RU2357876C1 - Hybrid power unit of vehicle - Google Patents

Hybrid power unit of vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2357876C1
RU2357876C1 RU2008102856/11A RU2008102856A RU2357876C1 RU 2357876 C1 RU2357876 C1 RU 2357876C1 RU 2008102856/11 A RU2008102856/11 A RU 2008102856/11A RU 2008102856 A RU2008102856 A RU 2008102856A RU 2357876 C1 RU2357876 C1 RU 2357876C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
drive
hybrid power
power unit
unit according
Prior art date
Application number
RU2008102856/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нурбей Владимирович Гулиа (RU)
Нурбей Владимирович Гулиа
Original Assignee
Нурбей Владимирович Гулиа
Бабин Владимир Алексанрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нурбей Владимирович Гулиа, Бабин Владимир Алексанрович filed Critical Нурбей Владимирович Гулиа
Priority to RU2008102856/11A priority Critical patent/RU2357876C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2357876C1 publication Critical patent/RU2357876C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention is related to hybrid power units of vehicles and may be used in city transport, for instance bus. Hybrid power unit of vehicle comprises primary power supply source (1), energy accumulator in the form of, for instance flywheel (18) or accumulator, and also drive comprising planetary disc variator (4), mechanism (12) for forced variation of gear ratio of planetary disc variator (4), which is arranged, for instance in the form of screw-nut gear, system (14) for control of mechanism for variation of gear ratio of planetary disc variator (4), periodically switched unit, for instance demultiplicator (29) comprising one or several gear switched drives, which transmits rotation from planetary disc variator (4) to drive of traction wheels (35) of vehicle. Range of gear ratios variation of periodically switched unit is arranged as lower than range of planetary disc variator variation.
EFFECT: saving of fuel and improved ecological compatibility of vehicle.
18 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к силовым агрегатам транспортных средств и может быть использовано в качестве гибридного силового агрегата, в частности, городского автобуса, городского трамвая и других транспортных средств, эксплуатируемых в городе.The invention relates to power units of vehicles and can be used as a hybrid power unit, in particular, city bus, city tram and other vehicles operated in the city.

Известна конструкция гибридного силового агрегата автомобиля, включающая двигатель внутреннего сгорания в качестве первичного источника энергии, бесступенчатую трансмиссию, в данном случае гидростатического типа, и накопитель энергии в виде маховика. Трансмиссия соединяет двигатель как с колесами автомобиля, так и с маховиком, а также маховик с колесами (см. Н.В.Гулиа, Накопитель энергии, М.: Наука, 1980 г., с.143-146 и схемы на с.143 и 144). По этой же схеме устроен гибридный силовой агрегат с электрической трансмиссией, описанный в этом же источнике. Недостатками этих конструкций, принятых за аналоги, являются большая сложность конструкции и невысокий КПД из-за преобразования механической энергии двигателя в другие виды энергии в трансмиссиях.A known design of a hybrid powertrain of a car, including an internal combustion engine as a primary energy source, a continuously variable transmission, in this case a hydrostatic type, and an energy storage device in the form of a flywheel. The transmission connects the engine with both the wheels of the car and the flywheel, as well as the flywheel with wheels (see N.V. Gulia, Energy Storage, M .: Nauka, 1980, p.143-146 and the circuit on p.143 and 144). A hybrid power unit with an electric transmission, described in the same source, is arranged according to the same scheme. The disadvantages of these designs, taken as analogues, are the great complexity of the design and low efficiency due to the conversion of mechanical energy of the engine into other types of energy in transmissions.

Известна конструкция гибридного силового агрегата автобуса с механической бесступенчатой передачей в качестве трансмиссии, двигателем внутреннего сгорания в качестве первичного источника энергии и маховиком в качестве накопителя энергии (см. журнал "Автоперевозчик" №11 (50), ноябрь 2004 г., статья "Гибридные силовые агрегаты для автобусов", с.58-59, рис.3). Эта конструкция, имеющая наибольшее число признаков, общих с предложением, принята за прототип.The design of a hybrid powertrain of a bus with a mechanical continuously variable transmission as a transmission, an internal combustion engine as a primary energy source, and a flywheel as an energy storage device is known (see Avtoperevozchik magazine No. 11 (50), November 2004, article "Hybrid power units for buses ", p.58-59, Fig. 3). This design, having the greatest number of features common with the proposal, is taken as a prototype.

Основным недостатком устройства-прототипа является невысокий диапазон варьирования механической бесступенчатой передачи - супервариатора, имеющего, согласно испытаниям опытного образца, этот диапазон около 8-ми, хотя для гибридного силового агрегата описанного типа требуется диапазон не менее чем в 3 раза больше, иначе сильно понижается его КПД. Кроме того, в устройстве-прототипе не предусмотрено возможности дополнения механической бесступенчатой передачи электромашинами, а также использование в качестве первичного источника энергии электрических устройств; не предусмотрено также использование накопителей электроэнергии, например конденсаторов и электроаккумуляторов.The main disadvantage of the prototype device is the low range of variation of a mechanical continuously variable transmission - a supervator, which, according to the prototype tests, has this range of about 8, although a hybrid power unit of the type described requires a range of at least 3 times larger, otherwise it decreases greatly Efficiency. In addition, the prototype device does not provide the possibility of supplementing the mechanical continuously variable transmission by electric machines, as well as the use of electrical devices as the primary source of energy; The use of energy storage devices, such as capacitors and electric accumulators, is also not provided.

Задача изобретения состояла в создании гибридного силового агрегата транспортного средства, включающего в себя экономичную механическую бесступенчатую трансмиссию с широким диапазоном варьирования, позволяющую использовать его как самостоятельно, так и с применением дополнительных электромашин, для эффективной передачи энергии от одного или нескольких первичных источников энергии как к ведущим колесам, так и в накопитель энергии, а также от накопителя энергии к ведущим колесам как независимо, так и совместно с первичным источником энергии, а кроме того, для передачи энергии от ведущих колес автомобиля в накопитель как независимо, так и вместе с первичным источником энергии.The objective of the invention was to create a hybrid powertrain of a vehicle, which includes an economical mechanical continuously variable transmission with a wide range of variation that allows you to use it both independently and with the use of additional electric machines, for efficient transmission of energy from one or more primary energy sources to leading ones wheels, and in the energy store, as well as from the energy store to the drive wheels, both independently and in conjunction with the primary source nergii, and in addition, for the transmission of energy from the wheeled vehicle to drive both independently and together with the primary energy source.

Указанная задача решается тем, что предложен гибридный силовой агрегат транспортного средства, включающий первичный источник энергии, накопитель энергии, а также привод, имеющий в своем составе механическую бесступенчатую и зубчатые передачи, причем привод выполнен с возможностью кинематического соединения друг с другом в любом сочетании первичного источника энергии, накопителя энергии и ведущих колес транспортного средства, в котором бесступенчатая передача содержит в своем составе планетарный дисковый вариатор, механизм принудительного изменения его передаточного отношения и систему управления этим механизмом, а зубчатая передача содержит в своем составе периодически переключаемый блок, содержащий одну или несколько зубчатых переключаемых передач, передающий вращение от бесступенчатой передачи на привод ведущих колес транспортного средства, причем диапазон изменения передаточных отношений периодически переключаемого блока выполнен меньшим, чем диапазон варьирования планетарного дискового вариатора.This problem is solved by the fact that the proposed hybrid power unit of the vehicle, including a primary energy source, energy storage, as well as a drive having a mechanical continuously variable and gear transmission, the drive is made with the possibility of kinematic connection with each other in any combination of the primary source energy, energy storage and driving wheels of the vehicle, in which the continuously variable transmission comprises a planetary disk variator, the mechanism will force change its gear ratio and the control system of this mechanism, and the gear contains a periodically shifting unit containing one or more gear shifting gears, transmitting rotation from a continuously variable transmission to the drive wheels of the vehicle, and the range of gear ratios of the periodically shifting unit made smaller than the range of variation of the planetary disk variator.

Одним из вариантов исполнения является то, что бесступенчатая передача, содержащая планетарный дисковой вариатор, включает в свой состав дифференциальный механизм, содержащий планетарную и дифференциальную передачи, включающие центральные зубчатые колеса и водила, кинематически соединяющие ведущий и ведомый валы планетарного дискового вариатора с приводом на ведущие колеса транспортного средства, а также кинематически соединяющиеся между собой в двух режимах работы, в первом из которых водило планетарной передачи соединено с одним из центральных зубчатых колес дифференциальной передачи, а ведущие колеса через зубчатую передачу соединены с водилом дифференциальной передачи, а во втором - водило планетарной передачи соединено с водилом дифференциальной передачи, а ведущие колеса через зубчатую передачу соединены с другим центральным зубчатым колесом дифференциальной передачи, при этом в обоих режимах одно из центральных зубчатых колес планетарной передачи соединено с входным валом планетарного дискового вариатора, а другое выполнено неподвижным.One embodiment is that the continuously variable transmission comprising a planetary disk variator includes a differential mechanism comprising planetary and differential transmissions, including central gears and a carrier, kinematically connecting the driving and driven shafts of the planetary disk variator with a drive to the drive wheels vehicle, as well as kinematically interconnected in two modes of operation, in the first of which the planetary gear carrier is connected to one from the central gears of the differential gear, and the drive wheels are connected to the differential gear carrier through the gear transmission, and in the second, the planetary gear carrier is connected to the differential gear carrier, and the drive gears are connected to the other differential gear central gear via the gear, in both modes, one of the central gears of the planetary gear is connected to the input shaft of the planetary disk variator, and the other is stationary.

Другим отличием изобретения является то, что ведомый вал планетарного дискового вариатора выполнен с возможностью периодического соединения через периодически переключаемый блок с ведущими колесами транспортного средства с одновременным прекращением передачи крутящего момента от упомянутого вала через дифференциальный механизм.Another difference of the invention is that the driven shaft of the planetary disk variator is made with the possibility of periodic connection through a periodically switched unit with drive wheels of the vehicle while stopping the transmission of torque from the shaft through a differential mechanism.

Еще одним отличием изобретения является то, что периодически переключаемый блок, передающий вращение от бесступенчатой передачи на привод ведущих колес, содержит как понижающую, так и прямую передачи и выполнен в виде планетарного демультипликатора.Another difference of the invention is that the periodically switched unit transmitting rotation from the continuously variable transmission to the drive of the drive wheels contains both a reduction and a direct transmission and is made in the form of a planetary demultiplier.

Следующим отличием изобретения является то, что зубчатая передача, кинематически соединяющая бесступенчатую передачу и периодически переключаемый блок, содержит в своем составе как минимум одну нейтраль.A further feature of the invention is that the gear train kinematically connecting the continuously variable transmission and the periodically shifted unit comprises at least one neutral.

Следующим отличием изобретения является то, что периодически переключаемый блок содержит в своем составе прямую передачу.A further feature of the invention is that the periodically switched unit comprises a direct transmission.

Следующим отличием изобретения является то, что зубчатая передача, кинематически соединяющая бесступенчатую передачу и привод ведущих колес, содержит в своем составе реверс.A further feature of the invention is that the gear train kinematically connecting the continuously variable transmission and the drive of the drive wheels comprises a reverse gear.

