Электромеханическая трансмиссия для гибридного транспорта Российский патент 2023 года по МПК B60K6/20 F16H1/28 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на транспорте и в других областях техники.

Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например, гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Для электропривода известна возможность управления оборотами электродвигателя с помощью частотного регулирования. Однако при частотном управлении невозможно кардинально увеличить крутящий момент. Также известны различные схемы устройств синхронных электродвигателей. Они описаны в технической литературе. Например: Лищенко А.И. Синхронные двигатели с автоматическим регулированием возбуждения. Киев. Издательство «Техника» 1969, Копылов И.П. Электрические машины - 2-е издание, переработанное - Москва: Высшая школа; Логос, 2000, также в Ключев В.И. Теория электропривода. - Москва: Энергоатомиздат 1985. Наряду с многими положительными качествами электродвигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, это сложность в широких пределах изменять частоту вращения.

Задачей изобретения является достижение изменения в широких пределах оборотов и крутящего момента на выходном валу устройства, управление работой двигателя в постоянном оптимальном режиме с плавным изменением передаточного отношения и крутящего момента.

Трансмиссия состоит из последовательно соединенных трех звеньев передающих крутящий момент от привода к ведомому валу: генератора соединенного с дифференциалом, электродвигателя и зубчатой передачи, изменяющей направление вращения с муфтой, управляющей переключением направления вращения. Главное звено, в котором происходит преобразование передаточного числа и крутящего момента, состоит из генератора электрического тока, соединенного с планетарным дифференциалом. Вращение на ведомый вал передается через шестерни дифференциала и через вращение генератора с дифференциалом вокруг оси. При вращении вала двигателя вращается ротор генератора и центральное колесо дифференциала. Один выход дифференциала, передающий больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со статором генератора, который свободно вращается на валу и стремится вращаться в обратную сторону, но сила сцепления между статором и ротором, возникающая при наличии электрической нагрузки в цепи генератора увлекает статор за ротором, частично блокируя его и заставляет вращаться весь дифференциал с генератором вокруг вала привода, увеличивая скорость вращения ведомого вала. При увеличении нагрузки на ведомый вал, он тормозится, скольжение между ротором и статором увеличивается, и вращение в большей мере передается через шестерни дифференциала, при этом на ведомом валу уменьшаются обороты, увеличивается крутящий момент. Ток, вырабатываемый генератором, в. большей мере используется электродвигателем, установленным на валу и вращающим вал вместе с приводом, а также для зарядки батареи и питания иных потребителей транспортного средства. Устройство, изменяющее направление вращения ведомого вала имеет три положения: вращение ведомого вала в направлении вращения вала привода, обратное вращение, и нейтральное положение, при котором крутящий момент не передается на ведомый вал.

Устройство механизма поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 для примера показана схема механизма. Вал двигателя 1 соединен с центральным колесом планетарной передачи 6, которое посредством муфты 2 имеет возможность быть зафиксированным с водилом 3, для блокирования работы дифференциала. При этом вращение передается через сателлиты 4 на венец 5. Муфта 2 имеет нейтральное положение, при котором водило 3 с сателлитами 4 свободно вращается на валу. При этом крутящий момент на ведомый вал не передается. Также муфта 2 имеет возможность соединять водило с корпусом, тогда вращение ведомого вала изменяется на обратное. С венца планетарной передачи 5 вращение передается на ротор электродвигателя 7, статор которого 8 установлен на корпусе, на ротор генератора 9, статор которого 10 соединен с венцом планетарного дифференциала 11 и свободно вращается на валу, и с центральным колесом планетарного дифференциала 14. При вращении вала, и при наличии в цепи дифференциала электрической нагрузки, между статором и ротором возникает сила Ампера, увлекающая статор за ротором и частично блокирующая дифференциал. При этом крутящий момент передается на водило 13 и на ведомый вал 15. Электрический ток, вырабатываемый генератором, передается на ротор электродвигателя 7, который совместно с мотором вращает ведомый вал, а также в сеть транспортного средства. Электродвигатель также может быть использован как стартер для запуска мотора, в качестве генератора для зарядки аккумуляторов и питания потребителей транспортного средства на остановке и стоянке при работающем моторе, и для рекуперации при торможении.

Изобретение относится к машиностроению. Электромеханическая трансмиссия для гибридного транспортного средства состоит из трех соединенных последовательно звеньев, состоящих из генератора, соединенного с дифференциалом, электродвигателя и зубчатой передачи, изменяющей направление вращения с муфтой для переключения направления вращения. Энергия привода подается на вход асимметричного планетарного дифференциала, который может вращаться вместе с валом. Один выход дифференциала подключен к ведомому валу, а второй к свободно вращающемуся на валу статору генератора. Ротор генератора жестко соединен с валом. При наличии электрической нагрузки в цепи генератора, статор силой Ампера увлекается за ротором и частично блокирует дифференциал. Расширяется предел оборотов и крутящего момента на выходном валу и повышается плавность изменения передаточного отношения и крутящего момента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электромеханическая трансмиссия для гибридного транспортного средства, отличающаяся тем, что механизм состоит из трех соединенных последовательно звеньев, состоящих из генератора, соединенного с дифференциалом, электродвигателя и зубчатой передачи, изменяющей направление вращения с муфтой для переключения направления вращения, при этом энергия привода подается на вход асимметричного планетарного дифференциала, имеющего возможность вращаться вместе с валом, один выход которого подключен к ведомому валу, а второй выход подключен к свободно вращающемуся на валу статору генератора, ротор которого жестко соединен с валом, и при наличии электрической нагрузки в цепи генератора, статор генератора, возникающей при этом силой Ампера увлекается за ротором и частично блокирует дифференциал, заставляя его вращаться с валом, изменяя передаточное отношение трансмиссии в соответствии с соотношением сил электрической индукции и силы, необходимой для движения транспортного средства.

2. Электромеханическая трансмиссия для гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что зубчатая передача, изменяющая направление вращения ведомого вала, соединенная с муфтой, имеет возможность включать прямое направление вращения ведомого вала, обратное вращение и имеет нейтральное положение, при котором крутящий момент от привода не передается на ведомый вал.