RU2340474C1

RU2340474C1 - Vehicle power transmission to wheel-track mover with electromechanical power regulation

Info

Publication number: RU2340474C1
Application number: RU2007119746/11A
Authority: RU
Inventors: Евгений Викторович Медведев (RU); Евгений Викторович Медведев; Александр Михайлович Клиншов (RU); Александр Михайлович Клиншов; Александр Николаевич Абрамов (RU); Александр Николаевич Абрамов; нов Николай Сергеевич Гурь (RU); Николай Сергеевич Гурьянов; Артем Викторович Варгин (RU); Артем Викторович Варгин
Original assignee: Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.П. ДУБЫНИНА
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: vehicle contains combustion engine and power train. Drives of wheel and track mover are provided with electromechanical transmission. Traction electric motors of wheel reducing gear drive and on-board gears of track mover, and generator are connected by electric cables. Accumulator battery, electronic accelerator and recuperative electric brake is connected with traction electric motors control system. Amount of delivered electric power determines traction force on driving wheels and is regulated depending on movers load and road-surface conditions. Control unit regulates energy storage via controlled coupling.

EFFECT: increase in vehicle flotation, its fuel economy, lowering toxicity level, improvement of power transmission efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и, в частности, может быть использовано в тракторах, самоходных машинах, автомобилях, колесно-гусеничных тягачах и транспортерах.The invention relates to transport engineering and, in particular, can be used in tractors, self-propelled machines, automobiles, wheeled and tracked tractors and conveyors.

Известно транспортное средство (патент РФ 2292271, МПК В60К 17/34, 2007), содержащее двигатель, связанный через коробку передач, планетарную передачу, дифференциал с приводом ведущих мостов колесного движителя и приводом ведущего моста гусеничного движителя, при этом привод ведущих мостов колесного движителя снабжен механической передачей, жестко связанной с эпициклической шестерней, имеющей внутренний и внешний зубчатый венец, а привод ведущего моста гусеничного движителя, снабженный механической и гидродинамической передачей, жестко связан с водилом планетарного ряда. Вал привода колесного движителя связан внешним зубчатым венцом эпициклической шестерни, а вал привода гусеничного движителя связан с водилом и шестерней гидродинамической передачи, которая жестко связана с водилом. Гидродинамическая передача имеет гидротрансформатор прямой прозрачности, вал насосного колеса которого связан с внешним зубчатым венцом эпициклической шестерни, а вал турбинного колеса - с шестерней гидродинамической передачи.A vehicle is known (RF patent 2292271, IPC В60К 17/34, 2007), comprising a motor coupled through a gearbox, a planetary gear, a differential with a drive of driving axles of a wheel propulsion and a drive of the driving axle of a caterpillar propulsion, while the drive of the driving bridges of the wheeled propulsion a mechanical transmission rigidly connected to the epicyclic gear having an internal and external ring gear, and the drive axle of the caterpillar mover equipped with a mechanical and hydrodynamic transmission is rigidly connected carrier planetary gear set. The drive shaft of the wheel mover is connected by an external gear rim of the epicyclic gear, and the drive shaft of the caterpillar mover is connected to the carrier and the hydrodynamic transmission gear, which is rigidly connected to the carrier. The hydrodynamic transmission has a torque converter of direct transparency, the shaft of the pump wheel of which is connected to the external gear ring of the epicyclic gear, and the shaft of the turbine wheel is connected to the gear of the hydrodynamic transmission.

Указанное техническое решение является наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату и принимается за прототип.The specified technical solution is the closest to the declared technical essence and the achieved result and is taken as a prototype.

Однако недостатком данной силовой передачи является то, что применение гидродинамического трансформатора требует установки дополнительной повышающей передачи, обеспечивающей рабочую частоту вращения насосного колеса. Кроме этого, гидродинамическая передача сложна в изготовлении и является дорогостоящим крупногабаритным агрегатом, а также карданные передачи и ведущие мосты, размещаемые внутри корпуса машины, снижают эргономику и безопасность работы экипажа.However, the disadvantage of this power transmission is that the use of a hydrodynamic transformer requires the installation of an additional overdrive, which ensures the working speed of the pump wheel. In addition, the hydrodynamic transmission is difficult to manufacture and is an expensive large-sized unit, as well as cardan drives and drive axles located inside the machine’s body, reduce ergonomics and crew safety.