Следующим отличием изобретения является то, что выходной вал периодически переключаемого блока выполнен с возможностью кинематического соединения как с приводом ведущих колес, так и с дополнительным приводом от маховика накопителя, как порознь, так и совместно, с помощью переключаемой муфты включения.A further feature of the invention is that the output shaft of the periodically switched unit is kinematically connected both to the drive of the drive wheels and to an additional drive from the drive flywheel, either separately or together, by means of a switchable clutch.

Следующим отличием изобретения является то, что дополнительный привод от маховика накопителя выполнен с передаточным отношением, примерно равным передаточному отношению всего привода от его входного до выходного валов в момент переключения демультипликатора.A further difference of the invention is that the additional drive from the drive flywheel is made with a gear ratio approximately equal to the gear ratio of the entire drive from its input to output shafts at the moment the demultiplier is switched.

Следующим отличием изобретения является то, что в планетарной передаче внешнее центральное зубчатое колесо соединено с ведущим валом вариатора, а внутреннее выполнено неподвижным.A further feature of the invention is that in a planetary gear, the external central gear is connected to the drive shaft of the variator, and the internal is stationary.

Следующим отличием изобретения является то, что в привод введена как минимум одна электромашина, ротор которой связан с входным валом вариатора.Another feature of the invention is that at least one electric machine is introduced into the drive, the rotor of which is connected to the input shaft of the variator.

Следующим отличием изобретения является то, что накопитель энергии выполнен в виде маховика с механическим отбором мощности от его вращающегося вала.Another feature of the invention is that the energy storage device is made in the form of a flywheel with mechanical power take-off from its rotating shaft.

Следующим отличием изобретения является то, что накопитель энергии выполнен в виде маховика с отбором мощности в виде электроэнергии от вращаемой маховиком электромашины.Another feature of the invention is that the energy storage device is made in the form of a flywheel with power take-off in the form of electric power from an electric machine rotated by the flywheel.

Следующим отличием изобретения является то, что накопитель энергии выполнен в виде конденсатора.Another feature of the invention is that the energy storage device is made in the form of a capacitor.

Следующим отличием изобретения является то, что накопитель энергии выполнен в виде электрохимического аккумулятора.Another feature of the invention is that the energy storage device is in the form of an electrochemical battery.

Следующим отличием изобретения является то, что гибридный силовой агрегат включает несколько первичных источников энергии и как минимум один из которых выполнен в виде теплового двигателя.Another feature of the invention is that the hybrid power unit includes several primary energy sources and at least one of which is made in the form of a heat engine.

Следующим отличием изобретения является то, что как минимум один первичный источник энергии выполнен в виде электрохимического источника энергии.Another feature of the invention is that at least one primary energy source is in the form of an electrochemical energy source.

Следующим отличием изобретения является то, что как минимум одним первичным источником энергии является внешняя контактная сеть, с которой транспортное средство связано через токосъемник.A further feature of the invention is that at least one primary energy source is an external contact network to which the vehicle is connected via a current collector.

Благодаря вышеперечисленному в изобретении достигается технический результат, заключающийся в том, что предложенный гибридный силовой агрегат транспортного средства позволит эффективно перераспределять энергию между первичными источниками энергии, ведущими колесами транспортного средства и накопителем энергии, что обеспечит существенную экономию топлива как за счет работы первичных источников энергии на оптимальном режиме, так и за счет рекуперации энергии торможения транспортного средства, а также экологичность транспортного средства за счет снижения токсичных выбросов по указанным причинам.Due to the foregoing, the invention achieves the technical result, namely, that the proposed hybrid powertrain of the vehicle will effectively redistribute energy between the primary energy sources, drive wheels of the vehicle and energy storage, which will provide significant fuel savings due to the operation of primary energy sources at the optimum mode, and due to the recovery of vehicle braking energy, as well as the environmental friendliness of the vehicle benefits by reducing toxic emissions for these reasons.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена наиболее простая схема гибридного силового агрегата с одним типом первичного источника энергии - двигателем и одним типом накопителя энергии - маховиком. На фиг.2 - схема с планетарным дисковым вариатором и дифференциальным механизмом (супервариатора) в режиме редукции. На фиг.3 и 4 представлена та же схема, что и на фиг.2, но с дифференциальным механизмом, соответственно, в режиме мультипликации супервариатора и в положении, когда выходной вал вариатора непосредственно соединен с выходом привода. На фиг.5 - схема с тремя типами первичных источников энергии и двумя типами накопителей энергии.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents the simplest scheme of a hybrid power unit with one type of primary energy source - an engine and one type of energy storage device - a flywheel. Figure 2 is a diagram with a planetary disk variator and a differential mechanism (supervariator) in reduction mode. Figure 3 and 4 presents the same circuit as in figure 2, but with a differential mechanism, respectively, in the mode of animation of the supervator and in the position when the output shaft of the variator is directly connected to the output of the drive. Figure 5 is a diagram with three types of primary energy sources and two types of energy storage.

Изображенный на фиг.1 вариант выполнения агрегата содержит первичный источник энергии - двигатель 1, который через сцепную муфту 2 соединен со входным валом 3 планетарного дискового вариатора 4 (обведен штриховой линией), включающего корпус 5 с установленными в нем внешними центральными фрикционными дисками 6, играющими роль эпицикла планетарной передачи, прижатыми, например, за счет собственной осевой упругости к промежуточным фрикционным дискам 7, играющим роль сателлита планетарной передачи. В свою очередь, к дискам 7 прижаты внутренние центральные фрикционные диски 8, кинематически связанные с валом 3 и играющие роль солнечного колеса планетарной передачи.The embodiment of the unit shown in FIG. 1 contains a primary energy source - an engine 1, which is connected through a coupling 2 to the input shaft 3 of the planetary disk variator 4 (circled by a dashed line), which includes a housing 5 with external central friction disks 6 installed in it, playing the role of the planetary gear epicycle, pressed, for example, due to its own axial elasticity to the intermediate friction disks 7, which play the role of a planetary gear satellite. In turn, the inner central friction discs 8, kinematically connected with the shaft 3 and playing the role of the planetary gear solar wheel, are pressed against the disks 7.

Диски 7, в количестве обычно от трех до восьми в каждом планетарном ряду, равномерно распределены по окружности между дисками 6 и 8 и установлены в подшипниках 9, закрепленных с возможностью радиального перемещения в водиле 10, представляющем собой жесткую конструкцию, боковые части которой связаны между собой связями 11, расположенными по окружности между дисками 7. Радиальные перемещения дисков 7 в подшипниках 9 осуществляются механизмом принудительного изменения передаточного отношения, например, с помощью передачи "винт-гайка" 12, винты которой связаны с валами, например, электродвигателей 13, закрепленных на водиле, а гайки связаны как минимум с одним рядом подшипников 9. Число передач "винт-гайка" 12 и электродвигателей 13 равно числу дисков 7 в одном планетарном ряду. Система 14 управления механизмом принудительного изменения передаточного отношения выполнена, например, в виде счетчиков оборотов электродвигателей 13, определяющих передаточное отношение, и сервопривода, включающего и выключающего эти электродвигатели на определенных значениях передаточного отношения.Disks 7, usually three to eight in each planetary gear set, are evenly distributed around the circumference between the disks 6 and 8 and are mounted in bearings 9 mounted radially movable in the carrier 10, which is a rigid structure, the side parts of which are interconnected the bonds 11 located around the circumference between the disks 7. The radial movements of the disks 7 in the bearings 9 are carried out by a mechanism for forcibly changing the gear ratio, for example, using a screw-nut gear 12, screws Ora connected with shafts, such as electric motors 13 mounted on the carrier, and the nuts are associated with at least one row of bearings 9. Number of gears "screw-nut" 12 and motors 13 is equal to the number of drives in a single 7 planetary row. The control system 14 of the mechanism for forcibly changing the gear ratio is made, for example, in the form of revolution counters of electric motors 13 determining the gear ratio, and a servo drive turning these motors on and off at certain gear ratios.

Водило 10 соединено с валом 15, являющимся выходным валом вариатора 4, в данном случае трубчатым, внутри которого проходит входной вал 3 вариатора 4. Вал 3 через сцепную муфту 16 и повышающий редуктор 17 кинематически соединен с маховиком 18 - накопителем энергии, находящимся вместе с редуктором в герметизированном корпусе 19, вакуумированном или заполненном легким газом, например водородом или гелием, для снижения аэродинамических потерь при вращении маховика. Герметичное уплотнение 20 обеспечивает сохранность среды в корпусе 19.The carrier 10 is connected to the shaft 15, which is the output shaft of the variator 4, in this case tubular, inside which the input shaft 3 of the variator 4 passes. The shaft 3 is connected kinematically to the flywheel 18, the energy storage unit, located together with the gearbox, via a coupling 16 and a reduction gear 17 in a sealed housing 19, evacuated or filled with a light gas, such as hydrogen or helium, to reduce aerodynamic losses during rotation of the flywheel. Sealed seal 20 ensures the preservation of the environment in the housing 19.

