CZ9903222A3 - Poháněči agregát pro motorová vozidla se spalovacím motorem - Google Patents

Abstract

Poháněči agregát (10)je určen pro motorová vozidla se spalovacím motorem (12) a s převodem působícím na , poháněči kola motorového vozidla, přičemž převodový vstupní hřídel (20) je spojitelný s výstupním hřídelem (14) spalovacího motoru (12) a s elektrickým strojem (32), který je prostřednictvím mezilehlého převodu (34) spojitelný s převodem a který je přepínatelnýjako spouštěč pro spouštění spalovacího motorů (12)ajako"generátor pro napájení pálubřií sítě motorového vozidla. Navíc má elektrický stroj (32) prostřednictvím nejméně jedné elektricky ovladatelné spojky (28, 30, 31, 37, 42, 44) a setrvačné hmoty (24) provádět převodovou synchronizaci při střídání řadicích stupňů převodu. Počet otáček generátoru je při stanoveném počtu otáček motoru (12) přepínán prostřednictvím změny převodu mezilehlého převodu (34), aby mohl poskytovat stále dostatečný elektrický výkon chodu motoru (12) ve volnoběhu až ke jmenovitému počtu otáček motoru (12).

Description

2blast_techniky

4W- 32*2.2.

Vynález se týká poháněcího agregátu pro motorová vozidla se spalovacím motorem a s převodem působícím na poháněči kola motorového vozidla podle predvýznakové části patentového nároku 1.

Dosayadní_stay_techniky

Starší patentová přihláška DE 196 29 839.3 popisuje spalovací motor pro motorová vozidla s převodem působícím na poháněči kola motorového vozidla, přičemž převodový vstupní hřídel je spojitelný s výstupním hřídelem spalovacího motoru, a s elektrickým strojem, který je spojitelný s převodem prostřednictvím mezilehlého převodu a který je přepínatelný jak jako spouštěcí motor pro spouštění spalovacího motoru, tak také jako generátor pro energetické napájení elektrické palubní sítě motorového vozidla.

Převodová synchronizace, to znamená přizpůsobení počtu otáček do záběru přiváděných převodových kol při výměně převodových stupňů, se uskutečňuje u známých řadicích převodů motorových vozidel prostřednictvím tvarově pevných spojovacích elementů s blokovací synchronizací. Tyto spojovací elementy jednak vyžadují určité konstrukční náklady a jednak podléhají v provozu na podkladě svého relativně vysokého mechanického zatížení dosti značnému opotřebení s tím účinkem, že se zhoršuje synchronizační působení.

- 2 ?°É®íÉís_vynáiezu

• ·

Vynález si klade za úkol sloučit komponenty ve tvaru spouštěče generátoru a synchronizace převodu do jedné jednotky a zabezpečit jejich společné ovládání.

Poháněči agregát podle vynálezu se znaky uvedenými ve význakové části patentového nároku 1 poskytuje tu výhodu, že je možné spalovací motor spouštět jednoduchým způsobem prostřednictvím elektrického stroje zapojeného jako spouštěcí motor a že je možné u spalovacího motoru, který je v provozu, vytvářet napájení palubní sítě motorového vozidla elektrickým strojem zapojeným jako generátor. Výstupní hřídel spalovacího motoru je v oddělitelném spojení s převodovým vstupním hřídelem. Toto spojení je vytvářeno prostřednictvím nejméně jedné ovladatelné spojky a prostřednictvím s ní spojeného setrvačníku. Na převodovém vstupním hřídeli je dále upraven spínatelný mezilehlý převod, prostřednictvím kterého je funkčně spojován elektrický stroj. Tento mezilehlý převod může být měněn ve svém převodu, aby poháněl generátor v příznivé oblasti účinnosti podle počtu otáček a aby mohl při provozu jako spouštěč poskytovat dostatečný kroutící moment. Tyto převodové stupně mohou mít například poměr 1:2 a 1:5.

Elektrický stroj může být s převodovým vstupním hřídelem spojen nejrůznějším způsobem. Možné je například funkční spojení prostřednictvím mezilehlého hřídele se dvěma dvojicemi ozubených kol, kt.eré jsou podle požadovaného převodu elektrického stroje připojeny prostřednictvím dvou na ozubených kolech upravených ovladatelných spojek připojovány na převodový vstupní hřídel.Stejně tak je možné vytvoření rotorového hřídele elek trického stroje se vždy jedním ozubeným kolem, uloženým volně

na konci, přičemž tato volně na koncích uložená ozubená kola jsou v záběru se vždy jedním protilehlým ozubeným kolem na převodovém vstupním hřídeli a jsou prostřednictvím vždy jedné ovla datelné spojky přiváditelná do funkčního spojení s rotorovým hřídelem.

Elektrický stroj jakož i spojky jsou účelně ovládány elektronickým ovládacím přístrojem, který na podkladě zjištěných informací, jako počtu otáček motoru, počtu otáček poháněných kol a požadovaného zařazeného stupně při výměně převodových stupňů ovládá spojky a tím také převod elektrického stroje. Tímto způsobem může být také nastavena a ovládána snadno správná funkce elektrického stroje podle provozního stavu, to znamená, že jej lze zapojit jako spouštěč nebo generátor.

S výhodou je vytvářena synchronizovatelnost při zapojování hlavního převodu prostřednictvím hmotnostní setrvačnosti, jakož i elektrického výkonu elektrického stroje. Tím, že je výstupní hřídel spalovacího motoru a převodový vstupní hřídel převodu spojitelný prostřednictvím nejméně jedné spojky se setrvačnou hmotou, a setrvačná hmota je v účinném záběru s mezilehlým převodem, lze výhodně dosáhnout prostřednictvím kombinace setrvačníku a mezilehlého převodu synchronizace hlavního převodu. Při řazení k vyššímu řadicímu stupni může elektrickýstroj urychlit v zapojení jako elektromotor vždy pomaleji se pohybující ozubené kolo zařazované dvojice ozubených kol, což umožňuje přesné přizpůsobení počtu otáček. Při přeřazování na vyšší převodový stupeň může elektrický stroj,, který je nyní zapojen jako generátor š ovladatelným elektrickým zatížením, přibrzdit rychleji se pohybující ozubené kolo. Taková synchronizace převodu se může zcela vzdát mechanických synchronizačních spojek v převodu, které jsou vystaveny vysokému · ·

zatížení a v důsledku toho také nezanedbatelnému opotřebení.

