RU2658486C1 - Hybrid power distribution mechanism in transmission of vehicle - Google Patents
Hybrid power distribution mechanism in transmission of vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658486C1 RU2658486C1 RU2017113638A RU2017113638A RU2658486C1 RU 2658486 C1 RU2658486 C1 RU 2658486C1 RU 2017113638 A RU2017113638 A RU 2017113638A RU 2017113638 A RU2017113638 A RU 2017113638A RU 2658486 C1 RU2658486 C1 RU 2658486C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- links
- engine
- shaft
- summing
- additional
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
- B60K17/348—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed
- B60K17/35—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D11/00—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like
- B62D11/02—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like by differentially driving ground-engaging elements on opposite vehicle sides
- B62D11/06—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like by differentially driving ground-engaging elements on opposite vehicle sides by means of a single main power source
- B62D11/10—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like by differentially driving ground-engaging elements on opposite vehicle sides by means of a single main power source using gearings with differential power outputs on opposite sides, e.g. twin-differential or epicyclic gears
- B62D11/14—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like by differentially driving ground-engaging elements on opposite vehicle sides by means of a single main power source using gearings with differential power outputs on opposite sides, e.g. twin-differential or epicyclic gears differential power outputs being effected by additional power supply to one side, e.g. power originating from secondary power source
-
- 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
- F16H48/00—Differential gearings
- F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
- F16H48/22—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using friction clutches or brakes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к наземным транспортным средствам (машинам), в том числе к колесным, преимущественно автомобилям повышенной и высокой проходимости, конкретно - к дифференциальным механизмам распределения мощности (МРМ) - как к межколесным дифференциалам (между левым и правым соосными колесами), так и к межосным дифференциалам (между колесными мостами).The invention relates to land vehicles (vehicles), including wheeled, mainly off-road and high-cross-country vehicles, specifically to differential power distribution mechanisms (MRM), both to cross-axle differentials (between left and right coaxial wheels), and center differential (between wheel axles).
Наиболее распространенным МРМ является простой конический дифференциал (ссылка не дана по причине его общеизвестности среди специалистов в области автомобильного транспорта).The most common MRI is a simple conical differential (the link is not given because of its well-known among specialists in the field of automobile transport).
При всей своей востребованности в прошлом, настоящем и будущем автомобилизма эксплуатационные свойства простого дифференциала уже не удовлетворяют запросам потребителей и уровню развития трансмиссий автомобилей. Поиск способа преодолеть известные недостатки простого дифференциала привел к появлению множества конструкций МРМ как на основе зубчатых механизмов («самоблокирующиеся» дифференциалы), так и использующих иные принципы работы (вискомуфта и др.). Следует отметить, что каждая из альтернативных простому дифференциалу конструкций обладала своими недостатками, в связи с чем дифференциал так и остался наиболее распространенным типом МРМ, в котором сочетаются простота, отработанность конструкции, надежность, компактность, высокий КПД собственно редукторной части.For all its relevance in the past, present and future of motorism, the operational properties of a simple differential no longer satisfy the demands of consumers and the level of development of automobile transmissions. The search for a way to overcome the known shortcomings of a simple differential has led to the emergence of many MRM designs based on gear mechanisms ("self-locking" differentials) and using other operating principles (viscous coupling, etc.). It should be noted that each of the alternatives to the simple differential design had its own drawbacks, and therefore the differential remained the most common type of MPM, which combines simplicity, sophisticated design, reliability, compactness, high efficiency of the gear unit itself.
Известен механизм распределения мощности в трансмиссии транспортной машины (автомобиля), содержащий редукторную часть с двумя степенями свободы (короче - «двухстепенной редуктор»), входное звено которого опосредованно связано с двигателем, а выходные звенья опосредованно, например, через полуоси связаны с ведущими колесами автомобиля, с планетарными зубчатыми рядами - нулевым, первым и вторым, причем нулевой, непосредственно связанный с упомянутым входным звеном, является простым дифференциалом, тормозные элементы с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья редукторной части и электронную систему управления упомянутыми тормозными элементами, связанную с рулевым механизмом с возможностью поворота управляемых колес автомобиля [Dr. ClausGranzov. ZV Vector Drive - better driving dynamicsand diving Satety through Torque Vector-ing//http://www.irs.kit.edu/download/131213_GC_TorqueVectoring_ZF_Handout.pdf. 13.12.2013].A known mechanism of power distribution in the transmission of a transport vehicle (car), comprising a gear unit with two degrees of freedom (in short - a “two-stage gearbox”), the input link of which is indirectly connected to the engine, and the output links are indirectly connected, for example, through the axles to the drive wheels of the car , with planetary gear rows - zero, first and second, and zero, directly connected to the mentioned input link, is a simple differential, brake elements with the possibility of diff the rendered braking effect on the links of the gear part and the electronic control system of the said brake elements associated with the steering mechanism with the possibility of turning the steered wheels of the car [Dr. ClausGranzov. ZV Vector Drive - better driving dynamics and diving Satety through Torque Vector-ing // http: //www.irs.kit.edu/download/131213_GC_TorqueVectoring_ZF_Handout.pdf. 12/13/2013].