Трубчатый вал 15 несет на себе блок 21 зубчатых колес, кинематически связанный с колесом 22 через паразитную шестерню 23, а с колесом 24 - непосредственно. Колеса 22 и 24 посажены свободно на вал 25, на котором с возможностью передачи крутящего момента, но со свободным осевым перемещением (например, на шлицах) закреплена сцепная муфта 26. На торцах колес 22 и 24 на сторонах, примыкающих к муфте 26, выполнены зубья, сцепляющиеся с той или иной торцовой поверхностью муфты 26 при ее соответствующем осевом перемещении. Так, например, при ходе муфты 26 вправо она сцепляется с колесом 24 и передает вращение от него на вал 25. При ходе этой муфты влево она сцепляется с колесом 22, имеющим из-за шестерни 23 обратное направление вращения колесу 24, и передает валу 25 вращение в обратном направлении, т.е. осуществляет реверс. В центральном положении муфты 26 она осуществляет нейтраль, т.е. не передает вращение от колес 22 и 24 на вал 25. Перемещение муфты 26 осуществляется, например, вилкой 27. Аналогичное устройство имеет сцепная муфта 28 периодически переключаемого блока, например демультипликатора 29, управляемая вилкой 30. Демультипликатор 29 (обведен штриховой линией) содержит планетарную передачу, солнечное колесо 31 которой соединено с валом 25, а эпицикл 32 посредством муфты 28 может соединяться как с корпусом 5, т.е. становиться неподвижным, при ходе муфты влево, так и с валом 33 планетарной передачи демультипликатора 29 при ходе муфты 28 вправо. При ходе муфты 28 влево и торможении эпицикла 32 планетарная передача демультипликатора 29 срабатывает и понижает частоту вращения вала 25, передавая с водила 33 на выходной вал 34 пониженную частоту вращения и, соответственно, повышенный крутящий момент. При ходе муфты 28 вправо эпицикл 32 соединяется муфтой 28 с водилом 33 и планетарная передача демультипликатора 29 блокируется - вращение с вала 25 передается без изменений на вал 34. В этом случае имеет место "прямая передача" без потерь энергии в зубчатых передачах. Демультипликатор 29 может иметь как одну, так и несколько передач, но на фиг.1 представлена наиболее простая его конструкция, имеющая одну понижающую и прямую передачи. Демультипликатор достаточно широко применяется в коробках передач грузовых автомобилей и подробно описан в соответствующей литературе. Максимальное понижающее передаточное отношение демультипликатора 29 меньше, чем диапазон варьирования вариатора 4, так как небольшое передаточное отношение периодически переключаемого блока, в данном случае демультипликатора 29, позволяет использовать вариатор при его невысоких передаточных отношениях, при которых планетарный вариатор 4 имеет высокий КПД. Вал 34 связан с исполнительным органом - движителем транспортного средства, например ведущими колесами 35, например, через карданную 36 и главную 37 передачи.The tubular shaft 15 carries on itself a block of 21 gears kinematically connected to the wheel 22 through the spurious gear 23, and directly to the wheel 24. The wheels 22 and 24 are set freely on the shaft 25, on which a coupling 26 is fixed with the possibility of transmitting torque, but with free axial movement (for example, on the splines). The teeth are made on the ends of the wheels 22 and 24 on the sides adjacent to the coupling 26 mating with one or another end surface of the coupling 26 with its corresponding axial movement. So, for example, when the clutch 26 moves to the right, it engages with the wheel 24 and transmits rotation from it to the shaft 25. When this clutch moves to the left, it engages with the wheel 22, which has a reverse direction of rotation of the wheel 24 due to gear 23, and transfers it to the shaft 25 reverse rotation, i.e. carries out a reverse. In the central position of the coupling 26, it carries out neutral, i.e. it does not transmit rotation from wheels 22 and 24 to shaft 25. The coupling 26 is moved, for example, by a fork 27. A similar device has a coupling coupling 28 of a periodically switched block, for example, a multiplier 29 controlled by a fork 30. The demultiplier 29 (circled by a dashed line) contains a planetary gear , the sun wheel 31 of which is connected to the shaft 25, and the epicyclic 32 through the clutch 28 can be connected as with the housing 5, i.e. become stationary when the clutch moves to the left, and with the shaft 33 of the planetary gear of the demultiplier 29 when the clutch 28 moves to the right. When the clutch 28 moves to the left and the epicycle 32 is braked, the planetary gear of the demultiplier 29 is activated and reduces the rotational speed of the shaft 25, transferring a lower rotational speed and, accordingly, increased torque from the carrier 33 to the output shaft 34. When the clutch 28 moves to the right, the epicycle 32 is connected by the clutch 28 to the carrier 33 and the planetary gear of the demultiplier 29 is blocked - rotation from the shaft 25 is transmitted without changes to the shaft 34. In this case, there is a “direct transmission” without energy loss in the gears. The demultiplier 29 may have one or several gears, but figure 1 shows its most simple design, having one reduction and direct transmission. The multiplier is widely used in gearboxes of trucks and is described in detail in the relevant literature. The maximum reduction gear ratio of the demultiplicator 29 is less than the range of variation of the variator 4, since the small gear ratio of the periodically switched unit, in this case the demultiplier 29, allows the use of the variator at its low gear ratios, in which the planetary variator 4 has a high efficiency. The shaft 34 is connected with the executive body - the propulsion device of the vehicle, for example driving wheels 35, for example, through the driveshaft 36 and the main gear 37.

Работа описанного гибридного силового агрегата осуществляется следующим образом.The operation of the described hybrid power unit is as follows.

Перед началом работы (например, перед выездом автобуса на смену) маховик 18 накопителя энергии разгоняется до рабочей угловой скорости подключением муфтами 2 и 16 через редуктор 17 и вал 3 к двигателю 1.Before starting work (for example, before leaving the bus for a shift), the flywheel 18 of the energy storage device is accelerated to the working angular speed by connecting the couplings 2 and 16 through the gearbox 17 and shaft 3 to the engine 1.

Движение транспортного средства лучше всего начинать, используя энергию маховика 18. Для этого включается муфта 16 и при положении нейтрали муфты 26 вариатор 4 с вращающимися фрикционными колесами 8 и сателлитами 7 переводится в положение максимального передаточного отношения перемещением сателлитов 7 в периферийное положение. Затем муфта 16 выключается, муфта 26 становится с помощью вилки 27 в положение хода вперед - сцеплением ее с колесом 24, или хода назад - сцеплением ее с колесом 22, демультипликатор 29 переводится в положение понижающей передачи, и муфта 16 включается. Вращение от маховика 18 через редуктор 17, муфту 16, вал 3, вариатор 4, блок 24 (при прямом ходе) или колесо 22 (при ходе назад), демультипликатор 29, вал 34, карданную передачу 36, главную передачу 37 передается на ведущие колеса 35 с максимальным передаточным отношением. В дальнейшем будем предполагать режим хода вперед. Если максимальную скорость транспортного средства задать в 70 км/ч, что достигается при минимальном передаточном отношении привода, то в данном положении передаточное отношение выше примерно в 20 раз (это произведение диапазона варьирования вариатора 4 и понижающего передаточного отношения демультипликатора 29), и минимальная скорость транспортного средства составит всего 3,5 км/ч, что отвечает условиям эксплуатации городского транспортного средства.The movement of the vehicle is best started using the energy of the flywheel 18. For this, the clutch 16 is turned on and when the clutch 26 is in the neutral position, the variator 4 with the rotating friction wheels 8 and the satellites 7 is moved to the maximum gear ratio by moving the satellites 7 to the peripheral position. Then the clutch 16 is turned off, the clutch 26 becomes using the fork 27 in the forward position - clutch it with the wheel 24, or the reverse gear - clutch it with the wheel 22, the multiplier 29 is put into the downshift position, and the clutch 16 is engaged. Rotation from the flywheel 18 through the gearbox 17, the clutch 16, the shaft 3, the variator 4, the block 24 (with the forward stroke) or the wheel 22 (with the reverse gear), the multiplier 29, the shaft 34, the cardan gear 36, the main gear 37 is transmitted to the drive wheels 35 with maximum gear ratio. In the future, we will assume the forward mode. If the maximum speed of the vehicle is set to 70 km / h, which is achieved with a minimum gear ratio of the drive, then in this position the gear ratio is about 20 times higher (this is the product of the range of variation of the variator 4 and the reduction gear ratio of the multiplier 29), and the minimum speed of the vehicle funds will be only 3.5 km / h, which meets the operating conditions of a city vehicle.

Разгон транспортного средства производится постепенным уменьшением передаточного отношения вариатора 4 описанным выше способом. При передаточном отношении 1,3 скорость транспортного средства составит около 23 км/ч, после чего необходимо переключение демультипликатора 29 на прямую передачу. Для этого муфта 16 отключается и одновременно производится два действия: демультипликатор 29 переводится на прямую передачу описанным выше образом, и вариатор переводится на передаточное отношение примерно в 3 раза большее, чем 1,3, то есть примерно на значение четыре, что достигается описанным выше образом, причем при вращении фрикционных колес вариатора 4 и отключенной нагрузке - муфте 16, это действие может быть произведено за доли секунды. Контроль за передаточным отношением может производиться оператором по показателям особого прибора, регистрирующего передаточное отношение вариатора 4, например по числу оборотов электродвигателей 13, считываемому счетчиком оборотов, или положению передачи "винт-гайка" 12, определяющим передаточное отношение вариатора 4. После этих действий муфта 16 снова включается и производится дальнейший разгон транспортного средства уменьшением передаточного отношения вариатора 4 с четырех до необходимого для достижения нужной оператору скорости движения.Acceleration of the vehicle is a gradual decrease in the gear ratio of the variator 4 as described above. With a gear ratio of 1.3, the vehicle speed will be about 23 km / h, after which it is necessary to switch the demultiplier 29 to direct transmission. For this, the clutch 16 is disconnected and two actions are simultaneously performed: the demultiplier 29 is transferred to direct transmission in the manner described above, and the variator is translated into a gear ratio of approximately 3 times greater than 1.3, that is, approximately by a value of four, which is achieved as described above moreover, with the rotation of the friction wheels of the variator 4 and the disconnected load - clutch 16, this action can be performed in a split second. The gear ratio can be controlled by the operator according to the performance of a special device that registers the gear ratio of the variator 4, for example, according to the number of revolutions of the electric motors 13 read by the revolution counter or the screw-nut gear position 12, which determines the gear ratio of the variator 4. After these actions, the clutch 16 it turns on again and further accelerates the vehicle by reducing the gear ratio of the variator 4 from four to the speed necessary for the operator to achieve visions.

При уменьшении частоты вращения маховика 18 ниже допустимых значений, фиксируемых, например, любым тахометром (не показан), включается муфта 2, двигатель 1 запускается и начинает разгон маховика 18 как одновременно с движением транспортного средства, так и без него, например на остановках. Частота вращения вала двигателя 1 равна частоте вращения вала 3 и выходного вала редуктора 17, и находится эта частота в пределах оптимальных для двигателя 1 частот вращения по экономичности, что определяется типом двигателя и настройкой его топливной системы на оптимальный по экономичности режим работы.When the rotation speed of the flywheel 18 is lower than the permissible values recorded, for example, by any tachometer (not shown), the clutch 2 is turned on, the engine 1 starts and accelerates the flywheel 18 both simultaneously with the vehicle and without it, for example, at stops. The rotational speed of the shaft of the engine 1 is equal to the rotational speed of the shaft 3 and the output shaft of the gearbox 17, and this frequency is within the optimal for engine 1 rotational speeds in terms of economy, which is determined by the type of engine and the tuning of its fuel system to the optimal mode of operation in terms of economy.

Плановое (неэкстренное) торможение транспортного средства осуществляется с рекуперацией его кинетической энергии путем постепенного, определяемого оператором, повышения передаточного отношения вариатора 4, а затем, при необходимости, и переключения демультипликатора 29 на пониженную передачу и дальнейшего повышения передаточного отношения вариатора 4. Это производится в порядке, обратном тому, что описан выше для понижения передаточного отношения. При этом транспортное средство замедляется, а маховик 18 разгоняется, накапливая часть кинетической энергии транспортного средства. Аналогичными действиями можно рекуперировать потенциальную энергию транспортного средства на спусках.Planned (non-emergency) braking of the vehicle is carried out with the recovery of its kinetic energy by gradually increasing the gear ratio of the variator 4 determined by the operator, and then, if necessary, and shifting the demultiplier 29 to a lower gear and further increasing the gear ratio of the variator 4. This is done in order , the opposite of what is described above to reduce the gear ratio. In this case, the vehicle decelerates, and the flywheel 18 accelerates, accumulating a part of the kinetic energy of the vehicle. By similar actions, the potential energy of the vehicle on the slopes can be recovered.