Prostřednictvím prostorového sdružení spouštěče a generátoru do jedné jediné konstrukční součásti se dále podstatně redukují výrobní a montážní náklady, což přináší ekonomické výhody. Protože je také redukována potřeba prostoru na spalovacím motoru, dochází ke zvýšení konstrukční volnosti při jeho umístění ve vozidle a při umístění vedlejších agregátů. Obvyklá výrobní zařízení, jakož i know-how pro výrobu spouštěčů a generátorů mohou být dále používána. Různé konstrukční části odpovídají beze změny současným sériím spouštěčů a generátorů.

Dále je výhodná ta skutečnost, že stroj vytvářející spouštěč a generátor podle vynálezu může být chlazen kapalinou, což lze uskutečnit přípojkou na vodní chladicí okruh spalovacího motoru. Stejně tak je však možné vytvořit vzduchové chlazení, u kterého se dostatečné napájení chladicím vzduchem účelně uskuteční prostřednictvím trvale obíhajícího chladicího dmýchadla.

Konečně výhodná je také ta skutečnost, když je stroj vytvořený spouštěčem a generátorem a zejména řaditelný planetový převod mazán olejem, což lze účelně uskutečnit prostřednictvím převodového oleje řadicího převodu.

Další výhodná uspořádání vynálezu vyplývají z dalších znaků, které jsou uvedeny v závislých patentových nárocích.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.

444 444

- 5 Na obr. 1 je znázorněno schematické vyobrazení poháněčiho agregátu motorového vozidla v první variantě.

Na obr. 2 je znázorněno schematické vyobrazení pohěcíhó agregátu motorového vozidla ve druhé variantě.

Na obr. 3 je znázorněn řez variantou z obr. 1 a její půdorys.

Na obr. 4 je znázorněn řez další variantou pro konstrukci podle obr. 3.

Na obr. 5 je znázorněn diagram počtu otáček pro různé převodové poměry elektrického stroje.

Na obr. 6 je znázorněn postupový diagram ovládání pro synchronizaci převodu.

Na obr. 7 je znázorněn postupový diagram ovládání převodu v generátorovém provozu elektrického stroje.

Na obr. 1 je znázorněna první možná varianta poháněcího agregátu 10 motorového vozidla ve schematickém vyobrazení. Poháněči agregát 10 má spalovací motor 12, jehož výstupní hřídel 14 je neotočnš spojen s klikovým hřídelem 16, spojeným s válci, což není detailně znázorněno. Poháněči agregát 10 má dále hlavní převod 18, který obsahuje převodový vstupní hřídel 20 a převodový výstupní hřídel 22. Převodový výstupní hřídel 22 je funkčně spojen s neznázorněnými poháněcími-koly motorového vozidla. Mezi spalovacím motorem 12 a mezi hlav- 6 -

ním převodem 18 je uspořádána setrvačná hmota 24, která je například tvořena dvouhmotovým setrvačníkem 26. Osa otáčení) setrvačné hmoty 24 přitom spadá do osy otáčení výstupního hřídele 14 a převodového vstupního hřídele 20. Mezi spalovacím motorem 12 a mezi setrvačnou hmotou 24 je uspořádána první spojka 28 a mezi setrvačnou hmotou 24 a hlavním převodem 18 je uspořádána druhá spojka 30. Poháněči agregát 10 dále obsahuje elektrický stroj 32, který je prostřednictvím detailně neznázorněného ovládání'přepínatelný jako spouštěcí motor pro spalovací motor 12 nebo jako generátor pro vytváření napájecího napětí pro palubní sít motorového vozidla. Elektrický stroj 32 je spojen s mezilehlým převodem 34, který je funkčně spojen na jedné straně s poháněcím, případně výstupním hřídelem elektrického stroje 32 a na druhé straně je funkčně spojen se setrvačnou hmotou 24. Mezilehlý převod 34 je přeřaditelný do dvou převodových stupňů, přičemž první převodový stupeň má například poměr 1:2 a druhý převodový stupeň poměr 1:5 mezi vstupním hřídelem a mezi výstupním hřídelem mezilehlého převodu 34.

Prostřednictvím znázorněného uspořádání poháněcího agregátu 10 lze realizovat provozní stavy, které jsou uvedeny v dalším.

-Při-přímém spouštění spalovacího motoru 12 je elektrický stroj 32 zapojen jako startérový motor. Napájení elektrického stroje 32 proudem se přitom například uskutečňuje prostřednictvím baterie motorového vozidla. Spojka 30 je otevřená, to znamená, že hlavní převod 18 je oddělen od setrvačné-hwty 24» Současně je uzavřena spojka 28, takže výstupní hřídel 14 a tak i klikový hřídel 16 jsou funkčně spojeny se setrvačnou hmotou 24. Tím se prostřednictvím mezilehlého převodu 34 uve- 7 99 de do rotace setrvačná hmota 24, která sama o sobě prostřednictvím uzavřené spojky 28 pohání výstupní hřídel 14, případně klikový hřídel 16. Tím je spalovací motor 12 pootáčen určitým počtem otáček, až je známým způsobem spuštěn. Mezilehlý převod 34 je přitom zapojen s výhodou s velkým převodem o poměru 1:5, takže relativně vysoký počet otáček elektrického stroje 32, který je zapnut jako spouštěcí motor, je příslušně redukován a spalovací motor 12 je otáčen s tímto nižším počtem otáček.