Технический результат изобретения направлен на повышение проходимости транспортного средства, его топливной экономичности, снижение токсичности, повышение КПД силовой передачи и снижение массы в снаряженном состоянии.The technical result of the invention is aimed at increasing the cross-country ability of the vehicle, its fuel economy, reducing toxicity, increasing the efficiency of the power train and reducing the weight in running order.

Технический результат достигается тем, что транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, отличается тем, что приводы колесного и гусеничного движителя снабжены электромеханической передачей, при этом тяговые электродвигатели привода колесных редукторов и бортовых передач гусеничного движителя и генератор, связанный через управляемую муфту с двигателем внутреннего сгорания, соединены электрическими кабелями, а энергоаккумулятор, электронный акселератор и рекуперативный электрический тормоз связаны с системой управления тяговыми электродвигателями. Величина подводимой электрической мощности определяет силу тяги на ведущих колесах и регулируется в зависимости от нагрузки на движителях и дорожно-грунтовых условий. Вырабатываемая генератором энергия расходуется на привод тяговых электродвигателей и накапливается в энергоаккумуляторе, особенно интенсивно накопление происходит при торможении транспортного средства за счет рекуперативного электрического тормоза. При достижении запасов энергии максимальной емкости энергоаккумулятора блок управления отключает двигатель внутреннего сгорания с помощью управляемой муфты. При снижении запасов энергии в энергоаккумуляторе до пределов, недостаточных для обеспечения работы тяговых электродвигателей в заданном режиме, происходит принудительный пуск двигателя внутреннего сгорания за счет управляемой муфты и включение контроллеров его работы и токсичности отработавших газов.The technical result is achieved in that the vehicle containing the internal combustion engine, characterized in that the drives of the wheel and caterpillar movers are equipped with an electromechanical transmission, while the traction motors of the drive of the wheel gears and final drives of the caterpillar mover and a generator connected through a controlled coupling to the internal combustion engine connected by electric cables, and the energy accumulator, electronic accelerator and regenerative electric brake are connected to the system board of traction motors. The magnitude of the input electric power determines the traction on the driving wheels and is regulated depending on the load on the propulsors and road and ground conditions. The energy generated by the generator is spent on the drive of traction electric motors and accumulates in the energy accumulator, especially intensive accumulation occurs when the vehicle is braked by a regenerative electric brake. Upon reaching the energy reserves of the maximum capacity of the energy accumulator, the control unit turns off the internal combustion engine using a controlled clutch. When the energy reserves in the energy accumulator are reduced to the limits insufficient to ensure the operation of the traction electric motors in the specified mode, the internal combustion engine is forced to start due to the controlled clutch and the controllers of its operation and exhaust gas toxicity are turned on.

Отличительными признаками от прототипа является то, что приводы колесного и гусеничного движителя снабжены электромеханической передачей, при этом тяговые электродвигатели привода колесных редукторов и бортовых передач гусеничного движителя и генератор, связанный через управляемую муфту с двигателем внутреннего сгорания, соединены электрическими кабелями, а энергоаккумулятор с электронным акселератором и рекуперативным электрическим тормозом связаны с системой управления тяговыми электродвигателями.Distinctive features of the prototype is that the drives of the wheel and caterpillar movers are equipped with an electromechanical transmission, while the traction motors of the drive of wheel gears and final drives of the caterpillar mover and the generator connected via a controlled clutch to the internal combustion engine are connected by electric cables, and the energy accumulator with an electronic accelerator and a regenerative electric brake are coupled to the traction motor control system.

На чертеже дана принципиальная схема транспортного средства с предлагаемой силовой передачей.The drawing shows a schematic diagram of a vehicle with the proposed power transmission.

Транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания 1, контроллеры работы двигателя внутреннего сгорания 2 и токсичности отработавших газов 3, связанные с блоком управления работой двигателем внутреннего сгорания 4, который воздействует на управляемую муфту 5, генератор 6, жестко связанный с управляемой муфтой 5, тяговые электродвигатели 7, которые встроены в ступицы 6-ти ведущих колес, соединенные с генератором 6 электрическими кабелями, блок управления 8 тяговыми электродвигателями 7, электронный акселератор 9 и энергоаккумулятор 10 с рекуперативным электрическим тормозом, связанные с блоком управления 8.The vehicle includes an internal combustion engine 1, controllers of the operation of the internal combustion engine 2 and exhaust emissions 3 associated with the control unit of the internal combustion engine 4, which acts on the controlled clutch 5, the generator 6, rigidly connected to the controlled clutch 5, traction motors 7 which are built into the hubs of 6 driving wheels connected to the generator by 6 electric cables, a control unit 8 by traction motors 7, an electronic accelerator 9 and energy storage p 10 with electric regenerative brake, associated with the control unit 8.