Представленная на фиг.2, 3 и 4 схема отличается от описанной выше (фиг.1) тем, что к устройству по фиг.1 добавляется два узла - дифференциальный механизм 38 (обведен штриховой линией) для разделения потока мощности от двигателя 1, образующий вместе с вариатором 4 так называемый супервариатор, и дополнительный привод 40, который можно использовать для разгона маховика 18 накопителя. Привод 40 (обведен штриховой линией) состоит из муфты 41, соединенной с валом 34, и периодически соединяется с неподвижными в осевом направлении полумуфтами 42 и 43, первая из которых соединена со звеном привода, например звездочкой 44, сидящей на валу 34 с возможностью свободного вращения на нем, а вторая - с ведущими колесами 35 через карданную 36 и главную 37 передачи. Второе звено - звездочка 45, соединенное со звеном 44, например, цепью, закреплена на входном (тихоходном) валу редуктора 17.The circuit shown in FIGS. 2, 3 and 4 differs from that described above (FIG. 1) in that two nodes are added to the device of FIG. 1 - a differential mechanism 38 (circled by a dashed line) for separating the power flow from the engine 1, forming together with a variator 4, the so-called supervariator, and an additional drive 40, which can be used to disperse the drive flywheel 18. The drive 40 (circled by a dashed line) consists of a coupling 41 connected to the shaft 34, and periodically connects to the axially stationary coupling halves 42 and 43, the first of which is connected to the drive link, for example, an asterisk 44, which can freely rotate on the shaft 34 on it, and the second - with drive wheels 35 through the driveshaft 36 and main gear 37. The second link is an asterisk 45, connected to the link 44, for example, by a chain, mounted on the input (low-speed) shaft of the gearbox 17.

Дифференциальный механизм 38 включает в себя планетарную передачу с неподвижным центральным внутренним колесом 46, центральное внешнее колесо 47, которой соединено с входным валом 3 вариатора 4, а водило 48 соединено с обоймой 49, несущей на себе зубчатый венец 50 с внутренним зацеплением, с возможностью осевого перемещения и с передачей крутящего момента. Обойма 49 соединена жестко в осевом направлении, но со свободным вращением с обоймой 51, несущей на себе зубчатый венец 52 также с внутренним зацеплением, и имеет возможность осевого перемещения вместе с ведомой обоймой 51 с помощью, например, вилки 53 вручную или сервоприводом. На фиг.2 представлено зацепление венца 52 с венцом 54, а венца 50 - с венцом 55, а на фиг.3 - зацепление венца 52 с венцом 55, а венца 50 - с венцом 56. Венцы 54 и 56 расположены на водиле 57 дифференциальной передачи, внешнее центральное колесо 58 которой соединено с выходным валом 15 вариатора 4, а венец 55 - на внутреннем центральном колесе 59 дифференциальной передачи. Обойма 51 связана с блоком 21 зубчатых колес, являющимся выходным звеном супервариатора, с передачей крутящего момента, но со свободным осевым перемещением. Таким образом, в положении обойм 51 и 49, изображенном на фиг.2, блок 21 (выходное звено супервариатора) соединен с водилом 57 дифференциальной передачи, а вал 3 - с внутренним центральным колесом 59 дифференциальной передачи. Такое соединение обеспечивает так называемый режим редукции супервариатора, когда передаточные отношения супервариатора имеют максимальные значения, например для одного из образцов от 2,67 до 1,3, соответственно, при передаточных отношениях вариатора 8 и 1,3. КПД при этом вариатора 4 - соответственно 0,75 и 0,95, а супервариатора - 0,9 и 0,94. При положении обойм 51 и 49, представленном на фиг.3, блок 21 соединен с внутренним центральным колесом 59 дифференциальной передачи, а вал 3 - с водилом 57. Такое соединение обеспечивает так называемый режим мультипликации супервариатора с минимальными значениями передаточных отношений, например для упомянутого образца - от 1,3 до 0,53, т.е. частота вращения растет по сравнению с частотой вращения не только выходного вала 15, но и входного вала 3 вариатора 4. Передаточное отношение вариатора 4 при этом не уменьшается, а растет - от 1,3 до 8, т.е. сателлиты 7 движутся радиально в сторону, противоположную той, что была в режиме редукции, а электродвигатели 13, соответственно, вращаются в противоположную сторону. КПД супервариатора в этом режиме меняется от 0,88 до 0,96 при прежнем КПД вариатора 4. Через вариатор 4 в этих режимах супервариатора протекает от 5 до 60% входящей мощности, что позволяет снизить габаритно-массовые показатели вариатора 4 и существенно увеличить его долговечность. Вышеописанные данные следуют как из теории вариаторов с замкнутой кинематической схемой (см., например, Пронин Б.А., Ревков Г.А. "Вариаторы", М.: Машиностроение, 1980 г., с.298-307), так и испытаний опытных образцов супервариатора. Кроме того, внешнее центральное колесо 58 снабжено зубчатым венцом 60, с которым при положении обойм 51 и 49 по фиг.4 венец 52 на обойме 51 входит в зацепление, соединяя, таким образом, блок 21 - выходное звено супервариатора - непосредственно с выходным валом 15 вариатора 4. Венец 50 соединяется при этом с венцом 54, но это соединение чисто вспомогательное, так как колесо 59 при этом свободно и дифференциальный механизм 38, имея лишнюю степень свободы, момента не передает.The differential mechanism 38 includes a planetary gear with a fixed central inner wheel 46, a central outer wheel 47, which is connected to the input shaft 3 of the variator 4, and the carrier 48 is connected to a yoke 49, which carries a gear ring 50 with internal gearing, with the possibility of axial moving and transmitting torque. The cage 49 is rigidly connected in the axial direction, but with free rotation with a cage 51, bearing a gear ring 52 also with internal engagement, and is able to axially move together with the driven cage 51 using, for example, a fork 53 manually or with a servo drive. Figure 2 shows the engagement of the crown 52 with the crown 54, and the crown 50 - with the crown 55, and figure 3 - the engagement of the crown 52 with the crown 55, and the crown 50 - with the crown 56. The crowns 54 and 56 are located on the differential carrier 57 transmission, the outer Central wheel 58 of which is connected to the output shaft 15 of the variator 4, and the crown 55 on the inner Central wheel 59 of the differential gear. The yoke 51 is connected to the block 21 of the gears, which is the output link of the supervator, with the transmission of torque, but with free axial movement. Thus, in the position of the clips 51 and 49, shown in figure 2, the block 21 (the output link of the supervator) is connected to the carrier 57 differential gear, and the shaft 3 - with the inner Central wheel 59 differential gear. This connection provides the so-called reduction mode of the supervariator, when the gear ratios of the supervariator have maximum values, for example, for one of the samples from 2.67 to 1.3, respectively, with the gear ratios of the variator 8 and 1.3. The efficiency of the variator 4 is 0.75 and 0.95, respectively, and that of the supervariator is 0.9 and 0.94, respectively. With the position of the clips 51 and 49, shown in FIG. 3, the block 21 is connected to the inner central wheel 59 of the differential gear, and the shaft 3 is connected to the carrier 57. This connection provides the so-called multiplier mode of the supervator with the minimum gear ratios, for example, for the said sample - from 1.3 to 0.53, i.e. the rotational speed increases in comparison with the rotational speed of not only the output shaft 15, but also of the input shaft 3 of the variator 4. The gear ratio of the variator 4 does not decrease, but grows from 1.3 to 8, i.e. the satellites 7 move radially in the direction opposite to that which was in the reduction mode, and the motors 13, respectively, rotate in the opposite direction. The efficiency of the supervariator in this mode varies from 0.88 to 0.96 with the previous efficiency of the variator 4. From variator 4 in these modes of the supervariator, 5 to 60% of the input power flows, which allows to reduce the overall mass parameters of the variator 4 and significantly increase its durability . The above data follow both from the theory of variators with a closed kinematic scheme (see, for example, Pronin B.A., Revkov G.A. "Variators", M .: Mashinostroenie, 1980, p. 298-307), and testing prototypes of the supervariator. In addition, the outer Central wheel 58 is equipped with a gear rim 60, with which, when the cages 51 and 49 of FIG. 4 are used, the rim 52 on the cage 51 is engaged, thus connecting the block 21 — the output link of the supervator — directly with the output shaft 15 of the variator 4. The crown 50 is connected with the crown 54, but this connection is purely auxiliary, since the wheel 59 is free and the differential mechanism 38, having an extra degree of freedom, does not transmit a moment.

Работа гибридного силового агрегата (фиг.2 и 3) начинается с разгона маховика 18 после длительной стоянки транспортного средства, когда маховик 18 остановился. Для схемы с супервариатором и специальным приводом разгона маховика 18 от выходного вала 34 супервариатора (фиг.2) разгон маховика 18 производится подключением его через редуктор 17, звездочки или в общем случае - звенья 45 и 44, включенную муфту 41 с полумуфтой 42 и разъединенные муфту 41 и полумуфту 43, вал 34, демультипликатор 29, сцепленные зубчатые колеса 24 и блок 21 с подключением муфты 26 к колесу 24 при работе супервариатора в режиме редукции с соединением блока зубчатых колес 21 с водилом 57, вала 3 с колесом 59, венца 52 с венцом 54, а венца 50 - с венцом 55, что достигается перемещением обойм 51 и 49 вилкой 53. Передаточные отношения супервариатора при этом максимальные, и при включенной муфте 2 и работающем двигателе 1, и вариаторе 4 с периферийным положением сателлитов 7, а также при включенном на понижающую передачу демультипликаторе 29 с соединением его муфты 28 вилкой 30 с неподвижным корпусом, и остановкой эпицикла 32. Водило 33 демультипликатора 29 при этом передает вращение от вала 25 с понижением частоты вращения, для данного образца примерно в 5 раз (понижающее передаточное отношение демультипликатора в схеме по фиг.2, 3 и 4), на вал 34. Маховик 18 при этом начинает разгоняться с минимальной частоты вращения, после чего передаточное отношение вариатора 4 понижается включением электродвигателей 13 в соответствующем направлении, для того, чтобы работающая передача "винт-гайка" 12 перемещала сателлиты 7, находящиеся в фрикционном контакте с фрикционными колесами 6 и 8 к центру, чтобы понижать передаточное отношение вариатора 4 с максимального - около 8 до минимального - 1,3 и, соответственно, супервариатора - от 2,67 до 1,3. Затем включается режим мультипликации супервариатора с соединением венцов 52 с 55, а 50 с 56, что производится вилкой 53 перемещением обойм 51 и 49 вправо, вручную или любым сервоприводом.The work of the hybrid power unit (Fig.2 and 3) begins with the acceleration of the flywheel 18 after a long parking of the vehicle, when the flywheel 18 has stopped. For a circuit with a supervator and a special drive to disperse the flywheel 18 from the output shaft 34 of the supervariator (Fig. 2), the flywheel 18 is accelerated by connecting it through a gearbox 17, sprockets or, in the general case, links 45 and 44, an included coupling 41 with a coupling half 42 and disconnected coupling 41 and the coupling half 43, the shaft 34, the gearbox 29, the engaged gears 24 and the block 21 with the coupling 26 connected to the wheel 24 when the supervator is in reduction mode with the connection of the gears block 21 to the carrier 57, shaft 3 with the wheel 59, crown 52 s crown 54, and crown 50 - with crown 55, which this is achieved by moving the clips 51 and 49 with the plug 53. The gear ratios of the supervariator are at the same time maximum, with the clutch 2 and the engine 1 and variator 4 switched on with the peripheral position of the satellites 7, as well as when the demultiplier 29 is engaged in a lower gear and its clutch 28 is connected with a fork 30 with a fixed body and stop of the epicycle 32. The carrier 33 of the demultiplier 29 at the same time transmits rotation from the shaft 25 with a decrease in the rotational speed, for this sample by about 5 times (lowering the gear ratio of the multiplier ora in the circuit of FIGS. 2, 3 and 4), onto the shaft 34. The flywheel 18 then starts to accelerate from the minimum speed, after which the gear ratio of the variator 4 is reduced by turning on the motors 13 in the corresponding direction, so that the working gear is “screw” nut "12 moved satellites 7 in frictional contact with friction wheels 6 and 8 to the center in order to reduce the gear ratio of variator 4 from maximum - about 8 to minimum - 1.3 and, accordingly, supervariator - from 2.67 to 1 , 3. Then the animation mode of the supervariator with the connection of the crowns 52 with 55, and 50 with 56 is turned on, which is done by the plug 53 by moving the clips 51 and 49 to the right, manually or by any servo drive.