Znázorněné uspořádání je dále vhodné pro impulsový start. Přitom je elektrický stroj 32 provozován opět jako spouštěcí motor, zatímco spojky 28 a 30 jsou současně otevřeny. Tím je setrvačná hmota 24 rozběhnuta prostřednictvím elektrického stroje 32, až dosáhne požadovaného počtu otáček. Převod mezilehlého převodu 34 je zapojen na vysoký převod, například o poměru 1:5. Po dosažení požadovaného počtu otáček setrvačné hmoty 24 se spojka 28 uzavře, takže kinetická energie, obsažená v setrvačné hmotě 24, se náhle, to znamená v podobě impulsu, využije pro roztočení spalovacího motoru 12.

U obou uvedených případů roztáčení spalovacího motoru 12 je elektrický stroj 32 odpojen jakmile dosáhne výstupní hřídel 14 spalovacího motoru 12 a tím také klikový hřídel 16 požadovaný počet otáček. Elektrický stroj 32 je potom přepojen z motorového provozu do generátorového provozu, takže prostřednictvím uzavřené spojky 28 společně rotující setrvačná hmota 24 zabírá s mezilehlým převodem 34, který potom pohání elektrický stroj 32 v souladu se zvoleným převodem. Vytvářené generátorové napětí je odebíráno a je dáno k dispozici pro napájení palubní sítě motorového vozidla. Převod mezilehlého převodu 34 se přepne přitom při počtu n otáček výstupního hříde-

- 8 99 ·· ·· ·· • 9 * 9 9 9 9 • · · 9 9 9 9 • 99·· ··· 999 • 9 9 9 9 • 9 99 ·· ·· le 14 z hodnoty 1500 ot/min na menší převod o poměru 1:2, čímž se sníží generátorový počet otáček elektrického stroje 32, který je však dostatečný pro vytváření palubního napětí.

Pro pohon motorového vozidla při spuštěném spalovacím motoru 12 je spojka 30 uzavřena, takže v souladu se spínací polohou hlavního převodu 18 pohání převodový výstupní hřídel 22 známým: způsobem poháněči kola motorového vozidla. Pokud nyní má být hlavní převod Í8 přepnut do nejblíže vyššího chodu, je při stávajícím počtu n otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě

1500 ot/min nejprve otevřena spojKa 30 a mezilehlý převod 34 je přepnut z nižšího převodu na vyšší převoa. Tím je vykonáván prostřednictvím setrvačné hmoty 24 na výstupní hřídel 14 brzdicí ráz kroutícího momentu, čímž se počet n otáček výstupního hřídele 14 sníží až na potřebný synchronní počet otáček pro hlavní převod 18. Po dosažení tohoto synchronního počtu otáček se spojka 30 uzavře a hlavní převod 18 lze přeřadit na nejblíže vyšší převodový stupeň.

Pokud má být hlavní převod 18 při počtu n otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě 1500 ot/min přeřazen na nejblíže vyšší stupeň, tak se také nejprve otevře spojka 30 a počet otáček výstupního hřídele 14 se sníží na synchronní počet otáček nad v nižším převodu mezilehlého převodu společně obíhající elektrický stroj 32, zatímco se od něj současně požaduje vysoké elektrické zatížení. V souladu s tímto vyšším elektrickým zatížením musí být nastavena k dispozici vyšší vstupní energie, která se odebírá z kinetické energie setrvačné hmoty 24, takže ta působí jako brzda na výstupní hřídel 14. Po dosažení synchronizačního počtu otáček výstupního hřídele 14 může být hlavní převod 18 přeřazen do nejblíže vyššího stupně a spojka 30 může být uzavřena.

- 9 • ·· ·· ·· ·· ·· ··· · · 9 9 · · *« φ

- - - β « e * 9 9 9 9 » · 9 9 9 9 999 9 999 999

9 9 9 9 9 9 9

999 99 99 99 ·· 99

Další provozní situace je dána, když má být hlavní převod 18 při počtu n otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě

1500 ot/min zařazen do nejblíže následujícího nižšího převodového stupně. K tomu účelu se nejprve otevře spojka 28 a elektrický stroj 32 se přepne do motorového provozu. Mezilehlý převod 34 je při počtu n otáček o hodnotě 1500 ot/min přepojen do nižšího převodu, což umožňuje nastavit synchronizační počet otáček převodového vstupního hřídele 20 prostřednictvím motorového provozu elektrického stroje 32. Jakmile se dosáhne tohoto synchronizačního počtu otáček, tak je hlavní převod 18 přeřazen do nejbližšího nižšího převodového stupně a spojka 28 je uzavřena.

Pokud má být hlavní převod 18 při počtu n otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě 1500 ot/min přeřazen do nejblíže nižšího převodového stupně, otevře se opět nejprve spojka 28. Následně se přeřadí mezilehlý převod 34 z většího převodu při například poměru 1:5 při počtu n otáček o hodnotě << 1500 ot/ min do nižšího převodu, například při poměru 1:2, takže v souladu s poměrem převodu je nadzdvižen počet otáček převodového vstupního hřídele 20, Nadzdvižení počtu otáček na synchronizační počet otáček se přitom uskutečňuje prostřednictvím rázu kroutícího momentu, který se vytvoří v důsledku náhlého přeřazení mezilehlého převodu 34 z vyššího převodu na nižší převod.

Konečně je také ještě možné přepojit převod mezilehlého převodu 34 nezávisle na okamžitém počtu n otáček převodového vstupního hřídele 20 na nižší převod, například v poměru 1:2, čímž se účinně zredukuje setrvačná hmotnost rotujících částí mezilehlého převodu 34 a elektrického stroje 32 vzhledem ke klikovému hřídeli 16, případně k výstupnímu hřídeli 14. Tím

- 10 se dosáhne co nejlepšího možného zrychlení motorového vozid· la.

