу от раздаточной коробки на первую пару колес. Трансмиссионное устройство содержит планетарный механизм и зацепляющее устройство и избирательно соединяет второй электромотор со вторым карданным валом. Зацепляющее устройство зацепляется так, что планетарный механизм служит в качестве редукторного устройства, передающего крутящий момент второго электромотора на второй карданный вал, и расцепляется для перевода редукторного устройства в состояние нейтрали, где крутящий момент не передается через планетарный механизм. Уменьшается пространственное ограничение на размещение переднего электромотора. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса, содержащее:

первую пару ведущих колес, расположенных на передней стороне или задней стороне кузова транспортного средства;

вторую пару ведущих колес, расположенных на другой стороне кузова транспортного средства;

двигатель, расположенный на стороне первой пары ведущих колес;

первый электромотор, выполненный с возможностью формирования крутящего момента, добавляемого к выходному крутящему моменту двигателя;

выхлопную трубу для выпуска выхлопного газа двигателя из задней стороны кузова транспортного средства;

первый карданный вал, выполненный с возможностью передачи выходной мощности двигателя на вторую пару ведущих колес;

раздаточную коробку, выполненную с возможностью распределения выходной мощности двигателя на первую пару ведущих колес;

второй карданный вал, размещенный с другой стороны первого карданного вала от выхлопной трубы в направлении ширины кузова транспортного средства и выполненный с возможностью передачи движущей силы от раздаточной коробки на первую пару ведущих колес;

второй электромотор, имеющий функцию генерирования, который выполнен с возможностью приложения крутящего момента к первой паре ведущих колес и к которому при использовании прикладывается крутящий момент первой пары ведущих колес; и

трансмиссионное устройство, содержащее планетарный зубчатый механизм и зацепляющее устройство; при этом:

трансмиссионное устройство выполнено с возможностью избирательного соединения второго электромотора со вторым карданным валом с возможностью передачи крутящего момента; а

зацепляющее устройство выполнено с возможностью зацепления таким образом, что планетарный зубчатый механизм служит в качестве редукторного устройства, которое передает крутящий момент второго электромотора на второй карданный вал, и выполнено с возможностью расцепления для перевода редукторного устройства в состояние нейтрали, в котором крутящий момент не передается через планетарный зубчатый механизм.

2. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса по п. 1, в котором:

второй карданный вал проходит в продольном направлении кузова транспортного средства,

второй карданный вал содержит первый конец, расположенный на стороне первой пары ведущих колес, и второй конец, расположенный на другой стороне первого конца в продольном направлении кузова транспортного средства, и

второй электромотор расположен на второй торцевой стороне.

3. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса по п. 1, в котором:

второй карданный вал проходит в продольном направлении кузова транспортного средства,

второй карданный вал содержит первый конец, расположенный на стороне первых пар ведущих колес, и второй конец, расположенный на другой стороне первого конца в продольном направлении кузова транспортного средства, и

второй электромотор и трансмиссионное устройство расположены на второй торцевой стороне.

4. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса по любому из пп. 1-3, в котором первая пара ведущих колес представляет собой пару передних колес, а вторая пара колес представляет собой пару задних колес.

5. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса по любому из пп. 1-4, дополнительно содержащее:

трансмиссию, которая соединена со стороной выходного вала двигателя,

при этом трансмиссия содержит муфту, выполненную с возможностью передачи крутящего момента в зацепленном состоянии и прерывания передачи крутящего момента в расцепленном состоянии.

6. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса по п. 5, в котором:

первый электромотор расположен на стороне входного вала трансмиссии коаксиально с двигателем, и

раздаточная коробка соединена со стороной выходного вала трансмиссии.

7. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса по п. 6, в котором второй электромотор расположен ближе ко второй паре колес, чем раздаточная коробка.

8. Гибридное транспортное средство с приводом на четыре колеса по любому из пп. 1-7, в котором первый электромотор имеет функцию генерирования.