После этого включением электродвигателей 13 в обратном направлении и работой передачи "винт-гайка" 12 сателлиты 7 перемещаются на периферию, что повышает передаточное отношение вариатора 4 с минимального - 1,3 до максимального - 8, и, соответственно, понижением передаточного отношения супервариатора с 1,3 до 0,53. Маховик 18 при этом разгоняется до наивысшей частоты вращения при данном положении демультипликатора с понижением частоты вращения. Для дальнейшего разгона маховика 18 муфта 26 переводится в нейтральное (центральное) положение, а затем вариатор 4 переводится в положение минимального передаточного отношения 1,3 (что при вращающихся колесах 8 и сателлитах 7 можно осуществить за доли секунды), а демультипликатор 29 в положение прямой передачи, что достигается перемещением вилкой 30 муфты 28 вправо для соединения ее с полумуфтой, сидящей на валу 34, что блокирует водило 33 с эпициклом 32 и обеспечивает передаточное отношение демультипликатора, равное единице, то есть прямую передачу. Затем вариатор 4 опять переводится с нужной интенсивностью, определяемой возможностями двигателя 4 (его мощностью, крутящим моментом), в положение максимального передаточного отношения, что дополнительно повышает частоту вращения маховика 18 еще примерно в 5 раза. Разгон маховика закончен, и привод его разгона отключается перемещением муфты 41 в нейтральное положение. Если движение автомобиля не производится немедленно, то двигатель 1 останавливается и муфта 2 отключается. При разгоне маховика 18 непосредственно от скоростного электродвигателя без редуктора и вариатора 4 с дифференциальным механизмом 38 привод 40 не используется.After that, by turning on the electric motors 13 in the opposite direction and the screw-nut transmission 12, the satellites 7 are moved to the periphery, which increases the gear ratio of the variator 4 from a minimum of 1.3 to a maximum of 8, and, accordingly, by reducing the gear ratio of the supervariator from 1 , 3 to 0.53. The flywheel 18 is accelerated to the highest speed at a given position of the demultiplier with a decrease in speed. To further accelerate the flywheel 18, the clutch 26 is moved to the neutral (central) position, and then the variator 4 is moved to the position of the minimum gear ratio of 1.3 (which can be done in fractions of a second with rotating wheels 8 and satellites 7), and the multiplier 29 to the straight position transmission, which is achieved by moving the fork 30 of the clutch 28 to the right to connect it to the half coupling sitting on the shaft 34, which blocks the carrier 33 with the epicycle 32 and provides a gear ratio of the multiplier equal to one, that is, direct transmission . Then the variator 4 is again transferred with the desired intensity, determined by the capabilities of the engine 4 (its power, torque), to the position of the maximum gear ratio, which further increases the speed of the flywheel 18 by another 5 times. The flywheel acceleration is completed, and its acceleration drive is disabled by moving the coupling 41 to the neutral position. If the car is not moving immediately, engine 1 stops and clutch 2 is disconnected. When accelerating the flywheel 18 directly from the high-speed electric motor without a gearbox and variator 4 with a differential mechanism 38, the drive 40 is not used.

При использовании схемы с супервариатором (фиг.2, 3 и 4) процесс разгона транспортного средства в его наиболее полном виде, начиная с минимальной начальной скорости, производится следующим образом. Выходной блок 21 супервариатора, соединенный с обоймой 51, с помощью венцов 52 и 60, соединяется вилкой 53 непосредственно с выходным валом 15 вариатора 4, как изображено на фиг.4, и передаточное отношение привода от входного вала 3 до вала 34 максимально. Оно пропорционально произведению максимального понижающего передаточного отношения вариатора 4 (около 8) и демультипликатора (около 5); минимальное же передаточное отношение этого привода пропорционально произведению минимального понижающего передаточного отношения вариатора 4 (около 1,3) на повышающее передаточное отношение супервариатора (0,53), что соответствует 0,69, так как демультипликатор 29 находится на прямой передаче. Таким образом, скорость транспортного средства, например автобуса при трогании, составит лишь примерно 1/58 часть от максимальной скорости его движения, т.е. около 1 км/ч, что вполне приемлемо, учитывая, что максимальная разрешенная в городе скорость движения автобуса - 60 км/ч. Далее венцы 52 и 50 могут быть переведены в режим редукции супервариатора соединением их, соответственно, с венцами 54 и 55, как показано на фиг.2, причем перевод этот происходит безударно, так как все венцы как с внешним, так и с внутренним зацеплением вращаются с одинаковой частотой вращения, определяемой их одинаковым понижающим передаточным отношением от вала 3, - примерно 1,3. За счет диапазона изменения передаточных отношений супервариатора на этом режиме скорость движения транспортного средства может меняться примерно от 3 до 6,1 км/ч при весьма высоком КПД супервариатора - около 0,95. Дальнейшее повышение скорости транспортного средства достигается также безударным переводом венцов 52 и 50 на обоймах 51 и 49 с помощью вилки 53 в соединение, соответственно, с венцами 55 и 56, что представлено на фиг.3. На режиме мультипликации супервариатора, достигаемом при этом, скорость транспортного средства может быть повышена еще в 2,45 раз, т.е. составит 15 км/ч при КПД супервариатора в среднем 0,92. Для дальнейшего повышения скорости движения транспортного средства производится переводов демультипликатора 29 в положение прямой передачи, как это уже было описано выше для случая разгона маховика через супервариатор. После этого супервариатор опять переводится в режим редукции переключениями венцов, описанный выше, и в этом режиме скорость транспортного средства может быть повышена еще в 2,1 раза, т.е. до 31,5 км/ч. Затем описанным выше безударным переключением венцов супервариатора снова переводится в режим мультипликации и скорость транспортного средства может быть повышена еще в 2,45 раз, т.е. доведена до 77 км/ч, если автобус находится за городом, или ограничена 60 км/ч, если автобус находится в городе. При этом привод транспортного средства производится от маховика 18 через редуктор 17, муфту 16, вал 3, супервариатор с дополнительными зубчатыми передачами и демультипликатор 29. Сам маховик 18 подразгоняется двигателем 1, как это было описано выше. Следует заметить, что все переключения, не связанные с переключением демультипликатора, могут производиться безударно и без разрыва потока мощности за десятые доли секунды, так как частоты вращения переключаемых звеньев (венцов) совпадают. Сложность представляется только переключением венцов из режима мультипликации в режим редукции супервариатора при разгоне транспортного средства и обратно при замедлении, в том числе и рекуперативном режиме, когда демультипликатор переключается, соответственно, с понижающей передачи на прямую и обратно. При этом необходима синхронизация частот вращения венцов 52 и 50 с венцами, соответственно, 55 и 56, и 54 и 55, что достигается известными методами, используемыми в коробках передач автомобилей, например муфтами легкого включения, синхронизаторами и т.д., описанными в литературе по коробкам передач. Вторым вариантом упомянутого перевода супервариатора из одного режима в другой может быть описанный выше для случая разгона маховика 18 с помощью супервариатора, перевод вариатора 4 сперва в положение минимального передаточного отношения, когда частоты вращения всех переключаемых венцов совпадают, а затем обратно в положение максимального передаточного отношения при нейтрали в синхронизаторе 29.When using the scheme with a supervator (Fig.2, 3 and 4), the process of accelerating the vehicle in its most complete form, starting from the minimum initial speed, is as follows. The output unit 21 of the supervariator, connected to the cage 51, by means of crowns 52 and 60, is connected by a plug 53 directly to the output shaft 15 of the variator 4, as shown in Fig. 4, and the gear ratio of the drive from the input shaft 3 to the shaft 34 is maximized. It is proportional to the product of the maximum reduction gear ratio of the variator 4 (about 8) and the multiplier (about 5); the minimum gear ratio of this drive is proportional to the product of the minimum reduction gear ratio of the variator 4 (about 1.3) and the gear ratio of the supervariator (0.53), which corresponds to 0.69, since the multiplier 29 is in direct gear. Thus, the speed of a vehicle, such as a bus when starting off, will be only about 1/58 of the maximum speed of its movement, i.e. about 1 km / h, which is quite acceptable, considering that the maximum allowed speed of the bus in the city is 60 km / h. Further, the crowns 52 and 50 can be transferred to the reduction mode of the supervariator by connecting them, respectively, to the crowns 54 and 55, as shown in figure 2, and this translation occurs without impact, since all the crowns with both external and internal gears rotate with the same speed of rotation, determined by their identical lowering gear ratio from the shaft 3, approximately 1.3. Due to the range of changes in the gear ratios of the supervator in this mode, the vehicle speed can vary from about 3 to 6.1 km / h with a very high efficiency of the supervator - about 0.95. A further increase in the speed of the vehicle is also achieved by shockless translation of the crowns 52 and 50 on the clips 51 and 49 with the help of the plug 53 in connection, respectively, with the crowns 55 and 56, which is shown in Fig.3. In the supervariator animation mode achieved in this case, the vehicle speed can be increased by another 2.45 times, i.e. will be 15 km / h with a supervator efficiency of an average of 0.92. To further increase the speed of the vehicle, the demultiplier 29 is transferred to the direct transmission position, as was already described above for the case of acceleration of the flywheel through a supervator. After that, the supervariator is again transferred to the reduction mode by switching the crowns described above, and in this mode the vehicle speed can be increased by 2.1 times, i.e. up to 31.5 km / h. Then, by the above-described shockless switching of the crowns of the supervariator, it is again transferred to the animation mode and the vehicle speed can be increased by another 2.45 times, i.e. reduced to 77 km / h if the bus is outside the city, or limited to 60 km / h if the bus is in the city. In this case, the vehicle is driven from the flywheel 18 through a gearbox 17, a clutch 16, a shaft 3, a supervator with additional gears and a gearbox 29. The flywheel 18 itself is driven by engine 1, as described above. It should be noted that all switching, not related to switching the demultiplier, can be performed without impact and without interrupting the power flow in tenths of a second, since the rotational speeds of the switched links (crowns) coincide. Complexity is represented only by switching the crowns from the multiplication mode to the supervator reduction mode during acceleration of the vehicle and vice versa during deceleration, including the regenerative mode, when the demultiplier is switched, respectively, from downshift to direct and vice versa. In this case, synchronization of the rotational speeds of the crowns 52 and 50 with the crowns, respectively, 55 and 56, and 54 and 55, is necessary, which is achieved by known methods used in automobile gearboxes, for example, light-clutch couplings, synchronizers, etc., described in the literature on gearboxes. The second variant of the aforementioned transfer of the supervariator from one mode to another can be described above for the case of overclocking the flywheel 18 with the help of a supervariator, first moving the variator 4 to the minimum gear ratio, when the rotational speeds of all switchable crowns coincide, and then back to the maximum gear ratio when neutrals in the synchronizer 29.