99

9 9 9

9 9 9

9 9

99

Na obr. 2 je znázorněná druhá varianta poháněcího agregátu 10 motorového vozidla ve schematické principiální skice. Poháněči agregát IQ má spalovací motor 12, jehož výstupní hřídel 14 je neotočně spojen s klikovým hřídelem 16, který je spojen s válci, které nejsou jednotlivě znázorněny. Poháněči agregát 10 má dále hlavní převod 18, který obsahuje převodový vstupní hřídel 20 a převodový výstupní hřídel 22. Převodový výstupní hřídel 22 je funkčně spojen s neznázorněnými poháněcími koly motorového vozidla. Mezi spalovacím motorem 12 a mezi hlavním převodem 18 je uspořádána setrvačná hmota 24, která je například tvořena dvouhmotovým setrvačníkem 26. Osa otáčení setrvačné hmoty 24 je přitom upravena shodně s osou otáčení výstupního hřídele 14 a převodového vstupního hřídele 20. Spalovací motor 12 je přitom prostřednictvím svého výstupního hřídele 14 pevně spojen se setrvačníkem 27. Mezi tímto setrvačníkem 27 a mezi převodovým vstupním hřídelem 20 je uspořádána spojka 31. Poháněči agregát 10 obsahuje dále elektrický stroj 32, který je prostřednictvím detailně neznázorněného ovládacího ústrojí přepínatelný jako spouštěcí motor pro spalovací motor 12 nebo jako generátor pro vytváření napájecího proudu pro palubní sít motorového vozidla. Elektrický stroj 32 je spojen s mezilehlým převodem 34, který je na jedné straně funkčně spojen s neznázorněným vstupním, případně výstupním hřídelem elektrického stroje 32 a na druhé straně je funkčně spojen s převodovým vstupním hřídelem 20. Mezilehlý převod 34 je přepínatelný do dvou převodových stupňů, přičemž první převodový stupeň má například poměr 1:2 a druhý převodový stupeň poměr 1:5 mezi vstupním hřídelem a výstupním hřídelem mezilehlého. převodu 34. Přeřazení mezi těmito oběma převodovými stupφ« • * • ·

-líni se uskutečňuje prostřednictvím dvou nezávisle ovladatelných, zde blíže neznázorněných spojek v mezilehlém převodu 34. Tím se kromě přeřazení převodů umožní také oddělení funkčního spojení mezi elektrickým strojem 32 a mezi převodovým vstupním hřídelem 20.

'·«

·· ·· • · · · « e β 9 ·«« • 9

99

Prostřednictvím znázorněného uspořádání poháněcího agregátu 10 je možné realizovat dále uvedené provozní stavy.

Při přímém spouštění spalovacího motoru 12 se zapojí elektrický stroj 32 jako spouštěcí motor. Napájení proudem elektrického stroje 32 se přitom uskutečňuje například prostřednictvím baterie motorového vozidla. Hlavní převod 18 je v neutrální poloze, čímž je přerušeno funkční spojení mezi převodovým vstupním hřídelem 20 a mezi převodovým výstupním hřídelem 22. Spojka 31 je uzavřena, to znamená, že výstupní hřídel 14 a tím také klikový hřídel 16 spalovacího motoru 12 jsou ve funkčním spojení s převodovým vstupním hřídelem 20. Elektrickým strojem 32 poháněný mezilehlý převod 34, který je ve funkčním spojení s převodovým vstupním hřídelem 20, uvádí prostřednictvím uzavřené spojky 31 do rotace výstupní hřídel 14, případně klikový hřídel 16.. Tím je spalovací motor 12 protáčen určitým počtem otáček až známým způsobem nastartuje. Mezilehlý převod 34 je přitom s výhodou zapojen do vysokého převodu v poměru 1:5, takže relativně· vysoký počet otáček jako spouštěcí motor zapojeného elektrického stroje 32 je příslušně přeřazen dopomala a spalovací motor 12 je s tímto nízkým počtem otáček roztáčen.

Na obr. 2 znázorněné uspořádání je dále vhodné pro tak zvané impulsní spouštění. Při něm je elektrický stroj 32 opět provozován jako spouštěcí motor, zatímco spojka 31 je součas• 0·

0 0 «

0 0

0 0

000 «0

0* »0 00 00 0 0 0 0 0 0 0 «

0« 0 0 ®0 ·

0 000 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 00 00 00 *· ně nejprve otevřená. Hlavní převod 18 je opět v neutrální poloze, čímž je přerušeno funkční spojení mezi převodovým vstupním hřídelem 20 a převodovým výstupním hřídelem 22, čímž je také přerušen pohon na kola motorového vozidla. Prostřednictvím provozu elektrického stroje 32 se převodový vstupní hřídel 20 společně s unášecím kotoučem spojky 31 urychlí, až dosáhne požadovaného počtu otáček. Převod mezilehlého převodu 34 je zapojen na vysoký převod o hodnotě například v poměru 1:5. Jakmile se dosáhne požadovaného počtu otáček převodového vstupního hřídele 20, tak se spojka 31 uzavře, takže v rotoru elektrického stroje 32 a v otáčejících se částech hlavního převodu 18 a spojky 31 nashromážděná rotační energie může být využita okamžitě, to znamená v podobě impulsu, pro roztáčení spalovacího motoru 12. Elektrický stroj 32 poskytuje mimoto kroutící moment tak dlouho, až se spalovací motor 12 rozběhne.

V obou těchto popsaných případech spouštění spalovacího motoru 12 je elektrický stroj 32 odpojen, jakmile výstupní hřídel 14 spalovacího motoru 12 a tím také jeho klikový hřídel 16 dosáhnou požadovaného počtu otáček. Elektrický stroj 32 je potom přepojen ze spouštěcího provozu do generátorového provozu, takže prostřednictvím uzavřené spojky 31 poháněný převodový vstupní hřídel 20 pohání meziiemý převod 34, který potom opět pohání elektrický stroj 32 v souladu se-zvoleným převodem. Vytvářené generátorové napětí je odebíráno a je poskytováno k dispozici pro zásobování palubní sítě motorového vozidla. Převod mezilehlého převodu 34 je přitom přeřazen při počtu otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě počtu n otáček > 1500 ot/min na menší převod, takže počet otáček generátoru elektrického stroje 32 je snížen pro dosažení výhodnější generátorové účinnosti, avšak přitom zůstane

• Φ · Φ ΦΦΦ · • · · ·

9· *<

β β 9 β

• · ΦΦ Φ» dostatečný pro vytváření palubního napětí.

