RU2653106C1 - Гибридная трансмиссия с простым планетарным механизмом - Google Patents

Гибридная трансмиссия с простым планетарным механизмом Download PDF

Info

Publication number
RU2653106C1
RU2653106C1 RU2016146866A RU2016146866A RU2653106C1 RU 2653106 C1 RU2653106 C1 RU 2653106C1 RU 2016146866 A RU2016146866 A RU 2016146866A RU 2016146866 A RU2016146866 A RU 2016146866A RU 2653106 C1 RU2653106 C1 RU 2653106C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
shaft
drive
ring
carrier
Prior art date
Application number
RU2016146866A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Иванович Некрасов
Михаил Михайлович Иванкив
Оксана Олеговна Горшкова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ)
Priority to RU2016146866A priority Critical patent/RU2653106C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2653106C1 publication Critical patent/RU2653106C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/091—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гибридной трансмиссии транспортного средства. На входном валу закреплены два зубчатых венца и свободно установлены три шестерни для привода зубчатых колес, закрепленных на эпициклическом колесе, водиле и солнечной шестерне. Соосно входному валу расположен вал привода электрогенератора, который электрическими цепями взаимодействует с аккумуляторной батареей, оснащенной блоком питания, и через блок управления - с электродвигателем привода солнечной шестерни. Выходной вал с трехпозиционным зубчатым венцом и муфтой переключения взаимодействует с зубчатыми венцами водила или эпициклического колеса, которые могут быть выборочно остановлены трехпозиционной муфтой. Достигается расширение компоновочных и эксплуатационных характеристик транспортного средства. 2 ил.