Однако на оба варианта переключений требуется время, соизмеримое с переключением передачи в синхронизаторе коробки передач автомобиля, т.е. от 1 до 2 секунд. При этом скорость движения транспортного средства может изменяться, особенно на подъемах и спусках, повышенных дорожных сопротивлениях и пр. Для предотвращения разрыва потока мощности от вала 3 на главную передачу 37 в этих случаях можно использовать привод 40, описанный выше для случая разгона маховика 18. Для этого необходимо выполнение его с передаточным отношением, равным передаточному отношению привода от вала 3 до вала 34, т.е. от входного до выходного валов всего привода в конце режима мультипликации супервариатора, когда частота вращения вала 25 максимальна, непосредственно перед переключением демультипликатора 29 на прямую передачу. Такое же передаточное отношение имеет этот привод при замедлении машины в начале режима редукции супервариатора, но при прямой передаче в демультипликаторе 29, когда для дальнейшего понижения скорости транспортного средства необходим перевод демультипликатора 29 на пониженную передачу с переводом супервариатора в конец режима мультипликации. При необходимости переключения демультипликатора 29 и обязательного при этом переключения режимов супервариатора, например в приведенном выше примере на скорости 15 км/ч, к муфте 41 подключаются полумуфты 42 и 43, и маховик 18 через редуктор 17 и передачу 40 подключается к главной передаче 37 и ведущим колесам 35 вторым потоком, кроме основного - через муфту 16, супервариатор, зубчатые передачи и демультипликатор 29, но с тем же передаточным отношением. После переключения демультипликатора 29 и режимов супервариатора передаточное отношение всего привода от входного вала 3 до выходного вала 34 остается тем же. После проведения процесса переключения демультипликатора 29 и режимов супервариатора привод 40 отключается переводом полумуфты 42 в состояние, отключенное от муфты 41, с которой полумуфта 43 остается в соединенном положении.However, both shift options require time commensurate with the gear shift in the vehicle gearbox synchronizer, i.e. from 1 to 2 seconds. The speed of the vehicle may vary, especially on ascents and descents, increased road resistances, etc. To prevent a break in the power flow from the shaft 3 to the main gear 37 in these cases, you can use the drive 40, described above for the case of acceleration of the flywheel 18. For of this, it is necessary to perform it with a gear ratio equal to the gear ratio of the drive from shaft 3 to shaft 34, i.e. from the input to the output shafts of the entire drive at the end of the supervariator animation mode, when the rotational speed of the shaft 25 is maximum, just before the demultiplier 29 is switched to direct transmission. This drive has the same gear ratio when the car decelerates at the beginning of the reduction mode of the supervariator, but with direct transmission in the demultiplier 29, when to further reduce the speed of the vehicle, it is necessary to transfer the demultiplier 29 to a lower gear with the supervator moving to the end of the animation mode. If it is necessary to switch the demultiplier 29 and, in this case, to switch the supervariator modes, for example, at the speed of 15 km / h in the above example, coupling halves 42 and 43 are connected to the coupling 41, and the flywheel 18 is connected to the main gear 37 and the drive gears through the gearbox 17 and gear 40 wheels 35 with a second stream, except for the main one, through a clutch 16, a supervator, gears and a gearbox 29, but with the same gear ratio. After switching the demultiplier 29 and the supervator modes, the gear ratio of the entire drive from the input shaft 3 to the output shaft 34 remains the same. After the switching process of the demultiplier 29 and the supervariator modes, the drive 40 is turned off by transferring the coupling half 42 to a state disconnected from the coupling 41, with which the coupling half 43 remains in the connected position.

Процесс рекуперативного торможения транспортного средства, например автобуса, осуществляется в порядке, обратном описанному для разгона, с той разницей, что в большинстве случаев рекуперативное торможение или замедление только на режимах работы супервариатора, без подключения вариатора 4 к выходному валу 34 всего привода в обход супервариатора, как при трогании транспортного средства с места при минимальной скорости. Это обусловлено тем, что при уменьшении скорости транспортного средства примерно в 25 раз за счет изменения передаточных отношений супервариатора и демультипликатора 29, в транспортном средстве остаются лишь тысячные доли начальной кинетической энергии, и сохранять их нецелесообразно. Более того, в ряде случаев целесообразно осуществлять рекуперативное замедление только на режиме прямой передачи в демультипликаторе 29 без его переключения. Тогда в транспортном средстве, снизившем свою скорость примерно в 5 раз, остается только 4% первоначальной кинетической энергии, и рекуперировать ее малоэффективно. Торможение машины до остановки после процесса рекуперативного замедления осуществляется, как и при экстренном торможении, штатными тормозами при отключенном приводе, хотя бы расцеплением муфты 16, а, возможно, и 2, в случае неработающего двигателя 1.The process of regenerative braking of a vehicle, for example a bus, is carried out in the reverse order described for acceleration, with the difference that in most cases regenerative braking or deceleration only in the supervator operation modes, without connecting variator 4 to the output shaft 34 of the entire drive bypassing the supervator, as when starting a vehicle at a minimum speed. This is due to the fact that when the vehicle speed is reduced by about 25 times due to changes in the gear ratios of the supervariator and demultiplier 29, only thousandths of the initial kinetic energy remain in the vehicle, and it is not practical to save them. Moreover, in some cases it is advisable to carry out regenerative deceleration only in the direct transmission mode in the demultiplier 29 without switching it. Then, in a vehicle that has reduced its speed by about 5 times, only 4% of the initial kinetic energy remains, and it is inefficient to recover it. Braking the machine to a halt after the regenerative deceleration process is carried out, as in emergency braking, with standard brakes with the drive turned off, at least by disengaging the clutch 16, and possibly 2, in case of an idle engine 1.

На фиг.5 представлена схема гибридного силового агрегата транспортного средства с электромеханическим типом привода, тремя типами первичных источников энергии - тепловым двигателем и электрохимическим источником (например, топливными элементами), электросетью (например, контактными проводами) и накопителем энергии, способным и накоплять и выделять энергию, как в виде механической, так и в виде электрической.Figure 5 presents a diagram of a hybrid powertrain of a vehicle with an electromechanical type of drive, three types of primary energy sources - a heat engine and an electrochemical source (e.g. fuel cells), an electrical network (e.g. contact wires) and an energy storage device capable of both storing and releasing energy, both in the form of mechanical and in the form of electrical.

Первым рассматривается случай, когда гибридный силовой агрегат включает, как и в схеме по фиг.2, в качестве первичного источника энергии тепловой двигатель 1, соединенный с входным валом 3 механического бесступенчатого привода сцепной муфтой 2, а выходной вал 34 соответственно кинематически соединен с ведущими колесами 35. Бесступенчатый механический привод имеет такое же устройство, тот же принцип и ту же последовательность работы, что и по фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4 с той разницей, что убран привод 40 разгона маховика 18 от вала 34 и привод от вала 3 до маховика 18 в корпусе 19 осуществляется с помощью редуктора 17, установленного в данном случае между электродвигателем 63 и валом 3, как непосредственно с помощью периодически включаемой сцепной муфты 61, так и через электропривод, состоящий из двух обратимых электромашин (мотор-генераторов) 62 и 63, роторы которых соединены с, соответственно, валом маховика 18 и с помощью редуктора 17 входным валом 3. Электромашины 62 и 63, например, синхронные с ротором на постоянных магнитах, соединены обмотками статоров через блок преобразователей 64 как друг с другом, так и с другим первичным источником энергии - электрохимическим генератором 65. Блок преобразователей 64, включающий инверторы с элементом постоянного тока, преобразует по желанию оператора частоту тока между электромашинами 62 и 63 для изменения частот вращения вала маховика 18 и входного вала 3, к чему, собственно, и сводится управление гибридным силовым агрегатом. При выполнении накопителя энергии 66 в виде чисто электрического, например конденсатора (ионистора) или электрохимического аккумулятора, блок преобразователей 64 преобразует электроэнергию, поступающую от электромашины 63, в форму, удобную для накопителя энергии 66.The first is the case when the hybrid power unit includes, as in the circuit of FIG. 2, a thermal engine 1, connected to the input shaft 3 of the continuously variable mechanical drive by the coupling 2, as the primary energy source, and the output shaft 34 is kinematically connected to the drive wheels, respectively 35. The stepless mechanical drive has the same device, the same principle and the same operating sequence as in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 with the difference that the flywheel acceleration drive 40 is removed from the shaft 18 34 and drive from shaft 3 to the flywheel 18 in the housing 19 is carried out using a gearbox 17, installed in this case between the electric motor 63 and the shaft 3, both directly with the help of a periodic coupling 61, and through an electric drive consisting of two reversible electric machines (motor generators) 62 and 63, the rotors of which are connected to the flywheel shaft 18, respectively, and with the gear 17, by the input shaft 3. The electric machines 62 and 63, for example, synchronous with the permanent magnet rotor, are connected by the stator windings through the converter block 64 as with each other ug, and with another primary source of energy - an electrochemical generator 65. The converter block 64, including inverters with a direct current element, converts, at the request of the operator, the frequency of the current between electric machines 62 and 63 to change the rotational speeds of the flywheel shaft 18 and input shaft 3, to which , in fact, the hybrid powertrain control comes down. When executing the energy storage device 66 in the form of a purely electric one, for example, a capacitor (ionistor) or an electrochemical battery, the converter unit 64 converts the electric power coming from the electric machine 63 into a form convenient for the energy storage device 66.