Pro pohánění motorového vozidla je při spalovacím motoru 12, který je v chodu, spojka 31 uzavřena, takže v souladu s předem zvolenou polohou zařazení hlavního převodu 18 pohání převodový výstupní hřídel 22 známým způsobem poháněči kola motorového vozidla. Pokud má být nyní hlavní převod 18 přeřazen do nejbližšího vyššího stupně, je při počtu otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě počtu n otáček < 1500 ot/min nejprve otevřena spojka 31, hlavní převod 18 je uveden do neutrální polohy a potom je mezilehlý převod 34 přeřazen z nižšího převodu do vyššího převodu. Tím je vykonáván brzdicí ráz kroutícího momentu na převodový vstupní hřídel 20, takže počet n otáček převodového vstupního hřídele 20 poklesne až na potřebný synchronní počet otáček pro hlavní převod 18. Po dosažení tohoto synchronního počtu otáček může být hlavní převod 18 přeřazen do nejbližšího vyššího stupně a prostřednictvím uzavření spojky 31 lze opět vytvořit silově pevné spojení ke spalovacímu motoru 12.

Pokud má být hlavní převod 18 při počtu otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě počtu n otáček < 1500 ot/min přeřazen do nejbližšího vyššího stupně, tak se také nejprve otevře spojka 31 a hlavní převod 18 se uvede do neutrální polohy. Počet otáček převodového vstupního hřídele je .snížen prostřednictvím elektrického stroje 32, který se otáčí v nižším převodu mezilehlého převodu 134, na synchronní počet otáček, zatímco od elektrického stroje 32 je požadováno vysoké elektrické zatížení. Po dosažení synchronizačního počtu otáček převodového vstupního: hřídele 20 může být hlavní převod 18 přeřazen do nejbližšího vyššího stupně a spojka 31 může být uzavřena

Alternativní možnost, při počtu otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě počtu n otáček c 1500 ot/min přeřadit hlavní převod 18 na nejbližší vyšší stupeň, spočívá v tom, že se nejprve elektrický stroj 32 prostřednictvím přeřazení mezilehlého převodu 34 přibrzdí na nižší převod. To se uskutečňuje prostřednictvím vhodného ovládání zde blíže neznázorněných spojek v mezilehlém převodu 34. Potom se spojka 31 otevře a mezilehlý převod 34 se opět přepojí na vyšší převod. Tím se sníží počet otáček převodového vstupního hřídele 20. Po dosažení synchronizačního počtu otáček převodového vstupního hřídele 20 je možné hlavní převod 18 přeřadit do nejbližšího vyššího stupně a uzavřít spojku 31.

Další provozní situace je dána, když má být hlavní převod 18 při počtu otáček výstupního hřídele 14 o hodnotě počtu n otáček > 1500 ot/min přeřazen do následujícího vyššího stupně. K tomu účelu se nejprve otevře spojka 31, hlavní převod 18 se uvede do neutrální polohy a elektrický stroj 32 se přepne do motorového provozu. Prostřednictvím elektrického stroje 32 se zvýší počet otáček převodového vstupního hřídele 20 na odpovídající synchronizační počet otáček. Mezilenlý převod 34 se při počtu otáček o hodnotě počtu n otáček > 1500 ot/min přeřadí do nižšího převodu, takže je odpovídající synchronizační počet otáček převodového vstupního hříde’-pe 20 nastavitelný prostřednictvím motorového provozu elektrického stroje 32. Jakmile se dosáhne tohoto synchronizačního počtu otáček, tak se přeřadí hlavní převod 18 do nejbližšího nižšího stupně a spojka 31 se uzavře.

Pokud má být hlavní převod 18 při počtu otáček výstupní, ho hřídele 14 o hodnotě počtu n otáček 1500 ot/min přeřazen do nejbližšího nižšího stupně, otevře se nejprve opět se e • · « « » « ísí « see ····· · · · ····· ·· ·· ·· · ·

- 15 spojka 31 a hlavní převod 18 se přepojí do neutrální polohy. Návazně je mezilehlý převod 34 přeřazen z vyššího převodu například v poměru 1:5 při počtu n otáček 1500 ot/min do nižšího převodu, například v poměru 1:2, takže v souladu s převodovým poměrem se zvýší počet otáček převodového vstupního hřídele 20. Zvýšení počtu otáček na synchronizační počet otáček se přitom uskuteční prostřednictvím rázu kroutícího momentu, který se vytvoří v důsledku náhlého přeřazení mezilehlého převodu 34 ž vyššího převodu na nižší převod. Hlavní převod 18 potom může být přeřazen do nejbližšího nižšího stupně a spojka 31 může být uzavřena.

Pokud je od motorového vozidla požadováno maximální zrychlení, je konečně také ještě možné přepnout převod mezilehlého převodu 34 nezávisle na okamžitém počtu n otáček výstupního hřídele 14 na nižší převod, například v poměru 1:2, čímž se zmenší na klikový hřídel 16, případně na výstupní hřídel 14 působící funkční setrvačnost rotujících částí mezilehlého převodu 34. Dalšího efektivního snížení působící setrvačnosti lze dosáhnout nastavením neutrální polohy v mezilehlém převodu 34.