Description

Изобретение относится к трансмиссии НТС (наземных транспортных средств) и др.
Известны простые трехзвенные ПМ (планетарные механизмы), которые часто применяют как одноступенчатые колесные редукторы, когда одно звено остановлено, крутящий момент подается на солнечную шестерню, а снимается с другого звена, например - с водила (1. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Н.Н. Вишняков и др. М.: Машиностроение, 1986. - 304 с., с. 158, рис. 123); как двухступенчатые редукторы (1. С. 123, рис. 95, б). Простые трехзвенные ПМ также находят применение в планетарных коробках передач, у которых крутящий момент поступает на солнечную шестерню, а снимается с эпициклического колеса (1. С. 122, рис. 94, г; с. 143, рис. 108).
Достоинствами планетарных КП (коробок передач) по сравнению с КП, имеющими неподвижные оси зубчатых колес, является возможность получения больших передаточных чисел при небольшом числе зубчатых колес, а также меньшие масса и габаритные размеры, но планетарные КП имеют более высокую стоимость (1. С. 123).
Простые трехзвенные ПМ могут обеспечить 7 передач в редукторных режимах и 3 передачи в суммирующих режимах, когда крутящий момент подается на два звена, а снимается с третьего. Использование ПМ в суммирующих режимах в сочетании с базовой ступенчатой КП позволяет существенно увеличить диапазон передаточных чисел полученного трансмиссионного агрегата по сравнению с базовой КП. Такое решение использовано в технических решениях для газоперекачивающих агрегатов по патентам RU (2: №2397344, Бюл. 23 от 20.08.2010; №2581269, Бюл. №11 от 20.04.2016; №2583476, Бюл. №13 от 10.05.2016. Авторы В.И. Некрасов и И.А. Иванов).
Рассмотренные конструкции реализуют ступенчатую трансформацию крутящего момента, что приводит к снижению эксплуатационных свойств НТС за счет разрыва потока мощности при переключении передач.
Известны бесступенчатые трансмиссии, содержащие фрикционный вариатор и планетарный механизм, работающий в суммирующем режиме.
Известны гибридные трансмиссии, содержащие электрические машины, аккумуляторные батареи, блоки управления и планетарный механизм.
Наиболее близкой к предлагаемому устройству является гибридная трансмиссия по патенту №2435086 (3. Бюл. №33 от 27.11.2011).
Гибридная трансмиссия по патенту №2435086 содержит два планетарных ряда. Элементы планетарных рядов связаны с приводным двигателем двумя универсальными электрическими машинами и выходным элементом связи - с потребителем крутящего момента. Управляемые муфты фрикционного типа связывают часть звеньев планетарных рядов с корпусом и между собой. Первая универсальная электрическая машина связана с коронной шестерней (эпициклическим колесом) первого планетарного ряда и через первую управляемую муфту - с входным валом, а через вторую управляемую муфту - с водилом второго планетарного ряда. Коронная шестерня второго планетарного ряда через третью управляемую муфту связана с корпусом. Вторая универсальная электрическая машина связана с солнечными шестернями обоих планетарных рядов и через четвертую управляемую муфту - с корпусом (3. с. 1).
Этой гибридной трансмиссии присущи недостатки: сложность конструкции и системы управления ей. Универсальные электрические машины сложнее обычных электромашин, так как они обратимы - могут работать как генераторы, так и как электродвигатели. Планетарный редуктор состоит из двух планетарных рядов со сложной системой управления, состоящей из четырех управляемых муфт фрикционного типа, обладающих невысокой долговечностью работы. Выход крутящего момента связан с шестерней «X», а не валом, как принято в трансмиссиях (Фиг. 1 патента №2435086).
Задачей изобретения является расширение компоновочных и эксплуатационных характеристик НТС за счет упрощения конструкции гибридной трансмиссии.
Технический результат достигается за счет совершенствования технического решения по патенту №2435086 путем исключения одного планетарного ряда и применения простых электромашин (генератора и электродвигателя) вместо сложных универсальных электрических машин и установки простых зубчатых муфт переключения вместо сложных фрикционных муфт.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что гибридная трансмиссия содержит две электрические машины и редуктор с простым трехзвенным планетарным механизмом, состоящим из водила с сателлитами, зацепленными с солнечной шестерней и эпициклическим колесом, при этом в опорах корпуса редуктора соосно установлены входной вал и вал привода электрогенератора, параллельно им установлены выходной вал и вал привода солнечной шестерни, на входном валу закреплены два зубчатых венца с расположенными на них трехпозиционной и пятипозиционной муфтами переключения и свободно установлены три цилиндрические шестерни, около зубчатых венцов вала свободно установлены три цилиндрические шестерни, зацепленные с зубчатыми цилиндрическими колесами привода эпициклического колеса, водила с дополнительным зубчатым венцом и привода солнечной шестерни, а также с зубчатым венцом вала привода электрогенератора, который электрическими цепями взаимодействует с аккумуляторной батареей, оснащенной блоком питания от бытовой электросети, и через блок управления - с электродвигателем привода солнечной шестерни, на валу водила закреплен однопозиционный зубчатый венец, расположенный между трехпозиционным зубчатым венцом выходного вала с трехпозиционной муфтой переключения и двухпозиционным зубчатым венцом, закрепленным на трубчатом валу корпуса эпициклического колеса, внутри корпуса редуктора закреплен зубчатый венец с расположенной на нем трехпозиционной муфтой остановки водила через дополнительный зубчатый венец или эпициклического колеса - через зубчатое цилиндрическое колесо его корпуса.