В нем редукторная часть выполнена с простым коническим дифференциалом и двумя, слева и справа от упомянутого конического дифференциала, одинаковыми цилиндрическими трехзвенными планетарными зубчатыми рядами со ступенчатыми сателлитами, при этом входное звено редукторной части (корпус конического дифференциала) соединено с зубчатым солнцем малой ступени указанного сателлита, большая ступень последнего соединена, посредством другого зубчатого солнца, с одной из полуосей и, далее, с одним из ведущих колес автомобиля, а водило с дисковыми подвижными элементами тормоза.In it, the gear part is made with a simple conical differential and two identical left cylindrical three-link planetary gear rows with stepped satellites, while the input part of the gear part (conical differential housing) is connected to the gear sun of a small stage of the specified satellite, a large step of the latter is connected, through another gear sun, to one of the axle shafts and, further, to one of the driving wheels of the car, and the carrier with a disk and moving brake elements.
Такое устройство позволяет рациональнее простого дифференциала реализовывать подводимую к ведущим колесам автомобиля мощность в соответствии с условиями движения. «Платой» же за получаемое преимущество является необходимость в дополнительных механических, гидравлических и электронных устройствах, неизбежное при этом ухудшение массогабаритных показателей и рост себестоимости. Таким образом, этот МРМ представляет собой достаточно сложное механическое устройство с завышенными массогабаритными показателями, к тому же не обладающее рядом дополнительных свойств, могущих быть полезными в эксплуатационном цикле жизни транспортной машины (см. далее по тексту критику прототипа).Such a device allows a more rational simple differential to realize the power supplied to the drive wheels of the car in accordance with the driving conditions. The “payment" for the advantage is the need for additional mechanical, hydraulic and electronic devices, the inevitable at the same time deterioration of overall dimensions and cost growth. Thus, this MRM is a rather complex mechanical device with overestimated weight and size indicators, moreover, it does not have a number of additional properties that could be useful in the life cycle of a transport vehicle (see further criticism of the prototype).
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения, то есть совпадающим с ним по назначению и по общим существенным конструктивным признакам, является гибридный механизм распределения мощности в трансмиссии транспортной машины, содержащий бортовые суммирующие планетарные трехзвенные механизмы, первые входные звенья которых через коробку передач связаны с основным двигателем, с возможностью вращения в одинаковых направлениях, вторые входные звенья - с валом реверсивного бесступенчатого дополнительного двигателя с возможностью вращения в разных направлениях, а выходные звенья опосредованно с ведущими элементами движителя транспортной машины [Расчет и конструирование гусеничных машин / Носов Н.А. и др. Под ред. Н.А. Носова. - Л.: Машиностроение, 1972. - 560 с. - С. 394-398, рис. IХ.21].The closest analogue (prototype) of the claimed invention, that is, coinciding in purpose and in general essential structural features, is a hybrid power distribution mechanism in the transmission of a transport vehicle, containing onboard summing planetary three-link mechanisms, the first input links of which are connected to the main via the gearbox the engine, with the possibility of rotation in the same directions, the second input links - with a shaft of a reversible stepless additional motor with the possibility of Nost rotation in different directions, and the output links indirectly with the leading elements of the propulsion unit of the transport car [Calculation and design of tracked vehicles / NA Nosov et al. Ed. ON. Nosova. - L .: Engineering, 1972. - 560 p. - S. 394-398, Fig. IX.21].
В нем дополнительный двигатель выполнен гидрообъемным, гидравлически связанным с гидрообъемным насосом, имеющим привод от вала основного двигателя транспортной машины, причем вал гидрообъемного двигателя связан со вторыми звеньями упомянутых суммирующих механизмов посредством сдвоенной конической передачи.In it, the auxiliary engine is made of a hydrovolume hydraulically connected to a hydrovolume pump having a drive from the shaft of the main engine of the transport machine, and the shaft of the hydrovolume engine is connected to the second links of the summing mechanisms via a double bevel gear.