Na obr. 3 je v detailnějším provedení znázorněn řez provedení, které je mírně modifikováno proti variantě podle obr. 1. Zde jsou dobře patrné jednotlivé konstrukční části a jejich zamontovaná poloha. Výstupní hřídel 14 motoru je prostřednictvím obvyklé spojky 37, která sestává ze setrvačníku 38 a z unášecího kotouče 39, spojen s převodovým vstupním hřídelem 20. Na tomto převodovém vstupním hřídeli 20 jsou neotočně upravena dvě ozubená kola 43 a 45, která jsou v záběru s odpovídajícími ozubenými koly 46 a 47 na mezilehlém • · • · ·

- 16 hřídeli 40. Tento mezilehlý hřídel 40 je prostřednictvím další dvojice ozubených kol ve funkčním spojení s elektrickým strojem 32. Převodový výstupní hřídel 22 je funkčně spojen s neznázorněnými poháněcími koly motorového vozidla. Ozubená kola 46 a 47, která jsou upravena na mezilehlém hřídeli 40, jsou spojena se spojkami 42 a 44, které nejprve zajištují neotočné spojení bud ozubeného kola 46 nebo ozubeného kola 47 s mezilehlým hřídelem 40. Ovládání těchto obou spojek 42 a 44 je kontrolováno elektronickým ovládacím přístrojem 50, který podle provozního a jízdního stavu motorového vozidla za bezpečuje odpovídající provoz elektrického stroje 32.

Pro přímé spouštění zde neznázorněného spalovacího motoru se uvede hlavní převod 18 do neutrální polohy, přičemž hlavní spojka 37 je otevřená. Hlavní převod 18 je tak oddělen od spalovacího motoru, případně jeho výstupního hřídele 14. Elektrický stroj 32 je zapojen jako spouštěcí motor. K tomu účelu potřebné napájení elektrickým proudem elektrického stro je 32 se uskutečňuje například z baterie motorového vozidla. Nejprve je uzavřena jen spojka 42, čímž je převodový vstupní hřídel 20 otáčen stanoveným počtem otáček. Tento počet otáček je přitom určen prostřednictvím převodového poměru dvojice ozubených kol 47, 43 a může mít například poměr 1:5 nebo 1:6. Takto vytvořená kinetická energie je uložena do všech rotujících částí hlavního převodu 18 s výjimkou převodového výstupního hřídele 22, protože hlavní převod 18 je v neutrální poloze. Pokud se nyní uzavře hlavní spojka 37 motorového vozidla, protáčí v převodech a rotoru elektrického stroje 32 obsažená rotační energie spalovacím motorem, čímž současně pokles ne počet otáček převodového vstupního hřídele 20. Po dosažení stanoveného počtu otáček tohoto převodového vstupního hřídele 20 je elektrickým strojem 32 spalovací motor protáčen,

- 17 • ·

až je spuštěn. Okamžité kolísání spalovacího motoru v důsledku stlačení v jednotlivých válcích je tlumeno tlumičem torzních kmitů v hlavní spojce 37 motorového vozidla a je do značné míry potlačeno. Setrvačné momenty rotujících převodových hřídelů přídavně vyrovnávají kolísání otáček. Z tohoto důvodu postačuje celkový převod v poměru 1:5 nebo 1:6 pro elektrický stroj 32 při spouštění. Po dosažení minimálního počtu otáček je elektrický stroj 32 přepnut ze spouštěcího provozu do generátorového provozu.

V generátorovém provozu v průběhu jízdy může být počet otáček elektrického stroje 32 převáděn příslušně podle počtu otáček motoru prostřednictvím obou spojek 42 a 44. Tak například je možné přeřadit převod při počtu otáček o hodnotě počtu n otáček = 1500 ot/min.

Další funkce, jako převodová synchronizace, byly již popsány v předcházejícím a proto nebudou na tomto místě ještě jednou opakovány.

Na obr. 4 je znázorněn další příklad provedení převodu motorového vozidla s integrovaným elektrickým strojem 32, jehož rotor, případně mezilehlý hřídel 40 je na obou stranách spojitelný prostřednictvím vždy jedné spojky 42 a 44 s jed, ním ozubeným kolem převodu-; Elektrický stroj 32 a převod lze přitom provozovat a řídit stejným způsobem, který již byl popsán u příkladu provedení podle obr. 3·

Na obr. 5 je jako příklad znázorněn diagram, který porovnává počty otáček elektrického stroje 32 s počty otáček spalovacího motoru 12, případně jeho klikového hřídele 16 při e e _ 18 různých převodech mezilehlého převodu 34. Na úsečce dvourozměrného diagramu je přitom nanesen počet otáček motoru v otáčkách za minutu, to je ot/min. Pořadnice přitom znázorňuje počet otáček v ot/min elektrického stroje 32. V diagramu jsou například zakresleny různé přímky, například pět přímek, a to relativně plochá přímka pro převod mezilehlého převodu 34 v poměru 1:1,2. Převody v poměru 1:1,5 a 1:2 znázorňují poněkud strmější přímky. Dále vlevo jsou zakresleny dvě relativně strmé přímky, a to například pro převodové poměry 1:6 a 1:7 mezilehlého převodu 34. Tyto vyšší převodové poměry jsou účelné pro spouštěcí provoz elektrického stroje 32, případně pro nižší motorové otáčky v generátorovém provozu, aby byl generátor poháněn ve výhodné oblasti účinnosti. Při vyšších počtech otáček motoru jsou na rozdíl od toho účelné nižší převody v poměru 1:2 nebo ještě nižším poměru, aby bylo možné opět provozovat elektrický stroj 32 v oblasti výhodného stupně účinnosti.

Na obr. 6 je znázorněn postupový diagram ovládání pro převodovou synchronizaci z hlediska lepšího vyobrazeni postupů při řadicím procesu hlavního převodu 18. Toto ovládání může být například vytvořeno jako naprogramování elektronické'ho ovládacího přístroje 50, který ovládá všechny komponenty převodu, jako spojky 28, 30, 31, 37, 42 a 44 nebo elektrického stroje 32 v závislosti na různých provozních stavech vozidla nebo parametrech spalovacího motoru. Šipky v postupovém diagramu jsou označeny šipkou Y, to je pozitivní šipkou Y pro ano, to je kladný výsledek otázky, a negativní šipkou N pro ne, to je pro negativní výsledek otázky.