Рассмотрим теперь случай, когда первичным источником энергии является источник электрической энергии, например электрохимический источник (топливный элемент) 65 или электросеть 67, с которой электроэнергия попадает на транспортное средство через токосъемник 68. Ток с соответствующими параметрами поступает от этих источников в преобразователь 64, а оттуда, например, в виде переменного тока соответствующей частоты в электромашину 62, разгоняя маховик 18. При питании транспортного средства от внешней электросети 66 ток попадает в преобразователь 64 через токосъемник 68, а от преобразователя 64 ток соответствующих параметров идет в электромашину 63 для движения транспортного средства. При потребности в небольшой мощности, необходимой для движения транспортного средства, ток от источника 65 через преобразователь 64 подается частично или полностью в электромашину 63 для движения транспортного средства. При необходимости энергия для движения транспортного средства может поступать и от двигателя 1 через муфту 2 и редуктор 17 на вал 3, а также через вал 3 и включенную муфту 61 на маховик 18 для его разгона и для запуска двигателя 1 от маховика 18. Через включенную муфту 61 вращение от маховика 18 через редуктор 17 может поступать на вал 3 и на механический бесступенчатый привод для движения и рекуперативного торможения транспортного средства. Электромашины 62 и 63 при этом либо отключены друг от друга, либо работают параллельно механической бесступенчатой передаче, помогая ей. Источник 65 питает электромашину 62 и передает энергию в маховик 18 независимо от использования механического или электрического приводов, в зависимости от необходимости подачи энергии в маховик. Накопитель энергии в виде маховика 18, на вал которого посажен ротор электромашины 62 и муфта 61, может быть без изменения остальной части гибридного силового агрегата заменен на любой другой накопитель электрической энергии 66, например конденсатор или электрохимический аккумулятор. При этом все функции накопителя сохраняются - энергия поступает в него в виде электрической, зарядка накопителя осуществляется как от источника 65, так и от электромашины 63, ротор которой вращается валом 3 через муфту 2 от двигателя 1 через преобразователь 64. Энергия для движения машины поступает от накопителя 66 (конденсатора, электроаккумулятора и пр.) через преобразователь 64 в электромашину 63, которая вращает ротор и через редуктор 17 вал 3 от этой энергии.Let us now consider the case when the primary source of energy is an electric energy source, for example, an electrochemical source (fuel cell) 65 or an electric grid 67, from which electric energy enters the vehicle through a current collector 68. Current with the corresponding parameters is supplied from these sources to the converter 64, and from there , for example, in the form of an alternating current current of the corresponding frequency in an electric machine 62, accelerating the flywheel 18. When the vehicle is powered from an external power supply 66, the current enters the converter only 64 through the current collector 68, and from the converter 64, the current of the corresponding parameters goes to the electric machine 63 for the movement of the vehicle. When the need for a small power required for the movement of the vehicle, the current from the source 65 through the converter 64 is partially or fully supplied to the electric machine 63 for moving the vehicle. If necessary, energy for moving the vehicle can come from engine 1 through the clutch 2 and gear 17 to the shaft 3, as well as through the shaft 3 and the included clutch 61 to the flywheel 18 to accelerate it and to start the engine 1 from the flywheel 18. Through the included clutch 61 rotation from the flywheel 18 through the gearbox 17 can be fed to the shaft 3 and to a mechanical stepless drive for driving and regenerative braking of the vehicle. Electric machines 62 and 63 are either disconnected from each other, or work in parallel with a continuously variable mechanical transmission, helping it. A source 65 feeds the electric machine 62 and transfers energy to the flywheel 18, regardless of the use of mechanical or electrical drives, depending on the need to supply energy to the flywheel. The energy storage device in the form of a flywheel 18, on the shaft of which the rotor of the electric machine 62 and the coupling 61 are mounted, can be replaced without any change in the rest of the hybrid power unit with any other electrical energy storage device 66, for example, a capacitor or an electrochemical battery. In this case, all the functions of the drive are saved - the energy enters into it in the form of electrical energy, charging the drive is carried out both from the source 65 and from the electric machine 63, the rotor of which is rotated by the shaft 3 through the coupling 2 from the motor 1 through the converter 64. Energy for the movement of the machine comes from drive 66 (capacitor, electroaccumulator, etc.) through a converter 64 to an electric machine 63, which rotates the rotor and shaft 3 from this energy through a gearbox 17.

В связи с тем, что в гибридном силовом агрегате по фиг.5 может быть использован механический бесступенчатый привод как с вариатором по фиг.1, так и с супервариатором по фиг.2, как с демультипликатором 29, так и без него, как с реверсом и нейтралью, так и без них, механический привод 69 от муфты 2 и входного вала 3 до выходного вала 34 представлен без расшифровки - в виде закрытого корпуса. Привод разгона маховика 18 от вала 34, как было упомянуто выше, устранен за ненадобностью при имеющемся электроприводе для этой функции. Муфта 16 переменила место своего расположения - она помещена между электромашиной 63, ротор которой через редуктор 17 соединен с валом 3, и электромашиной 62, ротор которой соединен с маховиком 18, и поэтому нумерация ее заменена с 16 (фиг.1 и 2) на 61, хотя функция ее практически не изменилась - она соединяет вал 3 и маховик 18 через редуктор 17. Герметичное уплотнение 20 корпуса 19 маховика 18 оставлено, так как электромашина 62 может помещаться в среду вращения маховика 18 (например, гелий), отличную от атмосферной.Due to the fact that in the hybrid power unit of FIG. 5, a mechanical stepless drive can be used with both the variator of FIG. 1 and the supervator of FIG. 2, both with and without a multiplier 29, both with reverse and neutral, and without them, the mechanical drive 69 from the clutch 2 and the input shaft 3 to the output shaft 34 is presented without decoding - in the form of a closed housing. The flywheel acceleration drive 18 from the shaft 34, as mentioned above, is eliminated as unnecessary with the available electric drive for this function. The clutch 16 has changed its location - it is placed between the electric machine 63, the rotor of which through the gear 17 is connected to the shaft 3, and the electric machine 62, the rotor of which is connected to the flywheel 18, and therefore its numbering is changed from 16 (Figures 1 and 2) to 61 , although its function has not practically changed - it connects the shaft 3 and the flywheel 18 through the gearbox 17. The hermetic seal 20 of the housing 19 of the flywheel 18 is left, since the electric machine 62 can be placed in a medium of rotation of the flywheel 18 (for example, helium), other than atmospheric.

При использовании гибридного силового агрегата по схеме фиг.5 его возможности увеличиваются, но увеличивается и сложность при некотором падении КПД из-за дополнительных потерь в электромашинах 62 и 63, а также в преобразователе 64. При включенной муфте 61 и выключенных электромашинах 62 и 63 схема и работа устройства ничем не отличается от описанных выше по фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4.When using a hybrid power unit according to the scheme of Fig. 5, its capabilities increase, but complexity also increases with a certain drop in efficiency due to additional losses in electric machines 62 and 63, as well as in converter 64. When the clutch 61 is turned on and the electric machines 62 and 63 are turned off, the circuit and the operation of the device is no different from that described above in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4.

При необходимости использования второго первичного источника энергии, например электрохимического 65 (например, топливных элементов), источник 65 подключается через преобразователь 64 (например, постоянного тока в переменный регулируемой частоты) к электромашине 63, вращающей вал 3 через редуктор 17. Далее процесс движения машины ведется так же, как и в случае вращения вала 3 от маховика 18 или двигателя 1, с той разницей, что частоту вращения электромашины 63 можно регулировать преобразователем 64. Это дает возможность повысить диапазон изменения скорости машины по сравнению с предыдущим, например, для повышения максимальной скорости движения, что позволит использовать гибридный силовой агрегат не только на городских транспортных средствах, но и на других машинах, где скорость движения выше. Подключение электромашины 62 к источнику 65 через преобразователь 64 позволяет производить разгон маховика 18 непосредственно от источника 65. В случае, если это топливные элементы, то КПД их выше, чем у двигателя 1, и эффективность привода машины от маховика 18 увеличивается. Топливные элементы обычно имеют низкую удельную мощность, поэтому энергию от них целесообразно переводить в маховик 18 или в накопитель 66 на невысоких мощностях работы электромашины 62, а затем использовать накопленную в маховике 18 энергию при работе электромашины 62 на высокой мощности с передачей энергии электромашине 63 и далее на вал 3 для движения машины. Особенно эффективно с точки зрения КПД накопление энергии в маховике 18 от топливных элементов 65 при небольшой мощности, а затем отдача ее при максимальных мощностях машине (например, для экстренного разгона) посредством включения муфты 61 и работы только механической части бесступенчатого привода (как по схемам фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4).If it is necessary to use a second primary energy source, for example, electrochemical 65 (for example, fuel cells), the source 65 is connected via a converter 64 (for example, direct current to variable frequency) to an electric machine 63 that rotates the shaft 3 through a reducer 17. Then, the machine moves as well as in the case of rotation of the shaft 3 from the flywheel 18 or engine 1, with the difference that the frequency of rotation of the electric machine 63 can be regulated by the converter 64. This makes it possible to increase the range of variation the speed of the machine compared with the previous example, to increase the maximum speed, which will use a hybrid powertrain not only on city vehicles, but also on other machines where speeds above. The connection of the electric machine 62 to the source 65 through the converter 64 allows the flywheel 18 to be accelerated directly from the source 65. If these are fuel cells, then their efficiency is higher than that of the engine 1, and the drive efficiency of the machine from the flywheel 18 is increased. Fuel cells usually have a low specific power, so it is advisable to transfer the energy from them to the flywheel 18 or to the accumulator 66 at low operating powers of the electric machine 62, and then use the energy stored in the flywheel 18 when the electric machine 62 is operating at high power with energy transfer to the electric machine 63 onwards on shaft 3 for the movement of the machine. Especially effective from the point of view of efficiency is the accumulation of energy in the flywheel 18 from the fuel cells 65 at low power, and then returning it at maximum power to the machine (for example, for emergency acceleration) by turning on the coupling 61 and only the mechanical part of the continuously variable drive (as in the diagrams of FIG. .1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4).

При использовании в качестве первичного источника энергии сети 67 энергия подается через токосъемник 64, а далее - в электромашину 63, и через механический привод 69 на ведущие колеса 35.When used as the primary energy source of the network 67, energy is supplied through a current collector 64, and then to an electric machine 63, and through a mechanical drive 69 to the drive wheels 35.

Рекуперативное торможение машины можно производить как с включением электромашин 63 и 62, например при замедлении автомобиля с высоких скоростей движения, недоступных для данного механического привода (свыше 70 км/ч), так и чисто механическим путем при включении муфты 61 и отключении электромашин 62 и 63, что экономичнее. Использование двигателя 1 может производиться посредством тех же действий, что и описанных выше для схем фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4. Кроме того, рекуперативное торможение при включенной электромашине 63 может производиться с накоплением энергии как в маховике 18 с разгоном его от электромашины 62, питаемой от электромашины 63 через преобразователь 64, так и с накоплением энергии в накопителе 66, например конденсаторах или электрохимических аккумуляторах, с преобразованием электроэнергии, выработанной электромашиной 63, ротор которой через редуктор 17 кинематически связан с входным валом 3, в преобразователе 64 (например, преобразующем переменный ток, выработанный электромашиной 62 в постоянный для зарядки накопителя 66).Regenerative braking of the machine can be performed both with the inclusion of electric machines 63 and 62, for example, when the car is slowed down at high speeds not available for this mechanical drive (over 70 km / h), or purely mechanically when the clutch 61 is turned on and the electric machines 62 and 63 are turned off that is more economical. The use of the engine 1 can be carried out by the same actions as described above for the schemes of figure 1, figure 2, figure 3 and figure 4. In addition, regenerative braking when the electric machine 63 is turned on can be performed with energy storage both in the flywheel 18 with acceleration from the electric machine 62 supplied from the electric machine 63 through the converter 64, and with the energy storage in the drive 66, for example, capacitors or electrochemical batteries, with conversion of electricity generated by an electric machine 63, the rotor of which through a reducer 17 is kinematically connected with the input shaft 3, in the converter 64 (for example, converting alternating current generated by an electric another 62 in constant to charge the drive 66).

Описанное изобретение позволяет получить высокий экономический и экологический эффект, в первую очередь, на машинах городского общественного транспорта.The described invention allows to obtain a high economic and environmental effect, primarily on urban public transport vehicles.