При работе дополнительного двигателя вторые входные звенья суммирующих механизмов вращаются в разные стороны пропорционально скорости вращения его вала, то есть дополнительный двигатель выступает в роли механизма поворота, перераспределяя при этом подводимую к движителю мощность между бортами.During the operation of the additional engine, the second input links of the summing mechanisms rotate in different directions in proportion to the speed of rotation of its shaft, that is, the additional engine acts as a rotation mechanism, redistributing the power supplied to the mover between the sides.
В указанном источнике информации приведен также вариант устройства, в котором дополнительный двигатель связан с обоими вторыми дополнительными звеньями бортовых суммирующих трехзвенных механизмов посредством одной, общей конической пары (см. там же, рис. IX.226).The indicated source of information also shows a variant of the device in which the additional engine is connected with both second additional links of the onboard summing three-link mechanisms by means of one common conical pair (see ibid., Fig. IX.226).
К недостаткам прототипа следует отнести невозможность:The disadvantages of the prototype include the impossibility:
- во-первых, использования дополнительного двигателя в качестве тягового аварийного в случае выхода из строя основного двигателя или отсутствия топлива;- firstly, the use of an additional engine as a traction emergency in case of failure of the main engine or lack of fuel;
- во-вторых, использования дополнительного двигателя для выработки, при необходимости, дополнительной электроэнергии без использования специализированного электрогенератора;- secondly, the use of an additional engine to generate, if necessary, additional electricity without using a specialized electric generator;
- в-третьих, рекуперации электроэнергии без использования специализированного электрогенератора;- thirdly, the recovery of electricity without the use of a specialized electric generator;
- в-четвертых, использования дополнительного двигателя как параллельного потока мощности (момента) к движителю при прямолинейном движении.- fourthly, the use of an additional engine as a parallel stream of power (torque) to the propulsion device in rectilinear motion.
В упомянутом же альтернативном варианте прототипа, наоборот, дополнительный двигатель, рассчитанный на использование в качестве источника плавного изменения мощности на вторых входных звеньях суммирующих механизмов при прямолинейном движении, не может без специальных средств поворота машины выполнять роль механизма поворота и перераспределителя мощности (момента) между бортами.In the alternative variant of the prototype mentioned, on the contrary, an additional engine, designed to use summing mechanisms as a source of smooth change in power at the second input links in rectilinear motion, cannot perform the role of a turning mechanism and power (moment) redistributor between sides without special means of turning the machine .
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в устранении указанных недостатков прототипа и, соответственно, в улучшении технико-эксплуатационных (в приложении к транспортным машинам гражданских) или тактико-технических характеристик (в приложении к транспортным машинам военным и специальным).The technical problem to be solved by the claimed invention is aimed at eliminating the indicated disadvantages of the prototype and, accordingly, improving technical and operational characteristics (as applied to civilian vehicles) or tactical and technical characteristics (as applied to military and special vehicles).
Решение поставленной проблемы достигается тем, что в гибридном механизме распределения мощности в трансмиссии транспортной машины, содержащем бортовые суммирующие планетарные трехзвенные механизмы, первые входные звенья которых через коробку передач связаны с основным двигателем, с возможностью вращения в одинаковых направлениях, вторые входные звенья - с валом реверсивного бесступенчатого дополнительного двигателя с возможностью вращения в разных направлениях, а выходные звенья - опосредованно, с ведущими элементами движителя транспортной машины, дополнительный двигатель выполнен в виде обратимой электрической машины, электрически связанной, по меньшей мере, с бортовым накопителем электроэнергии, а между валом электрической машины и вторым входным звеном одного из упомянутых суммирующих механизмов предусмотрено реверсирующее устройство.The solution to this problem is achieved by the fact that in the hybrid power distribution mechanism in the transmission of a transport vehicle containing onboard summing planetary three-link mechanisms, the first input links of which are connected through the gearbox to the main engine with the possibility of rotation in the same directions, the second input links are connected to the reverse shaft stepless additional engine with the ability to rotate in different directions, and the output links - indirectly, with the driving elements of the propeller nsportnogo machine, the additional engine is made in the form of a reversible electric machine, electrically connected, at least with an on-board energy storage device, and between the shaft of the electric machine and the second input link of one of the aforementioned summing mechanisms provides a reversing device.