На фиг. 1 показана кинематическая схема гибридной трансмиссии с простым трехзвенным ПМ (планетарным механизмом) при входе и выходе потока мощности с одной стороны редуктора - справа.
На фиг. 2 показана кинематическая схема гибридной трансмиссии с простым трехзвенным ПМ при входе и выходе потока мощности с разных сторон редуктора - вход слева.
В опорах корпуса 1 редуктора (фиг. 1) соосно установлены входной вал 2 и вал 3 привода электрогенератора 4, параллельно им установлены выходной вал 5 и вал 6 привода солнечной шестерни 7 (а). На входном валу 2 закреплены два зубчатых венца 8 и 9 с расположенной на венце 8 трехпозиционной муфтой переключения 10 и на венце 9 - пятипозиционной муфтой переключения 11, а также свободно установлены три цилиндрические шестерни 12, 13 и 14. Муфта переключения 11 может обеспечить пять позиций: а) соединяет зубчатый венец 9 с зубчатым венцом 23 вала 3; b) и d) - нейтральное состояние; с) соединяет зубчатый венец шестерни 14 с зубчатым венцом 23 вала 3; е) соединяет зубчатый венец 9 с зубчатым венцом шестерни 14. Около первого зубчатого венца 8 расположены шестерни 12 и 13, зацепленные с зубчатыми цилиндрическими колесами 15 привода эпициклического колеса 16 (b) и 17 привода водила 18 (h) с дополнительным зубчатым венцом 19. На осях 20 водила 18 (h) расположены сателлиты 21, зацепленные с солнечной шестерней 7 (а) и эпициклическим колесом 16 (b). Около второго зубчатого венца 9 расположена шестерня 14, зацепленная с зубчатым цилиндрическим колесом 22 вала 6 привода солнечной шестерни 7 (а) и зубчатым венцом 23 вала 3 привода электрогенератора 4, который электрическими цепями 24 взаимодействует с аккумуляторной батареей 25, оснащенной блоком питания 26 от бытовой электросети, и через блок управления 27 - с электродвигателем 28 вала 6 привода солнечной шестерни 7 (а). Желательно применять высокоскоростной электрогенератор 4 переменного тока с выпрямителем. На валу 29 водила 18 (h) закреплен однопозиционный зубчатый венец 30, расположенный между трехпозиционным зубчатым венцом 31 выходного вала 5 с трехпозиционной муфтой переключения 32 и двухпозиционным зубчатым венцом 33, закрепленным на трубчатом валу 34 корпуса 35 эпициклического колеса 16 (b), внутри корпуса 1 редуктора закреплен зубчатый венец 36 с расположенной на нем трехпозиционной муфтой 37 остановки водила 18 (h) через дополнительный зубчатый венец 19 или эпициклического колеса 16 (b) - через зубчатое цилиндрическое колесо 15 его корпуса 35.
По сравнению с фиг. 1 на фиг. 2 изменена компоновка: входной вал 2 расположен слева, зубчатый венец 8 с трехпозиционной муфтой 10 закреплен между шестернями 14 и 13, зубчатый венец 9 с пятипозиционной муфтой 11 закреплен между шестерней 14 и зубчатым венцом 23 привода электрогенератора 4. Электромашины 4 и 28 закреплены непосредственно к корпусу 1 редуктора.
Простой ПМ, состоящий из трех звеньев: солнечной шестерни (а), эпициклического колеса (b) и водила (h) с сателлитами, характеризуется внутренним параметром К=Zb/Za=1,5-5, который равен отношению чисел зубьев Zb эпициклического колеса и Za солнечной шестерни.
Суммирующие возможности ПМ для нашего случая описываются двумя зависимостями:
nh=Uha bna+Uhb anb=na/(K+1)+(nb K)/(K+1);
nb=Ubh anh+Uba hna=nh(K+1)/K-na/K;
где na, nh, nb - частота вращения солнечной шестерни, водила и эпициклического колеса в об/мин.
Работа гибридной трансмиссии с простым трехзвенным ПМ (планетарным механизмом) может осуществляться несколькими способами: I. Привод только от ДВС (двигателя внутреннего сгорания) по входному валу 2. II. Привод только от электродвигателя 28 по валу 6. III. Привод от ДВС и электродвигателя одновременно. ПМ может работать в нескольких режимах.
I - Первый способ (фиг. 1). Только от ДВС можно обеспечить несколько режимов работы: 1. Цилиндрической передачей 12-15 на заблокированный ПМ. 2. Цилиндрической передачей 13-17 на заблокированный ПМ. 3. Цилиндрической передачей 14-22 на заблокированный ПМ. 4. Суммирующий режим, при котором подаем крутящий момент на солнечную шестерню и водило, снимаем с эпициклического колеса. 5. Суммирующий режим, при котором подаем крутящий момент на солнечную шестерню и эпициклическое колесо, снимаем с водила. 6. Цилиндрическая передача 14-22 плюс ПМ в редукторном режиме Uah b=К+1. 7. Цилиндрическая передача 14-22 плюс ПМ в редукторном режиме Uab h=-К. Знак «минус» указывает на изменение направления вращения выходного вала 5. Привод на электрогенератор 4 можно обеспечить на 1-м и 2-м режимах пятипозиционной муфтой 11 в положении а).
II - Второй способ. Только от электродвигателя можно обеспечить следующие режимы работы: 1. Прямая передача по заблокированному ПМ. 2. Редукторный режим Uah b=К+1. 3. Редукторный режим Uab h=-К. Можно обеспечить работу электрогенератора 4 от ДВС входным валом 2 по зубчатому венцу 9, муфте 11 в положении а).
III - Третий способ. Привод от ДВС и электродвигателя одновременно. 1. Электродвигателем 28 и валом 6 на солнечную шестерню 7 (а), от ДВС муфтой 10 в левом положении, цилиндрической передачей 13-17 на водило 18 (h), снимаем с эпициклического колеса 16 (b). 2. Электродвигателем 28 и валом 6 на солнечную шестерню 7 (а), от ДВС муфтой 10 в правом положении, цилиндрической передачей 12-15 на эпициклическое колесо 16 (b), снимаем с водила 18 (h).
Предположим, что nвх=n2=4000 об/мин; nэл.дв.=n6=3000 об/мин; Uцил 14-22=2,0; Uцил 13-17=3,0; Uцил 12-15=4,0; К=4,0.
Режим I.1 (фиг. 1). Муфта 11 в нейтральном положении b) или d). ПМ блокируем, замыкая муфтой 32 зубчатые венцы: 33 трубчатого вала 34 корпуса 35 эпициклического колеса 16 (b) и 30 вала 29 водила 18 (h). Правый широкий внутренний венец муфты 32 (верхнее положение) замыкает зубчатый венец 30 с зубчатым венцом 31 выходного вала 5. Крутящий момент от входного вала 2 зубчатым венцом 8, муфтой 10 в правом положении, цилиндрической парой 12-15 передается на заблокированный ПМ и муфтой 32 - на выходной вал 5. Если nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 12-15=4,0; то выходной вал вращается с частотой nвых=n5=4000/4=1000 об/мин.