Работает силовая передача следующим образом. При вращении ротора генератора 6, жестко связанного с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания 1 через управляемую муфту 5, вырабатываемая электроэнергия по кабелям подается к тяговым электродвигателям 7, жестко связанным с колесными редукторами и бортовыми передачами, причем величина подаваемого тока определяется электронным акселератором 9 в зависимости от величин крутящего момента, реализуемых на колесном и гусеничном движителях, а его сила изменяется в диапазоне от нуля до максимального значения. Независимо от нагрузки на тяговых электродвигателях 7 двигатель внутреннего сгорания 1 работает в постоянном квазистационарном режиме, характеризуемом наибольшим КПД и наименьшим расходом топлива, который обеспечивается контроллерами работы двигателя внутреннего сгорания 2 и токсичности отработавших газов 3, связанными с блоком управления работой двигателем внутреннего сгорания 4, при подаче сигналов от него на управляемую муфту 5. Данный режим работы двигателя внутреннего сгорания 1 обеспечивается за счет накопления электроэнергии в энергоаккумуляторе 10, причем при торможении транспортного средства интенсивность накопления электроэнергии резко увеличивается за счет работы рекуперативного тормоза энергоаккумулятора 10. При достижении величины накопленной энергии максимальной емкости энергоаккумулятора 10 блок управления 8 подает сигнал на блок управления работой двигателем внутреннего сгорания 4, который отключает управляемую муфту 5, разъединяющую генератор 6 и двигатель внутреннего сгорания 1, при этом происходит его остановка. По мере расхода электроэнергии и достижении ее количества в энергоаккумуляторе 10 минимально допустимой величины блок управления 8 подает сигнал на блок управления работой двигателем внутреннего сгорания 4, который включает управляемую муфту 5, соединяющую генератор 6 и двигатель внутреннего сгорания 1 и обеспечивающую его пуск.The power transmission operates as follows. When the rotor of the generator 6, rigidly connected with the crankshaft of the internal combustion engine 1 through a controlled coupling 5, is rotated, the generated electricity is fed through cables to the traction motors 7, which are rigidly connected to the wheel gearboxes and final drives, and the supplied current is determined by the electronic accelerator 9 depending on torque values realized on wheeled and tracked engines, and its force varies in the range from zero to the maximum value. Regardless of the load on the traction electric motors 7, the internal combustion engine 1 operates in a constant quasi-stationary mode, characterized by the highest efficiency and the lowest fuel consumption, which is provided by the controllers of the internal combustion engine 2 and exhaust gas 3, associated with the control unit of the internal combustion engine 4, when applying signals from it to the controlled clutch 5. This mode of operation of the internal combustion engine 1 is provided due to the accumulation of electricity in the energy accumulator 10, and when the vehicle brakes, the energy storage rate increases sharply due to the regenerative brake of the energy accumulator 10. When the accumulated energy reaches the maximum capacity of the energy accumulator 10, the control unit 8 sends a signal to the operation control unit of the internal combustion engine 4, which disables the controlled clutch 5, disconnecting the generator 6 and the internal combustion engine 1, while it stops. As the energy consumption and its amount in the energy accumulator 10 reaches the minimum permissible value, the control unit 8 sends a signal to the operation control unit of the internal combustion engine 4, which includes a controlled clutch 5 connecting the generator 6 and the internal combustion engine 1 and ensuring its start-up.

Claims

A vehicle containing an internal combustion engine, characterized in that the drives of the wheel and caterpillar mover are equipped with an electromechanical transmission, while the traction electric motors of the drive of the wheel gears and final drives of the caterpillar mover and the generator connected via a controlled clutch to the internal combustion engine are connected by electric cables, and an energy accumulator, an electronic accelerator and a regenerative electric brake are connected to the traction motor control system.