Решение поставленной проблемы достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):The solution to this problem is also achieved through additional structural features (with the above main set of features):
- упомянутыми первыми и вторыми входными звеньями суммирующих механизмов могут являться их солнца и эпициклы соответственно, а выходным звеном- the aforementioned first and second input links of the summing mechanisms may be their suns and epicycles, respectively, and the output link
- водило (это оптимизирует синтез кинематической схемы трансмиссии при соответствующем сочетании входных параметров в конкретном техническом задании;- carrier (this optimizes the synthesis of the kinematic transmission scheme with the appropriate combination of input parameters in a specific technical task;
- скоростных или тихоходных машин и т.п.);- high-speed or slow-moving cars, etc.);
- упомянутыми первыми и вторыми входными звеньями суммирующих механизмов могут являться их эпициклы и солнца соответственно, а выходным звеном - водило (это также оптимизирует синтез кинематической схемы трансмиссии при другом соответствующем сочетании входных параметров в конкретном техническом задании - скоростных или тихоходных машин и т.п.);- the mentioned first and second input links of the summing mechanisms can be their epicycles and the sun, respectively, and the output link can be driven (this also optimizes the synthesis of the kinematic transmission scheme with another appropriate combination of input parameters in a specific technical task - high-speed or low-speed cars, etc. );
- при любой совокупности признаков из указанных, механизм может дополнительно содержать понижающий редуктор непосредственно на валу дополнительного двигателя или реверсирующего устройства (это позволяет использовать более скоростной дополнительный двигатель, уменьшив его массогабаритные потребные показатели и перенеся существенную часть общей потребной редукции ближе к движителю транспортной машины; расположение редуктора за реверсирующим устройством позволяет разгрузить его от своего дополнительного крутящего момента).- for any combination of the characteristics indicated above, the mechanism may additionally contain a reduction gear directly on the shaft of the additional engine or reversing device (this allows the use of a higher-speed additional engine, reducing its weight and size required indicators and moving a significant part of the total required reduction closer to the propulsion vehicle; location the gearbox behind the reversing device allows it to be unloaded from its additional torque).
Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с решаемой проблемой (поставленной задачей).Among the known devices and methods, no such combination of essential features would coincide with the declared one. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved in accordance with the problem being solved (the task).
Заявляемое устройство гибридного механизма распределения мощности (МРМ) в трансмиссии автомобиля пояснено (на примере межколесного дифференциала) на чертежах:The inventive device of a hybrid power distribution mechanism (MRM) in a vehicle transmission is explained (using the cross-axle differential as an example) in the drawings:
На фиг. 1 показана упрощенная кинематически-блочная схема МРМ, частный случай (пример) соединения солнца каждого (правого и левого бортов транспортной машины) суммирующего планетарного трехзвенного механизма (СМ) с основным двигателем (опосредованно, в частности, через коробку передач), а эпицикла СМ - с валом дополнительного двигателя в составе СМ, причем при наличии реверсирующего устройства в правой части вала дополнительного двигателя, где О , Х п , Х л - входное и выходные (индексы п - правое, л - левое) звенья (в частности, валы) гибридного МРМ; k c м - параметр планетарного суммирующего механизма (согласно теории планетарных передач), одинаковый для правого (индекс п) и левого (индекс л) СМ; i - передаточное отношение реверсирующего устройства.In FIG. Figure 1 shows a simplified kinematic-block MRM scheme, a special case (example) of the connection of the sun of each (starboard and starboard side of a transport machine) of a summing planetary three-link mechanism (SM) with the main engine (indirectly, in particular, via a gearbox), and the epicycle CM with the shaft of the additional engine as part of the SM, and in the presence of a reversing device on the right side of the shaft of the additional engine, where ABOUT , X P , X l - input and output (indicesP - rightl - left) links (in particular, shafts) of the hybrid MPM; k c m -the parameter of the planetary summing mechanism (according to the theory of planetary gears), the same for the right one (indexP) and left (indexl) CM;i - gear ratio of the reversing device.
Позициями на фиг. 1 обозначены:With reference to FIG. 1 marked:
1 - солнечное зубчатое колесо (солнце) в составе СМ; 2 - эпициклическое зубчатое колесо (эпицикл) в составе СМ; 3 - водило в составе СМ; 4 - сателлиты в составе СМ; 5 - дополнительный двигатель (в данном случае - обратимая электрическая машина); 6 - выходной оппозитный (направо и налево) вал дополнительного двигателя 5; 7 - промежуточное зубчатое звено (шестерня) соединения вала дополнительного двигателя 5 c эпициклом 2; 8 - реверсирующее устройство (в альтернативном упрощенном случае - зубчатая пара с передаточным отношением i=-1); 9 - понижающий редуктор (например, планетарный) на валу двигателя 5. one - a solar gear wheel (sun) as a part of SM;2 - epicyclic gear (epicyclic) in the composition of the SM;3 - drove as part of the SM;four - satellites in the SM;5 - an additional engine (in this case, a reversible electric machine);6 - output boxer (right and left) shaft of the additional engine 5;7 - an intermediate gear link (gear) of a connection of a shaft of the additional engine 5 c epicyclic 2;8 - a reversing device (in an alternative simplified case, a gear pair with a gear ratioi=-one);9 - reduction gear (for example, planetary) on the motor shaft 5.