Режим I.2. Крутящий момент от входного вала 2 зубчатым венцом 8, муфтой 10 в левом положении, цилиндрической парой 13-17 передается на заблокированный ПМ и муфтой 32 - на выходной вал 5. Если nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 13-17=3,0; то выходной вал вращается с частотой nвых=n5=4000/3=1333,3 об/мин.
Режим I.3. Муфта 10 в нейтральном положении. Крутящий момент от входного вала 2 зубчатым венцом 9 муфтой 11 в положении е), цилиндрической парой 14-22 передается на заблокированный ПМ и муфтой 32 - на выходной вал 5. Если nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 14-22=2,0; то выходной вал вращается с частотой nвых=n5=4000/2=2000 об/мин.
Режим I.4. Суммирующий режим, при котором подаем крутящий момент на солнечную шестерню (а) и водило (h), снимаем с эпициклического колеса (b). Крутящий момент от входного вала 2 зубчатым венцом 9, муфтой 11 в положении е), цилиндрической парой 14-22 подается на вал 6 и солнечную шестерню 7 (а), которая вращает сателлиты 21, также от входного вала 2 зубчатым венцом 8, муфтой 10 в левом положении, цилиндрической парой 13-17 передается на водило 18 (h), которое осями 20 перемещает сателлиты 21. Совместное усилие от двух звеньев ПМ поступает на эпициклическое колесо 16 (b), по корпусу 35 на трубчатый вал 34 и зубчатый венец 33. Муфтой 32 в среднем положении увеличенный крутящий момент от зубчатого венца 33 передается на зубчатый венец 31 и выходной вал 5, который вращается с меньшей частотой. Если nвх=n2=4000 об/мин; К=4,0; Uцил 14-22=2,0; Uцил 13-17=3,0; то выходной вал вращается с частотой nb=nh(K+1)/K-na/K=(4000/3)(5/4)-(4000/2)/4=1666,7-500=1166,7 об/мин. U=4000/1166,7=3,43.
Режим I.5. Суммирующий режим, при котором подаем крутящий момент на солнечную шестерню и эпициклическое колесо, снимаем с водила. Крутящий момент от входного вала 2 зубчатым венцом 9, муфтой 11 в положении е), цилиндрической парой 14-22 подается на вал 6 и солнечную шестерню 7 (а), которая вращает сателлиты 21, также от входного вала 2 зубчатым венцом 8, муфтой 10 в правом положении, цилиндрической парой 12-15 передается на эпициклическое колесо 16 (b), которое также вращает сателлиты 21. Совместное усилие от двух звеньев ПМ поступает на оси 20, водило 18 (h), вал 29, зубчатый венец 30. Муфтой 32 в правом положении (нижний вид) увеличенный крутящий момент от зубчатого венца 30 передается на зубчатый венец 31 и выходной вал 5, который вращается с меньшей частотой.
Если nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 14-22=2,0; Uцил 12-15=4,0; К=4,0; то выходной вал вращается с частотой nвых=n5=nh=na/(K+1)+(nbK)/(K+1)=(4000/2)/5+(4000/4)(4/5)=400+800=1200 об/мин. U=4000/1200=3,33.
Режим I.6. Цилиндрическая передача 14-22 плюс ПМ в редукторном режиме Uah b=К+1. Верхний индекс «b» указывает на остановленное звено ПМ - эпициклическое колесо 16 «b», индексы внизу - на звенья входа «а» - солнечной шестерни 7 (а) и выхода «h» крутящего момента - водило 18 (h). Если принять К=4,0; то частота вращения водила 18 (h) и ведомого вала 5 будет в 5 раз меньше частоты вращения солнечной шестерни 7 (а), которая определяется частотой вращения входного вала 2. Эпициклическое колесо 16 «b» остановлено муфтой 37 в правом положении, замкнувшей зубчатый венец 36 корпуса 1 и цилиндрическое зубчатое колесо 15 с корпусом 35. Крутящий момент от ДВС по входному валу 2, зубчатому венцу 9 и муфте 11 в положении е) поступает по цилиндрическому зубчатому зацеплению 14-22 на вал 6, солнечную шестерню 7 (а), сателлиты 21 и осями 20 вращает водило 18 (h) относительно остановленного эпициклического колеса 16 «b» с меньшей частотой вращения, но увеличенным крутящим моментом. Если принять частоту вращения входного вала 2: nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 14-22=2,0; то nвых=n5=(n2/Uцил 14-22)/(К+1)=(4000/2)/5=400 об/мин.
Режим I.7. Цилиндрическая передача 14-22 плюс ПМ в редукторном режиме Uab h=-К. Верхний индекс «h» указывает на остановленное звено ПМ - водило 18 (h), индексы внизу - на звенья входа «а» - солнечной шестерни 7 (а) и выхода «b» крутящего момента - эпициклическое колесо 16 «b». Знак «минус» указывает на изменение направления вращения выходного звена по сравнению с входом. Водило 18 (h) остановлено муфтой 37 в левом положении, замкнувшей дополнительный зубчатый венец 19 цилиндрического колеса 17 привода водила 18 (h) ПМ с корпусом 1 редуктора. Крутящий момент от ДВС по входному валу 2, зубчатому венцу 9 и муфте 11 в положении е) поступает по цилиндрическому зубчатому зацеплению 14-22 на солнечную шестерню 7 (а), сателлиты 21 и осями 20 вращает эпициклическое колесо 16 «b» относительно остановленного водила 18 (h) в противоположном направлении с меньшей частотой вращения, но увеличенным крутящим моментом. Если принять частоту вращения входного вала 2: nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 14-22=2,0; то nвых=n5=4000/(2×4)=-500 об/мин.
Режим II.1. Муфты 10 и 11 находятся в нейтральном положении и отключают ДВС. Для питания аккумуляторной батареи 25 электрогенератор 4 может получать привод от ДВС по входному валу 2, зубчатому венцу 9 и муфте 11 в положении а) по зубчатому венцу 23 и валу 3. Крутящий момент от электродвигателя 28 валом 6 поступает на солнечную шестерню 7 (а) и далее как в режиме 1.6. Если принять частоту вращения электродвигателя 28 и вала 6: nэл.дв.=n6=3000 об/мин; то nвых=n5=3000/5=600 об/мин.