Pokud má být hlavní převod 18 přeřazen do nového převodo- 19 vého stupně, uvede se do činnosti kontakt na řadicí páce. Dotaz se uskuteční ovládáním tohoto kontaktu v kroku 52. Pokud je výsledek dotazu pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, uskuteční se v následném, kroku 54 dotaz, zda jde směr řazení směrem vzhůru, to znamena, zda má být převod zařazen do nejbližšího vyššího stupně. Pokud je výsledek tohoto dotazu negativní, to je ve směru negativní šipky N, uskuteční se v kroku 56 dotaz, zda směr řazení je dolů, to znamená zda má být převod zařazen do nejbližšího nižšího stupně. Pokud je výsledek tohoto dotazu negativní, to je ve směru negativní šipky N, přeskočí program nazpět ke kroku 52, ve kterém dojde k dotazu na stav kontaktu řadicí páky. Pokud je výsledek dotazu v kroku 54 pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, pokračuje program dále s krokem 62, ve kterém dojde k dotazu, zda je převodový poměr mezilehlého převodu 34 nastaven na převod v poměru 1:2. Pokud je výsledek tohoto dotazu negativní, to je ve směru negativní šipky N, tak je v kroku 64 mezilehlý převod 34 přeřazen na převod v poměru 1:2. Potom pokračuje program s krokem 66, ve kterém se uskuteční synchronizace hlavního převodu 18 přeřazením převodu mezilehlého pohonu, to je mezilehlého převodu 34 z poměru 1:2 na 1:5. Pokud je výsledek dotazu v kroku 62 pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky X, přeskočí program ihned ke kroku 66. Prostřednictvím zvět šení účinného momentu hmotnostní setrvačnosti elektrického stroje 32 se uskuteční synchronizace převodu. Šipka ke kroku 70 zdůrazňuje celkovou funkci ovládání převodu, zejména změnu převodu mezilehlého převodu 34 jako funkci počtu otáček. Pokud je výsledek dotazu v kroku 56 pozitovní, to je ve směru pozitivní šipky Y, tak pokračuje program dále s krokem 58, ve kterém je dotázán, zda je převodový poměr mezilehlého převodu 34 nastaven na převod v poměru 1:5. Pokud je výsledek tohoto

9 e 9

- 20 9 99 • · dotazu negativní, to je ve směru negativní šipky N, tak je v kroku 60 mezilehlý převod 34 přeřazen na poměr 1:5· Potom pokračuje program s krokem 68, ve kterém se uskuteční synchronizace hlavního převodu 18 změnou převodu mezilehlého převodu 34 z poměru 1:5 na poměr 1:2. Pokud je výsledek dotazu V kroku 58 pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, skočí program ihned ke kroku 68. Od kroku 68 vede také šipka ke kroku 70 a od něj opět ke kroku 52. Zde je permanentně, to znamená v krátkých časových odstupech, dotazován stav kontaktu řadicí páky. Pokud je výsledek dotazu v kroku 52 negativní, to je ve směru negativní šipky N, což znamená, že od posledního dotazu nebyla řadicí páka ovládána, pokračuje program dále s krokem 70, čímž se uskuteční permanentní dotazová situace.

Na obr. 7 je nakonec znázorněn příkladný postupový diagram ovládání převodu v generátorovém provozu elektrického stroje 32 ♦ Vycházeje například z dotazu převodu metilehlého převodu 34 v programovém kroku 72 je podle výsledku dotazu dotázán počet otáček motoru. Pokud je výsledek dotazu v kroku 72 pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, tak pokračuje program dále s krokem 74, ve kterém dojde k dotazu, zda je počet otáček spalovacího motoru 12 menší než 1500 ot/min. Pokud je výsledek tohoto dotazu pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, dojde v kroku 76 k dotazu, zda má být vozidlo zrychleno. Pokud je výsledek- tohoto dotazu v kroku 76 = negativní, to je ve směru negativní šipky N, uskuteční se v následujícím kroku 78 dotaz, zda je v elektrické palubní síti motorového vozidla potřebný přídavný výkon. Pokud je výsledek tohoto dotazu pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, tak je v programovém kroku 80 převod mezilehlého převodu 34 přeřazen na poměr 1:5. Pokud je výsledek dotazu v kroI ··