На фиг. 2 - упрощенная кинематически-блочная схема МРМ, частный случай (пример) соединения эпицикла (правого и левого бортов транспортной машины) суммирующего планетарного трехзвенного механизма (СМ) с основным двигателем (опосредованно, в частности, через коробку передач), а солнца СМ - с валом дополнительного двигателя в составе СМ, где сохранены обозначения позиций 1-9.In FIG. 2 - a simplified kinematic-block MRM scheme, a special case (example) of connecting the epicycle (right and left sides of a transport vehicle) of a summing planetary three-link mechanism (SM) with the main engine (indirectly, in particular, via a gearbox), and the sun CM - with the shaft of the additional engine as part of the SM, where the designations of
Гибридный (то есть включающий в себя две ветви с двумя двигателями различного типа - основной тепловой и дополнительный электрический) механизм распределения мощности (крутящего момента) в трансмиссии транспортной машины по любому частному примеру (случаю) конструктивного исполнения (см. далее по тексту), содержит (см. фиг. 1, 2) бортовые (правый - «п» и левый «л») суммирующие планетарные трехзвенные механизмы (ряды) - СМ, входные звенья которых (солнца 1п, 1л и эпициклы 2п, 2л) связаны, с одной стороны, через коробку передач (не показана) с основным двигателем (не показан), с возможностью вращения в одинаковых направлениях, - и, с другой стороны, с валом 6 реверсивного бесступенчатого дополнительного двигателя 5, посредством промежуточных зубчатых звеньев (одинаковых шестерен) 7п и 7л, с возможностью вращения в разных направлениях (конкретно распределение указанных связей описано ниже для первого, по фиг. 1, и второго, по фиг. 2, примерах выполнения устройства), а выходные звенья (3п и 3л) - опосредованно (например, посредством полуосей карданного типа), с ведущими элементами (в частности, ведущими колесами) движителя транспортной машины (в частности, автомобиля).A hybrid (that is, including two branches with two engines of a different type - the main thermal and additional electric) mechanism for distributing power (torque) in the transmission of a transport vehicle according to any particular example (case) of a design (see below) (see Fig. 1, 2) on-board (right - “p” and left “l”) summing planetary three-link mechanisms (rows) - SM, the input links of which (the sun 1p, 1l and epicycles 2p, 2l) are connected, with one side, through the gearbox (not shown) with the main with a drive (not shown), with the possibility of rotation in the same directions, and, on the other hand, with a shaft 6 of a reversible continuously variable additional engine 5, by means of intermediate gear links (identical gears) 7p and 7l, with the possibility of rotation in different directions (specifically distribution these connections are described below for the first, in Fig. 1, and the second, in Fig. 2, examples of the device), and the output links (3P and 3L) - indirectly (for example, through the driveshafts of the cardan type), with leading elements (in particular leading E wheels) propulsion transport vehicles (in particular, a vehicle).
Дополнительный двигатель 5 выполнен в виде обратимой электрической машины, электрически связанной, по меньшей мере, с бортовым накопителем электроэнергии (накопитель и связь с ним не показаны), а на валу 6 электрической машины 5 или между валом 6 и одним из входных звеньев (конкретно также см. примеры на фиг. 1 и фиг. 2), здесь - правого СМ, предусмотрено реверсирующее устройство 8 с передаточным отношением i =±1 (любой известной или новой конструкции, например, на основе зубчатых передач). Чем, собственно, и обеспечивается упомянутая выше возможность вращения зубчатых звеньев 7п и 7л в разных направлениях, и, дополнительно (при переключении реверсирующего устройства 8) - возможность вращения зубчатых звеньев 7п и 7л в одинаковых направлениях.The additional engine 5 is made in the form of a reversible electric machine, electrically connected at least with an on-board electric energy storage device (the storage device and communication with it are not shown), and on the shaft 6 of the electric machine 5 or between the shaft 6 and one of the input links (specifically also see the examples in Fig. 1 and Fig. 2), here, on the right CM, a reversing device 8 with a gear ratio i = ± 1 (of any known or new design, for example, based on gears) is provided. This, in fact, provides the above-mentioned possibility of rotation of the gear links 7p and 7l in different directions, and, additionally (when switching the reversing device 8) - the possibility of rotation of the gear links 7p and 7l in the same directions.