Режим II.2. Муфты 10 и 11 находятся в нейтральном положении и отключают ДВС. Для питания аккумуляторной батареи 25 электрогенератор 4 может получать привод от ДВС по входному валу 2, зубчатому венцу 9 и муфте 11 в положении а) по зубчатому венцу 23 и валу 3. Крутящий момент от электродвигателя 28 валом 6 поступает на солнечную шестерню 7 (а) и далее - как в режиме I.7. Если принять частоту вращения электродвигателя 28 и вала 6: nэл.дв.=n6=3000 об/мин; то nвых=n5=3000/4=-750 об/мин.
Режим III.1. Суммирующий режим, при котором подаем крутящий момент на солнечную шестерню (а) и водило (h), снимаем с эпициклического колеса (в). Для питания аккумуляторной батареи 25 электрогенератор 4 может получать привод от ДВС по входному валу 2, зубчатому венцу 9 и муфте 11 в положении а) по зубчатому венцу 23 и валу 3. Крутящий момент от электродвигателя 28 валом 6 подается на солнечную шестерню 7 (а), которая вращает сателлиты 21, от входного вала 2 зубчатым венцом 8, муфтой 10 в левом положении, цилиндрической парой 13-17 передается на водило 18 (h), которое осями 20 перемещает сателлиты 21. Совместное усилие от двух звеньев ПМ поступает на эпициклическое колесо 16 (b), по корпусу 35 на трубчатый вал 34 и зубчатый венец 33. Муфтой 32 в среднем положении увеличенный крутящий момент от зубчатого венца 33 передается на зубчатый венец 31 и выходной вал 5, который вращается с меньшей частотой. Если nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 13-17=3,0; nэл.дв=n6=3000 об/мин; К=4,0; то выходной вал вращается с частотой nвых=n5=nb=nh(K+1)/K-na/K=(4000/3)(5/4)-3000/4=1666,7-750=916,7 об/мин.
Частоту вращения выходного вала можно изменять, варьируя частоту вращения как ДВС, так и электродвигателя или одновременно ДВС и электродвигателя. Например, изменяем частоту вращения ДВС: 3000, 2000 и 1000 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(3000/3)(5/4)-3000/4=1250-750=500 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(2000/3)(5/4)-3000/4=833,3-750=83,3 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(1000/3)(5/4)-3000/4=416,7-750=-333,3 об/мин.
Изменяем частоту вращения электродвигателя: 2000 и 1000 об/мин.
nb=bh(K+1)/K-na/K=(4000/3)(5/4)-2000/4=1666,7-500=1166,7 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(4000/3)(5/4)-1000/4=1666,7-250=1416,7 об/мин.
Изменяем частоту вращения ДВС и частоту вращения электродвигателя: 2000 и 1000 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(2000/3)(5/4)-1000/4=833,3-250=583,3 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(2000/3)(5/4)-2000/4=833,3-500=333,3 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(1000/3)(5/4)-1000/4=416,7-250=166,7 об/мин.
nb=nh(K+1)/K-na/K=(1000/3)(5/4)-2000/4=416,7-500=-83,3 об/мин.
Особый интерес представляет режим с близкими значениями слагаемых. Если nh(K+1)/K=na/K; то nb=0. При близких значениях величин слагаемых получим малые значения частоты вращения выходного вала.
Режим III.2. Суммирующий режим работы ПМ - электродвигателем 28 и валом 6 на солнечную шестерню 7 (а), цилиндрической передачей 12-15 на эпициклическое колесо 16 (b), снимаем с водила 18 (h). Для питания аккумуляторной батареи 25 электрогенератор 4 может получать привод от ДВС по входному валу 2, зубчатому венцу 9 и муфте 11 в положении а) по зубчатому венцу 23 и валу 3. От входного вала 2 и зубчатого венца 8 муфтой 10 крутящий момент цилиндрической передачей 12-15 приходит на эпициклическое колесо 16 (b) и сателлиты 21. От сателлитов 21 суммарное усилие солнечной шестерни 7 (а) и эпициклического колеса 16 (b) поступает на оси 20, водило 18 (h), вал 29, зубчатый венец 30, муфту 32 (вид внизу) в правом положении, зубчатый венец 31 и на выходной вал 5. Если принять частоту вращения входного вала 2: nвх=n2=4000 об/мин; Uцил 12-15=4,0; К=4; то частота вращения эпициклического колеса 16 (b): nb=4000/4=1000 об/мин; nbK/(K+1)=1000(4/5)=800 об/мин; частота вращения солнечной шестерни 14 (а): na=3000 об/мин; na/(K+1)=3000/5=600 об/мин. Частота вращения водила 18 (h), вала 29 и выходного вала 5 составит nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(3000/5)+(4000/4)(4/5)]=600+800=1400 об/мин.
Частоту вращения выходного вала можно изменять, варьируя частоту вращения как ДВС, так и электродвигателя или одновременно ДВС и электродвигателя. Например, изменяем частоту вращения ДВС: 3000, 2000 и 1000 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(3000/5)+(3000/4)(4/5)]=600+600=1200 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(3000/5)+(2000/4)(4/5)]=600+400=1000 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(3000/5)+(1000/4)(4/5)]=600+200=800 об/мин.
Изменяем частоту вращения электродвигателя: 2000 и 1000 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(2000/5)+(4000/4)(4/5)]=400+800=1200 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(1000/5)+(4000/4)(4/5)]=200+800=1000 об/мин.
Изменяем частоту вращения ДВС и частоту вращения электродвигателя: 2000 и 1000 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(1000/5)+(1000/4)(4/5)]=200+200=400 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(2000/5)+(1000/4)(4/5)]=400+200=600 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(1000/5)+(2000/4)(4/5)]=200+800=1000 об/мин.
nh=na/(K+1)+nbK/(K+1)=[(2000/5)+(2000/4)(4/5)]=400+800=1200 об/мин.
Рекуперация
При торможении НТС, при движении накатом поток мощности идет в обратном направлении - от ведущих колес к гибридной трансмиссии. Этот поток мощности можно направить на генератор 4 (фиг. 1), а полученную электрическую энергию через блок управления 27 - в аккумуляторную батарею 25. Для этой цели можно использовать некоторые режимы первого способа.