9 9

- 21 99 99 99 ku 74 negativní, to je ve směru negativní šipky N, přeskočí program nazpět ke kroku 72, ve kterém dojde k dotazu, zda je mezilehlý převod 34 nastaven na převod v poměru 1:2. Stejně tak vede pozitivní výsledek dotazu, to je ve směru pozitivní šipky Y, v kroku 76, nebo negativní výsledek dotazu, to je ve směru negativní šipky N v kroku 78 vždy ke skoku ke kroku 72. Od kroku 80 vede také šipka nazpět ke kroku 72, což zdůrazňuje permanentní dotaz na převodový stupeň nastavený v mezilehlém převodu 34. Pokud je výsledek dotazu v kroku 72 negativní, to je ve směru negativní šipky N, prochází program dále ke kroku 82, ve kterém dochází k dotazu, zda je počet otáček spalovacího motoru 12 nad hodnotou 1800 ot/min. Pokud je výsledek tohoto dotazu pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, což znamená, že se spalovací motor 12 otáčí s vyšším počtem otáček než 1800 ot/min, tak pokračuje program dále s krokem 86, ve kterém je mezilehlý převod 34 přepojen na převod v poměru 1:2. Pokud je výsledek dotazu v kroku 82 negativní, to je ve směru negativní šipky N, pokračuje program dále s krokem 84. Zde dojde k dotazu, zda má mít motorové vozidlo velké zrychlení. Pokud je výsledek tohoto dotazu negativní, to znamená ve směru negativní šipky N, skočí program ke kroku 72. Pokud je na rozdíl od toho výsledek dotazu v kroku 84 pozitivní, to je ve směru pozitivní šipky Y, pokračuje program s krokem 86. Odtud pokračuje program také dále ke kroku 72, kde opět dojde k dotazu na aktuální převodový poměr mezilehlého převodu 34.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Poháněči agregát /10/ pro motorová vozidla se spalovacím motorem /12/ a s převodem působícím na poháněči kola motorového vozidla, přičemž převodový vstupní hřídel /20/ je spojitelný s výstupním hřídelem /14/ spalovacího motoru /12/, a s elektrickým strojem /32/, který je prostřednictvím mezilehlého převodu /34/ spojitelný s převodem a který je přepínatelný jako spouštěč pro spouštění spalovacího motoru /12/ a jako generátor pro napájení palubní sítě motorového vozidla, přičemž výstupní hřídel /14/ spalovacího motoru /12/ a převodový vstupní hřídel /20/ hlavního převodu /18/, jakož i elektrický stroj /32/ jsou na mezilehlý převod /34/ navzájem spojitelné prostřednictvím nejméně jedné ovladatelné spojky /28, 30, 31, 37, 42, 44/, vyznačující se tím, že výstupní hřídel /14/ spalovacího motoru /12/ a převodový vstupní hřídel /20/ hlavního převodu /18/ jsou spojitelné přes vždy jednu spojku /28, 30/ se setrvačnou hmotou /24/, která je schopná zachycovat dostatečnou kinetickou energii pro impulsové spouštění spalovacího motoru /12/, a že setrvačná hmota /24/ je v účinném záběru s mezilehlým převodem /34/.
2. 2. Poháněči agregát /10/ podle nároku 1, vyznačující” setím , že výstupní hřídel /14/ spalovacího motoru a převodový vstupní hřídel /20/ hlavního převodu /18/ jsóu prostřednictvím vždy jedné spojky /28, 30/ spojitelné se setrvačnou hmotou /24/ a setrvačná hmota /24/ je v účinném záběru s mezilehlým převodem /34/.
3. 3. Poháněči agregát /10/ podle nároku 1, vyznačují• ·

   - 23 • · · · e e e e • · ··· ·· ·· • · · · » Φ e e ··♦ ··· Φ 9

   99 99 cíše tím, že výstupní hřídel /14/ spalovacího motoru /12/ a převodový vstupní nřídel /20/ hlavního převodu /18/ jsou prostřecnictvím spojky /31/ a setrvačníku /27/ navzájem spojitelné, přičemž elektrický stroj /32/ je prostřednictvím řaditelného mezilehlého převodu /34/ permanentně v účinném záběru s převodovým vstupním hřídelem /20/.
4. 4. Poháněči agregát /10/ podle nároku 3, vyznačující se tím, ' že řaditelný mezilehlý převod /34/ má nejméně dva převodové stupně a jednu neutrální polohu.
5. 5. Poháněči agregát /10/ podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektrický stroj /32/ je v účinném záběru s mezilehlým hřídelem /40/, přiveditelným prostřednictvím dvou ovladatelných spojek /42, 44/ se vždy různým převodem do účinného záběru s převodovým vstupním hřídelem /20/.
6. 6. Poháněči agregát /10/ podle nároku 5, vyznačující se tím, že elektronický ovládací přístroj /50/ ovládá z informací o počtu otáček motoru, počtu otáček kol a požadovaných převodových stavů obě na mezilehlém hřídeli /40/ upravené - spojky /42, 44/, jakož i elektrický stroj, /32/.
7. 7. Poháněči agregát /10/ podle^nář&ku 2, v y z n a č u í c í se tím, že elektronický ovládací přístroj /50/ ovládá z informací o počtu otáček motoru, počtu otáček kol a požadovaných převodových stavů spojky /28, 30/, jakož i elektrický stroj /32/.
8. 8. Poháněči agregát /10/ podle nároku 3, vyznačující se tím, že elektronický ovládací přístroj ·· ·· ·· · ··

   - 24 ·· /50/ ovládá z informací o počtu otáček motoru, počtu otáček kol a požadovaných převodových stavů spojku /31/, jakož i elektrický stroj /32/.
9. 9. Poháněči agregát /10/ podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektrický stroj /32/ jepřipojitelný prostřednictvím nejméně jedné ovladatelné spojky na převodový vstupní hřídel /20/ tak, že pro synchronizaci hlavního převodu /18/ při’ zpětném zasunutí převodového stupně jako elektromotor urychlí pomaleji obíhající ozubené kolo spojované dvojice ozubených kol nebo při zapojení vyššího převodového stupně jako generátor zpomalí rychleji’ obíhající ozubené kolo.
10. 10. Poháněči agregát /10/ podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že elektrický stroj /32/ je připojitelný prostřednictvím mezilehlého převodu /34/ na převodový vstupní hřídel /20/ tak, že pro synchronizaci hlavního převodu /18/ jsou převodové stupně mezilehlého převodu /34/ a tím také hmotnostní moment setrvačnosti elektrického stroje /32/ zvolitelné v souladu s požadovaným přizpůsobením počtu otáček převodového vstupního hřídele /20/.
11. 11. Poháněči agregát /10/ podle jednoho z předcházejících nároků, - ’ vyznačující se tím, že kapalinové chlazení elektrického stroje /32/ je zajištěno přípojkou na vodní chladicí okruh spalovacího motoru /12/.
12. 12. Poháněči agregát /10/ podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že elektrický stroj /32/ je chlazen vzduchem prostřednictvím zamontovaného

    44 44 44 44

    4 44 4 4 44 ·

    4 44 4 · · 4 ·

    9 9 999 9 «7« Ϊ t i

    4 4 4 4 4

    44 ·· 44 4 4

    - 25 nebo vně upraveného chladicího dmýchadla.
13. 13. Poháněči agregát /10/ podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mazání olejem elektrického stroje /32/ je provedeno olejem hlavního převodu /18/.