По первому частному варианту исполнения заявляемого устройства (см. фиг. 1), первыми и вторыми входными звеньями суммирующих механизмов (СМ) являются их солнца (1п, 1л) и эпициклы (2п, 2л) соответственно, а выходным звеном - водила (3п, 3л).According to the first particular embodiment of the inventive device (see Fig. 1), the first and second input links of the summing mechanisms (SM) are their suns (1p, 1l) and epicycles (2p, 2l), respectively, and the output link is the carrier (3p, 3l).
По второму частному варианту исполнения заявляемого устройства (см. фиг. 2), первыми и вторыми входными звеньями суммирующих механизмов (СМ) являются их эпициклы (2п, 2л) и солнца (1п, 1л) соответственно, а выходным звеном - по-прежнему водило.According to the second particular embodiment of the inventive device (see Fig. 2), the first and second input links of the summing mechanisms (SM) are their epicycles (2p, 2l) and the sun (1p, 1l), respectively, and the output link is still driven .
МРМ дополнительно содержит (согласно рекомендуемому частному примеру выполнения) понижающий редуктор 9 - на валу 6 или непосредственно после него (за валом 6), например, в виде планетарного ряда со входом на солнце, выходом с водила и постоянно заторможенным эпициклом.The MRM additionally contains (according to the recommended particular embodiment) a reduction gear 9 - on the shaft 6 or immediately after it (behind the shaft 6), for example, in the form of a planetary gear set with the entrance to the sun, the exit from the carrier and the constantly inhibited epicycle.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
Прямолинейное движение транспортной машины (теоретически в одинаковых дорожных условиях по левому и правому бортам), на примере использования в качестве дополнительного двигателя 5 обратимой электрической машины и наличия реверсирующего устройства 8 (с включенным режимом i=+1), осуществляют за счет мощности основного двигателя и, как вариант режима эксплуатации, при выключенном дополнительном двигателе 5. При этом скорости вращения ведущих элементов (колес) движителя одинаковы, мощность и крутящий момент распределяется между бортами (правым и левым ведущим элементом движителя поровну).The rectilinear movement of the transport machine (theoretically in the same road conditions on the left and right sides), using the reversible electric machine as an additional engine 5 and the presence of a reversing device 8 (with the i = + 1 mode on), is carried out due to the power of the main engine and , as an option of the operating mode, with the auxiliary engine 5 turned off. At the same time, the rotation speeds of the driving elements (wheels) of the propulsion unit are the same, power and torque are distributed between the sides (pr vym and left leading element mover equally).
При необходимости увеличить мощность и крутящий момент на валах Хп и Хл (по-прежнему при равном распределении между бортами) дополнительно к основному двигателю включают в работу дополнительный двигатель 5 (электрическую машину 5 в режиме двигателя) с питанием от бортового накопителя электроэнергии (аккумуляторной, конденсаторной или смешанного типа батареи), с выбором рационального режима его работы сообразно конкретным эксплуатационным условиям и при режиме работы реверсирующего устройства 8 с передаточным отношением i=+1. При этом мощности (крутящие моменты) суммируются на суммирующих механизмах (СМ) в любом из двух приведенных примеров взаимосвязи солнц и эпициклов правого и левого СМ с валами «0» и 7п, 7л. Как правило, это режим непродолжительный (особо тяжелый участок трассы с большим сопротивлением грунта и/или крутой подъем).If necessary, increase the power and torque on the shafts Xp andXl (still with an equal distribution between the sides), in addition to the main engine, an additional engine 5 (electric machine 5 in engine mode) is powered up, powered by an on-board energy storage device (battery, capacitor or mixed battery type), with a choice of its rational mode of operation in accordance with specific operating conditions and with the operating mode of the reversing device 8 with a gear ratioi= + 1. In this case, the power (torques) are summed up on summing mechanisms (SM) in any of the two given examples of the relationship of the suns and epicycles of the right and left SM with the shafts "0" and 7n, 7l. As a rule, this mode is short-lived (a particularly difficult section of the track with high ground resistance and / or steep climb).