Обратный режим I.1 (Фиг. 1). ПМ блокируем, замыкая муфтой 32 зубчатые венцы: 33 трубчатого вала 35 корпуса 35 эпициклического колеса 16 (b) и 30 вала 29 водила 18 (h). Правый широкий внутренний венец муфты 32 (верхнее положение) замыкает зубчатый венец 30 с зубчатым венцом 31 выходного вала 5. Крутящий момент от выходного вала 5 зубчатым венцом 31, муфтой 32, зубчатыми венцами: 33 трубчатого вала 34 корпуса 35 эпициклического колеса 16 (b) и 30 вала 29 водила 18 (h), по заблокированному ПМ, цилиндрической парой 15-12, по муфте 10 в правом положении, зубчатому венцу 8, входному валу 2 поступает на зубчатый венец 9, муфтой 11 в положении а) на зубчатый венец 23, вал 3 и электрогенератор 4. Если выходной вал 5 вращается с частотой nвых=n5=1000 об/мин; Uцил 12-15=0,25; то nвх=n3=4000 об/мин. В этом режиме ДВС надо отключать от входного вала 2 за счет дополнительной муфты, напримерМСХ (муфты свободного хода) - на фиг. 1 не показана.
Обратный режим I.2. Крутящий момент от выходного вала 5 по заблокированному ПМ, водилу 18 (h), цилиндрической парой 17-13, зубчатым венцом 8, муфтой 10 в левом положении передается на входной вал 2, по валу 2 на зубчатый венец 9, по муфте 11 в положении а) на зубчатый венец 23, вал 3 и электрогенератор 4. Если выходной вал 5 вращается с частотой nвых=n5=1000 об/мин; Uцил 13-17=0,33; то nвх=n3=3000 об/мин. В этом режиме ДВС надо отключать от входного вала 2 за счет дополнительной муфты, например МСХ (муфты свободного хода).
Обратный режим I.3. Муфта 11 в среднем положении с) замыкает зубчатые венцы шестерни 14 и 23 вала 3 привода электрогенератора 4. ПМ блокируем, замыкая муфтой 32 зубчатые венцы: 33 трубчатого вала 35 корпуса 35 эпициклического колеса 16 (b) и 30 вала 29 водила 18 (h). Правый широкий внутренний венец муфты 32 (верхнее положение) замыкает зубчатый венец 30 с зубчатым венцом 31 выходного вала 5. Крутящий момент от выходного вала 5 зубчатым венцом 31, муфтой 32, зубчатыми венцами: 33 трубчатого вала 34 корпуса 35 эпициклического колеса 16 (b) и 30 вала 29 водила 18 (h), по заблокированному ПМ, цилиндрической парой 22-14, по муфте 11 в среднем положении с) от зубчатого венца шестерни 14 передается на зубчатый венец 23, вал 3 и электрогенератор 4. Если выходной вал вращается с частотой nвых=n5=1000 об/мин; Uцил 22-14=0,5; то nвх=n3=2000 об/мин.
Обратный режим I.6. ПМ в редукторном режиме Uah b=К+1 плюс цилиндрическая передача 22-14. Эпициклическое колесо 16 «b» остановлено муфтой 37 в правом положении, замкнувшей зубчатый венец 36 корпуса 1 и цилиндрическое зубчатое колесо 15 с корпусом 35. Крутящий момент от выходного вала 5 зубчатым венцом 31, муфтой 32, зубчатым венцом 30, валом 29 поступает на водило 18 (h), которое осями 20 передает усилие на сателлиты 21. Сателлиты 21 вращаются относительно остановленного эпициклического колеса 16 «b» с увеличенной частотой вращения, далее цилиндрической парой 22-14, по муфте 11 в среднем положении с) от зубчатого венца шестерни 14 передается на зубчатый венец 23, вал 3 и электрогенератор 4. Если выходной вал вращается с частотой nвых=n5=1000 об/мин; К=4; Uцил 22-14=2,0; то nвх=n3=10000 об/мин.
Изменение параметров К, Uцил приведет к изменению результатов расчетов.
Гибридная трансмиссия, имеющая простое устройство, обеспечивает большие эксплуатационные возможности в широком диапазоне передаточных чисел. При первом способе получили 6 передач переднего хода и одну передачу заднего хода. При втором способе получили 3 передачи, при третьем способе получили 2 передачи. При первых двух способах трансмиссия работает как обыкновенная ступенчатая коробка передач, третий способ обеспечивает бесступенчатую трансформацию крутящего момента. Можно подобрать оптимальное распределение передаточных чисел по диапазону, использовать электродвигатель аналогично гидротрансформатору.
Для регенерации энергии на начальном этапе целесообразно использовать обратный режим I.3, при малой скорости - обратный режим I.6.
Обозначения:
1 - корпус редуктора;
2 - входной вал;
3 - вал 3 привода электрогенератора 4;
4 - электрогенератор;
5 - выходной вал;
6 - вал привода солнечной шестерни 7 (а);
7 (а) - солнечная шестерня ПМ (планетарного механизма);
8 - первый зубчатый венец, закрепленный на входном валу 2;
9 - второй зубчатый венец, закрепленный на входном валу 2;
10 - трехпозиционная муфта переключения на первом зубчатом венце 8;
11 - пятипозиционная муфта переключения на втором зубчатом венце 9;
12 и 13 - цилиндрические шестерни, свободно установленные около первого зубчатого венца 8;
14 - цилиндрическая шестерня, свободно установленная около второго зубчатого венца 9;
15 - цилиндрическое зубчатое колесо привода эпициклического колеса 16 (b);
16 (b) - эпициклическое колесо ПМ;
17 - цилиндрическое зубчатое колесо привода водила 18 (h) ПМ;
18 (h) - водило ПМ;
19 - дополнительный зубчатый венец цилиндрического колеса 17 привода водила 18 (h) ПМ;
20 - оси сателлитов 21 водила 18 (h) ПМ;
21 - сателлиты;
22 - цилиндрическое зубчатое колесо вала 6 привода солнечной шестерни 7 (a);
23 - зубчатый венец вала 3 привода электрогенератора 4;
24 - электрические цепи от электрогенератора 4;
25 - аккумуляторная батарея (АБ);
26 - блок питания АБ от бытовой электросети;
27 - блок управления между электрогенератором 4, АБ 25 и электродвигателем 28;
28 - электродвигатель привода вала 6 с солнечной шестерней 7 (а);
29 - вал водила 18 (h);
30 - однопозиционный зубчатый венец вала 29;
31 - трехпозиционный зубчатый венец выходного вала 5;
32 - трехпозиционная муфта переключения зубчатого венца 31;
33 - двухпозиционный зубчатый венец трубчатого вала 34;
34 - трубчатый вал корпуса 35 эпициклического колеса 16 (b);
35 - корпус эпициклического колеса 16 (b);
36 - зубчатый венец корпуса 1 редуктора;
37 - трехпозиционная муфта остановки водила 18 (h) через дополнительный зубчатый венец 19 или эпициклического колеса 16 (b) - через зубчатое цилиндрическое колесо 15 его корпуса 35.