Claims (18)

1. Гибридный силовой агрегат транспортного средства, включающий первичный источник энергии, накопитель энергии, а также привод, имеющий в своем составе механическую бесступенчатую и зубчатые передачи, причем привод выполнен с возможностью кинематического соединения друг с другом в любом сочетании первичного источника энергии, накопителя энергии и ведущих колес транспортного средства, отличающийся тем, что бесступенчатая передача содержит в своем составе планетарный дисковый вариатор, механизм принудительного изменения его передаточного отношения и систему управления этим механизмом, а зубчатая передача содержит в своем составе периодически переключаемый блок, содержащий одну или несколько зубчатых переключаемых передач, передающий вращение от бесступенчатой передачи на привод ведущих колес транспортного средства, причем диапазон изменения передаточных отношений периодически переключаемого блока выполнен меньшим, чем диапазон варьирования планетарного дискового вариатора.1. A hybrid power unit of a vehicle, including a primary energy source, an energy storage device, as well as a drive having a mechanical continuously variable and gear transmission, the drive being made with the possibility of kinematic connection with each other in any combination of a primary energy source, energy storage device and driving wheels of a vehicle, characterized in that the continuously variable transmission comprises a planetary disk variator, a mechanism for forcing changing its transmission relationship and the control system of this mechanism, and the gear contains a periodically shifting unit containing one or more gear shifting gears, transmitting rotation from a continuously variable transmission to the drive wheels of the vehicle, and the range of gear ratios of the periodically shifted unit is made smaller, than the range of variation of the planetary disk variator. 2. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что бесступенчатая передача, содержащая планетарный дисковой вариатор, включает в свой состав дифференциальный механизм, содержащий планетарную и дифференциальную передачи, включающие центральные зубчатые колеса и водила, кинематически соединяющие ведущий и ведомый валы планетарного дискового вариатора с приводом на ведущие колеса транспортного средства, а также кинематически соединяющиеся между собой в двух режимах работы, в первом из которых водило планетарной передачи соединено с одним из центральных зубчатых колес дифференциальной передачи, а ведущие колеса через зубчатую передачу соединены с водилом дифференциальной передачи, а во втором - водило планетарной передачи соединено с водилом дифференциальной передачи, а ведущие колеса через зубчатую передачу соединены с другим центральным зубчатым колесом дифференциальной передачи, при этом в обоих режимах одно из центральных зубчатых колес планетарной передачи соединено с входным валом планетарного дискового вариатора, а другое выполнено неподвижным.2. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the continuously variable transmission comprising a planetary disk variator includes a differential mechanism comprising planetary and differential transmissions, including central gears and carrier, kinematically connecting the driving and driven shafts of the planetary disk CVT with drive to the drive wheels of the vehicle, as well as kinematically connected to each other in two modes of operation, in the first of which the planetary gear carrier is connected o with one of the central gears of the differential gear, and the drive wheels are connected via a gear to the differential gear carrier, and in the second, the planetary gear carrier is connected to the differential gear carrier, and the drive wheels are connected to the other central gear of the differential gear via gear, in both modes, one of the central gears of the planetary gear is connected to the input shaft of the planetary disk variator, and the other is stationary. 3. Гибридный силовой агрегат по п.2, отличающийся тем, что ведомый вал планетарного дискового вариатора выполнен с возможностью периодического соединения через периодически переключаемый блок с ведущими колесами транспортного средства с одновременным прекращением передачи крутящего момента от упомянутого вала через дифференциальный механизм.3. The hybrid power unit according to claim 2, characterized in that the driven shaft of the planetary disk variator is made with the possibility of periodic connection through a periodically switched unit with drive wheels of the vehicle while stopping the transmission of torque from said shaft through a differential mechanism. 4. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что периодически переключаемый блок, передающий вращение от бесступенчатой передачи на привод ведущих колес, содержит как понижающую, так и прямую передачи и выполнен в виде планетарного демультипликатора.4. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the periodically switched unit transmitting rotation from the continuously variable transmission to the drive of the drive wheels contains both a reduction and a direct transmission and is made in the form of a planetary demultiplier. 5. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что зубчатая передача, кинематически соединяющая бесступенчатую передачу и периодически переключаемый блок, содержит в своем составе как минимум одну нейтраль.5. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the gear train kinematically connecting the continuously variable transmission and the periodically shifted unit comprises at least one neutral. 6. Гибридный силовой агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что периодически переключаемый блок содержит в своем составе прямую передачу.6. The hybrid power unit according to claim 1 or 2, characterized in that the periodically switched unit comprises a direct transmission. 7. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что зубчатая передача, кинематически соединяющая бесступенчатую передачу и привод ведущих колес, содержит в своем составе реверс.7. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the gear train kinematically connecting the continuously variable transmission and the drive of the drive wheels comprises a reverse gear. 8. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что выходной вал периодически переключаемого блока выполнен с возможностью кинематического соединения как с приводом ведущих колес, так и с дополнительным приводом от маховика накопителя, как порознь, так и совместно, с помощью переключаемой муфты включения.8. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the output shaft of the periodically switched unit is made with the possibility of kinematic connection both with the drive of the drive wheels and with an additional drive from the drive flywheel, either separately or together, using a switched clutch inclusion. 9. Гибридный силовой агрегат по п.4 или 8, отличающийся тем, что дополнительный привод от маховика накопителя выполнен с передаточным отношением, примерно равным передаточному отношению всего привода от его входного до выходного валов в момент переключения демультипликатора.9. The hybrid power unit according to claim 4 or 8, characterized in that the additional drive from the drive flywheel is made with a gear ratio that is approximately equal to the gear ratio of the entire drive from its input to output shafts at the moment the demultiplier is switched. 10. Гибридный силовой агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что в планетарной передаче внешнее центральное зубчатое колесо соединено с ведущим валом вариатора, а внутреннее выполнено неподвижным.10. The hybrid power unit according to claim 1 or 2, characterized in that in the planetary gear the external central gear is connected to the drive shaft of the variator, and the internal is stationary. 11. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что в привод введена как минимум одна электромашина, ротор которой связан с входным валом вариатора.11. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that at least one electric machine is introduced into the drive, the rotor of which is connected to the input shaft of the variator. 12. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что накопитель энергии выполнен в виде маховика с механическим отбором мощности от его вращающегося вала.12. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the energy storage device is made in the form of a flywheel with mechanical power take-off from its rotating shaft. 13. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что накопитель энергии выполнен в виде маховика с отбором мощности в виде электроэнергии от вращаемой маховиком электромашины.13. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the energy storage device is made in the form of a flywheel with power take-off in the form of electric power from an electric machine rotated by the flywheel. 14. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что накопитель энергии выполнен в виде конденсатора.14. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the energy storage device is made in the form of a capacitor. 15. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что накопитель энергии выполнен в виде электрохимического аккумулятора.15. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the energy storage device is made in the form of an electrochemical battery. 16. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что он включает несколько первичных источников энергии, и как минимум один из которых выполнен в виде теплового двигателя.16. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that it includes several primary energy sources, and at least one of which is made in the form of a heat engine. 17. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что как минимум один первичный источник энергии выполнен в виде электрохимического источника энергии.17. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that at least one primary energy source is made in the form of an electrochemical energy source. 18. Гибридный силовой агрегат по п.1, отличающийся тем, что как минимум одним первичным источником энергии является внешняя контактная сеть, с которой транспортное средство связано через токосъемник. 18. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that at least one primary source of energy is an external contact network to which the vehicle is connected through a current collector.
RU2008102856/11A 2008-01-30 2008-01-30 Hybrid power unit of vehicle RU2357876C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008102856/11A RU2357876C1 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Hybrid power unit of vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008102856/11A RU2357876C1 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Hybrid power unit of vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2357876C1 true RU2357876C1 (en) 2009-06-10

Family

ID=41024677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008102856/11A RU2357876C1 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Hybrid power unit of vehicle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2357876C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453749C1 (en) * 2011-01-21 2012-06-20 Игорь Владимирович Леонов Vehicle braking power recuperator
RU2500550C2 (en) * 2010-01-07 2013-12-10 Мицубиси Дзидося Когио Кабусики Кайся Vehicle with front and rear wheel drive
RU2519018C2 (en) * 2009-06-25 2014-06-10 Хонда Мотор Ко., Лтд. Output power control device
RU2522176C2 (en) * 2009-07-31 2014-07-10 Хонда Мотор Ко., Лтд. Device for control over vehicle drive
RU2638884C1 (en) * 2016-07-01 2017-12-18 Общество с ограниченной ответственностью "Современные конструкторские решения" Hybrid power plant for multi-rotor flying platforms
RU2670503C2 (en) * 2013-09-26 2018-10-23 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Device for controlling hybrid vehicles
RU2687796C1 (en) * 2018-04-24 2019-05-16 Сергей Михайлович Фёдоров Drive of depth vibrator with flexible shaft
RU2806767C1 (en) * 2023-02-08 2023-11-07 Равиль Гафиевич Хадеев Electromechanical transmission for hybrid vehicles

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2519018C2 (en) * 2009-06-25 2014-06-10 Хонда Мотор Ко., Лтд. Output power control device
RU2522176C2 (en) * 2009-07-31 2014-07-10 Хонда Мотор Ко., Лтд. Device for control over vehicle drive
RU2500550C2 (en) * 2010-01-07 2013-12-10 Мицубиси Дзидося Когио Кабусики Кайся Vehicle with front and rear wheel drive
RU2453749C1 (en) * 2011-01-21 2012-06-20 Игорь Владимирович Леонов Vehicle braking power recuperator
RU2670503C2 (en) * 2013-09-26 2018-10-23 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Device for controlling hybrid vehicles
RU2638884C1 (en) * 2016-07-01 2017-12-18 Общество с ограниченной ответственностью "Современные конструкторские решения" Hybrid power plant for multi-rotor flying platforms
RU2687796C1 (en) * 2018-04-24 2019-05-16 Сергей Михайлович Фёдоров Drive of depth vibrator with flexible shaft
RU2806767C1 (en) * 2023-02-08 2023-11-07 Равиль Гафиевич Хадеев Electromechanical transmission for hybrid vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2637052C2 (en) Hybrid power unit with gearbox and method of control of such hybrid drive unit
CN106715175B (en) Hybrid powertrain and method for controlling the same
US20170282702A1 (en) Hybrid transmission having fixed gear shift stage
RU2357876C1 (en) Hybrid power unit of vehicle
US9783039B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
JP7053951B2 (en) Power system for hybrid vehicles
US8597146B2 (en) Powertrain with two planetary gear sets, two motor/generators and multiple power-split operating modes
US8721491B2 (en) Powertrain with hybrid transmission
RU2666486C2 (en) Method of management of a hybrid power transmission, vehicle and electronic device for hybrid power transmission control
KR101405232B1 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
KR101500355B1 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
KR101500357B1 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
JP2003148570A (en) Continuously variable speed complex power system
RU2653724C2 (en) Method of management of a hybrid power transmission, vehicle and electronic device for hybrid power transmission control
CN109849642B (en) Multi-mode hybrid power coupling driving system
CN110576730A (en) Hybrid transmission and vehicle
CN108909433B (en) Powertrain for hybrid vehicle
CN112895876A (en) Variable speed motor/flywheel hybrid power transmission device of planetary gear mechanism
CN112757886B (en) Double-clutch variable-speed motor-flywheel hybrid power transmission device for electric automobile
JP5337744B2 (en) Power transmission device and hybrid drive device
CN113479059B (en) Hybrid power driving system and hybrid power automobile
RU2669086C2 (en) Method of starting internal combustion engine in hybrid powertrain
CN108032724B (en) Double-planetary-gear-system type automobile hybrid power system
JP2012016988A (en) Driving device for hybrid vehicle
WO2012105867A2 (en) Hybrid vehicle powertrain (variants)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100131

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110627

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20110701

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130131

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160131