При повороте транспортной машины переключают режим работы реверсирующего устройства 8 на передаточное отношение i=-1 и (дополнительно к работе основного двигателя) включают в работу дополнительный двигатель 5 (электрическую машину 5 в режиме двигателя) с питанием от накопителя, выбирая рациональный режим его работы сообразно конкретным эксплуатационным условиям поворота (потребные радиус поворота и распределение тяговых усилий по бортам). При этом происходит рассогласование скоростных и силовых явлений на эпициклах 2п и 2л СМ (в примере на фиг. 1) или на солнцах 1п и 1л (в примере на фиг. 2), возрастающее по мере увеличения скорости вращения вала 6 дополнительного двигателя 5. Это - основной режим МРМ в соответствии с его назначением.When turning the transport machine, the operating mode of the reversing device 8 is switched to the gear ratio i = -1 and (in addition to the main engine), an additional engine 5 (electric machine 5 in engine mode) is powered by the drive, choosing a rational mode of operation accordingly specific operating conditions of the turn (required turning radius and distribution of traction forces on the sides). In this case, there is a mismatch of speed and power phenomena on the epicycles 2p and 2l SM (in the example in Fig. 1) or in the suns 1p and 1l (in the example in Fig. 2), increasing with increasing speed of rotation of the shaft 6 of the additional engine 5. This - the main mode of MRM in accordance with its purpose.
В случаях неисправности основного двигателя (аварийный режим) или отсутствии топлива для него (также нештатная ситуация), а также в иных случаях (временная потребность тепловой и/или акустической маскировки в движении), прямолинейное движение осуществляют за счет дополнительного двигателя 5 с питанием от электрического накопителя (при этом движение будет носить, естественно, неоптимальный и непродолжительный характер), при работе реверсирующего устройства 8 в режиме с передаточным отношением i=+1 и заторможенном (штатными бортовыми средствами) звене «0». Возможен и поворот - при переключении реверсирующего устройства 8 в режим с передаточным отношением i=-1.In cases of malfunction of the main engine (emergency mode) or lack of fuel for it (also an emergency situation), as well as in other cases (temporary need for thermal and / or acoustic masking in motion), the rectilinear movement is carried out due to the additional engine 5 powered by electric drive (in this case, the movement will, of course, be non-optimal and short-lived), when the reversing device 8 is operating in a mode with a gear ratio i = + 1 and inhibited (by standard on-board vehicles Twami) link "0". Rotation is also possible - when the reversing device 8 is switched to a mode with a gear ratio i = -1.
При движении транспортной машины по инерции (торможение) или под гору за счет силы тяжести, электрическую машину 5 используют в генераторном режиме, пополняя электроэнергией накопитель.When the transport machine moves by inertia (braking) or downhill due to gravity, the electric machine 5 is used in the generator mode, replenishing the drive with electric energy.
Для нештатного (аварийного) запуска основного двигателя (если дополнительный двигатель 5 не выполнен конструктивно как стартер-генератор, что, в принципе, не исключает заявляемое устройство), используют его, обеспечивая при этом кинематическую связь вала 6 с валом основного двигателя (сцепление включено, в коробке передач - не нейтраль), при этом в реверсирующем устройстве 8 устанавливают режим с таким знаком передаточного отношения I, которое соответствует штатному направлению вращения вала основного двигателя.For abnormal (emergency) start of the main engine (if the additional engine 5 is not structurally designed as a starter-generator, which, in principle, does not exclude the claimed device), use it, while providing a kinematic connection of the shaft 6 with the shaft of the main engine (the clutch is engaged, in the gearbox, it is not neutral), while in the reversing device 8, a mode with such a sign of the gear ratio I , which corresponds to the standard direction of rotation of the shaft of the main engine, is set.
При наличии понижающего редуктора 9 расширяются возможности оптимизации трансмиссии, а именно - согласования скоростей звеньев СМ с техническими характеристиками дополнительного двигателя 5 (скоростным диапазоном, крутящими моментами на валу 6 и т.д.).With the presence of a reduction gear 9, the possibilities of optimizing the transmission are expanded, namely, matching the speeds of the links of the SM with the technical characteristics of the additional engine 5 (speed range, torques on the shaft 6, etc.).
Таким образом, заявляемое устройство, независимо от выбора того или иного частного случая схемы и конструкции, позволяет устранить отмеченные выше недостатки прототипа и улучшить технико-эксплуатационные (в приложении к транспортным машинам гражданским) или тактико-технические характеристики (в приложении к транспортным машинам военным и специальным), за счет возможности;Thus, the claimed device, regardless of the choice of a particular case of the scheme and design, allows to eliminate the aforementioned disadvantages of the prototype and improve technical and operational (in the application to civilian vehicles) or tactical and technical characteristics (in the application to military and military vehicles special), due to the possibility;
- во-первых, использования дополнительного двигателя в качестве тягового аварийного в случае выхода из строя основного двигателя или отсутствия топлива;- firstly, the use of an additional engine as a traction emergency in case of failure of the main engine or lack of fuel;
- во-вторых, использования дополнительного двигателя как параллельного потока мощности (момента) к движителю при прямолинейном движении.- secondly, the use of an additional engine as a parallel flow of power (torque) to the propulsion device in rectilinear motion.