Claims (1)

  1. Гибридная трансмиссия, содержащая две электрические машины и редуктор с простым трехзвенным планетарным механизмом, состоящим из водила с сателлитами, зацепленными с солнечной шестерней и эпициклическим колесом, отличающаяся тем, что в опорах корпуса редуктора соосно установлены входной вал и вал привода электрогенератора, параллельно им установлены выходной вал и вал привода солнечной шестерни, на входном валу закреплены два зубчатых венца с расположенными на них трехпозиционной и пятипозиционной муфтами переключения, около зубчатых венцов вала свободно установлены три цилиндрические шестерни, зацепленные с зубчатыми цилиндрическими колесами привода эпициклического колеса, водила с дополнительным зубчатым венцом и привода солнечной шестерни, а также с зубчатым венцом вала привода электрогенератора, который электрическими цепями взаимодействует с аккумуляторной батареей, оснащенной блоком питания от бытовой электросети, и через блок управления - с электродвигателем привода солнечной шестерни, на валу водила закреплен однопозиционный зубчатый венец, расположенный между трехпозиционным зубчатым венцом выходного вала с трехпозиционной муфтой переключения и двухпозиционным зубчатым венцом, закрепленным на трубчатом валу корпуса эпициклического колеса, внутри корпуса редуктора закреплен зубчатый венец с расположенной на нем трехпозиционной муфтой остановки водила через дополнительный зубчатый венец или эпициклического колеса - через зубчатое цилиндрическое колесо его корпуса.
RU2016146866A 2016-11-29 2016-11-29 Гибридная трансмиссия с простым планетарным механизмом RU2653106C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146866A RU2653106C1 (ru) 2016-11-29 2016-11-29 Гибридная трансмиссия с простым планетарным механизмом

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016146866A RU2653106C1 (ru) 2016-11-29 2016-11-29 Гибридная трансмиссия с простым планетарным механизмом

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2653106C1 true RU2653106C1 (ru) 2018-05-07

Family

ID=62105674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016146866A RU2653106C1 (ru) 2016-11-29 2016-11-29 Гибридная трансмиссия с простым планетарным механизмом

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653106C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110190084A1 (en) * 2007-10-24 2011-08-04 Thierry Zerbato Coupling device for a hybrid power train that operates in at least two, electrical/combustion - electrical modes, intended for a vehicle
RU2435086C1 (ru) * 2010-04-19 2011-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "КАТЕ" Гибридная трансмиссия транспортного средства
JP2012096653A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Aisin Seiki Co Ltd ハイブリッド車両の変速装置
RU2592179C2 (ru) * 2011-10-25 2016-07-20 Рено С.А.С. Трехвальная гибридная трансмиссия для автотранспортного средства и способ управления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110190084A1 (en) * 2007-10-24 2011-08-04 Thierry Zerbato Coupling device for a hybrid power train that operates in at least two, electrical/combustion - electrical modes, intended for a vehicle
RU2435086C1 (ru) * 2010-04-19 2011-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "КАТЕ" Гибридная трансмиссия транспортного средства
JP2012096653A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Aisin Seiki Co Ltd ハイブリッド車両の変速装置
RU2592179C2 (ru) * 2011-10-25 2016-07-20 Рено С.А.С. Трехвальная гибридная трансмиссия для автотранспортного средства и способ управления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8998761B2 (en) Transmission for hybrid vehicle
KR100926058B1 (ko) 3개의 상호 연결된 유성 기어 세트를 갖는 고정 전기 가변트랜스미션
CN103958249B (zh) 变速器和具有变速器的驱动系
US9644715B2 (en) Transmission and a method for operating same
US20080121447A1 (en) Drive train for a motor vehicle having an internal combustion engine and an electric drive unit
EP3057818B1 (en) Electrically variable transmission
US20110111908A1 (en) Transmission for hybrid vehicle
KR101360435B1 (ko) 전기차량용 변속기
KR102676602B1 (ko) 모터 운송수단용 변속기 장치 및 하이브리드 운송수단을 동작시키는 방법
JP2003127681A (ja) 変速機を備えたハイブリッド車駆動構造
KR20210093887A (ko) 두 개의 플래너터리 휠 세트와 복수의 스위칭 장치를 갖는 하이브리드 변속기 유닛； 및 자동차
CN208664943U (zh) 混合动力驱动系统
CN205479218U (zh) 一种基于两挡变速器的电驱动装置
US20200325964A1 (en) Transmission Assembly and Method of Using Same
CN109322985A (zh) 用于动力分流混合动力传动装置的锁止离合器
CN109764123A (zh) 一种行星齿轮特性参数可变的多模式切换动力传动系统
RU2653106C1 (ru) Гибридная трансмиссия с простым планетарным механизмом
CN111319450B (zh) 混合动力驱动系统及汽车
CN106080168A (zh) 一种行星耦合式汽车用油电混合的三机械点动力系统
CN207510211U (zh) 一种共用外齿圈的双行星排双轴混合动力传动装置
NL1042573B1 (en) Hybrid powertrain for a motor vehicle
RU2453749C1 (ru) Устройство рекуперации энергии торможения
WO2020186023A1 (en) Transmission assembly and method of using same
CN113733891B (zh) 一种双模式混合动力传动装置
CN107933287A (zh) 一种共用外齿圈的双行星排双轴混合动力传动装置

Legal Events

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

Effective date: 20191130