- в-третьих, использования дополнительного двигателя для выработки, при необходимости, дополнительной электроэнергии без использования специализированного электрогенератора;- thirdly, the use of an additional engine to generate, if necessary, additional electricity without the use of a specialized electric generator;
- в-четвертых, рекуперации электроэнергии без использования специализированного электрогенератора;- fourthly, the recovery of electricity without the use of a specialized electric generator;
- в-пятых, аварийного запуска основного двигателя.- fifth, emergency start of the main engine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113638A RU2658486C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Hybrid power distribution mechanism in transmission of vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113638A RU2658486C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Hybrid power distribution mechanism in transmission of vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658486C1 true RU2658486C1 (en) | 2018-06-21 |
Family
ID=62713441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113638A RU2658486C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Hybrid power distribution mechanism in transmission of vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658486C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220138U1 (en) * | 2023-05-22 | 2023-08-29 | Акционерное общество "Заволжский завод гусеничных тягачей" | Double-flow mechanism for transmission and rotation of a tracked vehicle |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1506905A1 (en) * | 2001-04-17 | 2005-02-16 | Qinetiq Limited | Controlled differential device |
| US20100184550A1 (en) * | 2007-07-20 | 2010-07-22 | Qinetiq Limited | Drive configuration for skid steered vehicles |
| RU2566320C1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-10-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Control over combined power plant of hybrid vehicle |
| US20160272241A1 (en) * | 2013-03-18 | 2016-09-22 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive device for a tracked vehicle |
-
2017
- 2017-04-19 RU RU2017113638A patent/RU2658486C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1506905A1 (en) * | 2001-04-17 | 2005-02-16 | Qinetiq Limited | Controlled differential device |
| US20100184550A1 (en) * | 2007-07-20 | 2010-07-22 | Qinetiq Limited | Drive configuration for skid steered vehicles |
| US20160272241A1 (en) * | 2013-03-18 | 2016-09-22 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive device for a tracked vehicle |
| RU2566320C1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-10-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Control over combined power plant of hybrid vehicle |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Н.А. Носов и др., Расчет и конструирование гусеничных машин, Издательство "МАШИНОСТРОЕНИЕ" Ленинград 1972. стр.394-398, рис.IX.21. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220138U1 (en) * | 2023-05-22 | 2023-08-29 | Акционерное общество "Заволжский завод гусеничных тягачей" | Double-flow mechanism for transmission and rotation of a tracked vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5195600A (en) | Electric drive system for track-laying vehicles | |
| US4895052A (en) | Steer-driven reduction drive system | |
| RU2252888C1 (en) | Drive for vehicle with controlled slipping | |
| US5390751A (en) | Planetary steering system for a skid-steered vehicle | |
| US4776235A (en) | No-slip, imposed differential reduction drive | |
| US4497218A (en) | Compact drive assembly | |
| CN108058593B (en) | Driving mechanism and automobile | |
| CN100509454C (en) | Light waterborne propulsion transmission gear for full-region vehicle | |
| CN201376593Y (en) | Double flow differential steering mechanism | |
| Dobretsov et al. | The drivetrain and the steering mechanism for the twin engines tracked vehicle | |
| CN201376594Y (en) | Hydraulic mechanical integrated transmission device of tracked vehicle | |
| CN103707764B (en) | A kind of quiet liquid coupling drive system of bilateral of endless-track vehicle | |
| RU2658486C1 (en) | Hybrid power distribution mechanism in transmission of vehicle | |
| RU2656938C1 (en) | Ground vehicle on-board lubrication and hydraulic control systems pumping station | |
| RU2520224C1 (en) | Automotive wheel or axle drive differential mechanism | |
| CN102126520A (en) | Crawler-type vehicle gearless steering engine | |
| US20220098827A1 (en) | Work vehicle drive with multiple electric machines and torque combining assembly | |
| RU2297926C1 (en) | Track vehicle transmission | |
| Dobretsov et al. | Principles of constructing the structure and determining the main parameters of the electromechanical drive wheel drive module | |
| RU2297925C1 (en) | Track vehicle transmission | |
| GB2074519A (en) | Steering mechanism for skid- steer vehicles | |
| RU2789152C1 (en) | Power distribution mechanism in vehicle transmission | |
| RU2307758C1 (en) | Transmission of high-speed crawler vehicle | |
| Dobretsov et al. | The alternator and the ancillary components continuous drive from the gearbox | |
| RU2726881C2 (en) | Electromechanical two-flow drive of transport machine with onboard turning method |