WO2021071384A1 - Transmission for a hybrid vehicle - Google Patents
Transmission for a hybrid vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021071384A1 WO2021071384A1 PCT/RU2020/000190 RU2020000190W WO2021071384A1 WO 2021071384 A1 WO2021071384 A1 WO 2021071384A1 RU 2020000190 W RU2020000190 W RU 2020000190W WO 2021071384 A1 WO2021071384 A1 WO 2021071384A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- differential
- clutch
- transmission
- output
- shaft
- Prior art date
Links
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
- 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
Definitions
- the invention relates to the field of transport engineering and can be used in the design of mechanisms in which it is necessary to vary the gear ratio and torque within a wide range, optimizing the acceleration and control of the driven shaft at constant speed and torque of the engine shaft.
- An example of such a mechanism would be a vehicle transmission.
- the objective of the invention is to implement a simple continuously variable transmission for acceleration and control of the driven shaft revolutions with a change in torque and gear ratio, when the engine is operating at the optimum mode.
- the use of such a transmission will simplify the acceleration process, reduce losses and save energy, as well as simplify the design of the vehicle transmission.
- the first mechanism consists of a generator and an asymmetric differential.
- the differential input and the generator rotor are connected to the drive shaft.
- One output of the differential is connected to the stator of the generator, which has the ability to rotate around the shaft with the rotor, forming an electric double rotation machine.
- the stator of the generator is also connected to a clutch with or without a synchronizer, which, if necessary, fixes it by connecting it to the housing.
- the second output of the planetary differential is connected to the input of the second mechanism consisting of a planetary differential connected to a power slip clutch of any type.
- One output of it is connected to the counterpart of the power slip clutch, and also connected to the clutch with or without a synchronizer, which, if necessary, fixes it by connecting it to the body.
- the second output of the planetary differential is connected to the input of the third mechanism consisting of a planetary differential connected to an electric induction clutch.
- Differential input and inductor the electrical induction clutch is connected to the output of the second mechanism, one differential output is connected to the transmission output shaft, and the second to the armature of the electrical induction clutch.
- the generator in the first mechanism When the drive shaft rotates, the generator in the first mechanism generates a current, and the stator with the rotor play the role of a power slip clutch, because in the presence of an electrical load in the generator circuit, a force arises between them, dragging the stator behind the rotor, partially blocking the differential operation, forcing the stator to rotate around its axis and reducing the gear ratio of the differential from the drive shaft to the output of the device.
- This connection of the motor to the generator changes the torque and the gear ratio to the output. Torque and gear ratio depend on the amount of slip between the stator and rotor, and the amount of slip depends on the load on the driven shaft.
- the torque also depends on the gear ratio of the planetary differential.
- the overall gear ratio through the differential elements and the rotation of the differential around the axis increases with increasing slip between the stator and the rotor, because rotation is transmitted to a greater extent through the differential elements, and to a lesser extent depends on the rotation of the entire mechanism around its axis.
- the amount of slip in the generator, and therefore the gear ratio and torque of the mechanism, is also controlled by changing the electrical load in the generator circuit.
- Stator the generator is connected to a clutch with a synchronizer to stop it, connecting it to the body. This allows the generator to be used to store energy in batteries when stopped, and also when used, if necessary, as an electric motor for starting.
- the planetary differential is turned on so that when the second output is connected to the body and stops, the direction of rotation of the output shaft is reversed, which is necessary to ensure the reverse direction of the vehicle. From the output of the second mechanism, rotation is fed to the input of the differential connected to the electric induction clutch.
- the differential input is connected to the inductor of the electrical induction clutch, one differential output is connected to the transmission output shaft, and the second output is connected to the armature of the electrical induction clutch.
- a variant is possible when the armature and the inductor of the electric induction clutch are turned on the contrary, the armature is connected to the differential input, and the inductor is connected to the second differential output.
- the electrical current generated by the generator is supplied to electric motors connected to the drive elements of the vehicle, such as wheels not connected to the driven shaft of the transmission. These electric motors are connected through a device consisting of a planetary differential and an electric induction power slip clutch, the inductor of which, as well as the input of the differential, are connected to the motor shaft.
- the armature is connected to one output of the differential, and the second output is connected to the driven wheel.
- Torque and gear ratio depend on the slip between the inductor and the armature.
- the torque is influenced by the Ampere force and the differential gear ratio, which automatically increase with increasing slip.
- the electro-induction power slip clutch can be replaced by an electric current generator.
- the motor shaft is connected to the differential input and to the armature or inductor of the electromagnetic clutch.
- One differential output is connected to the driven shaft, to the wheel, and the second differential output is connected to the counterpart of the electric induction clutch.
- the second differential output tends to rotate in the opposite direction relative to the direction of rotation of the motor and the first differential output, but the electromagnetic induction force arising between the clutch armature and the inductor partially blocks differential and reduces the overall gear ratio, contributing to the acceleration of the driven shaft.
- the mutual slip of the armature and the inductor increases, rotation is transmitted to a greater extent through the gears of the differential, and its rotation around the axis slows down, the gear ratio to the driven shaft increases.
- the design of the electric drive of the wheel can include an overrunning clutch connected to the stator and a counterpart with the housing, allowing the rotation of the inductor, if it is an electric induction clutch, or the stator, if it is a generator, only in the direction of rotation of the rotor. This will increase the acceleration torque. If the slip between the stator and the rotor reaches a value where the stator must rotate in the opposite direction, then the overrunning clutch will prevent this by connecting the stator to the housing. In this case, the gear ratio of the differential will be maximum and the torque at its output will increase to the maximum value.
- Figure 1 shows a schematic of the transmission mechanism.
- the drive shaft 1 is connected to the rotor of the generator 2 and the central planetary differential wheel 7.
- the generator stator 3 is connected to the differential ring 5 and rotates freely on the drive shaft.
- Coupling 4 connected to the stator has the ability to connect the stator to the housing, to stop its rotation.
- the carrier with satellites 6 is connected to the shaft 9, with the input of the clutch mechanism.
- stator when an electric current is generated, a cohesion force, an Ampere force, arises. It is proportional to the amount of slip between stator and rotor.
- the rotor carries the stator and partially blocks the differential, reducing the gear ratio of the mechanism and increasing the speed of rotation of the shaft 9.
- the stator stops and the generator can operate as an electric motor or generate electricity to charge batteries.
- Shaft 9 is connected to the friction clutch 8 and to the central wheel of the planetary differential 14. Rotation through the carrier 13 with the satellites 12 is transmitted to the crown 11 and to the shaft 15.
- the clutch 10 connecting the carrier with the satellites when it is turned on, fixes the carrier with the satellites with the body and stops his.
- Clutch 8 is an analogue of the clutch mechanism, but only part of the energy goes through it, and part goes through the gears of the differential, making it easier to work.
- part of the rotational energy goes through the satellites to the crown and rotates the shaft 15, and part through the rotation of the differential together with the clutch around the axis.
- the torque when slipping in the clutch, increases several times the gear ratio of the differential elements.
- Fig. 2 shows a diagram of the mechanism for connecting an electric motor to a wheel.
- the shaft of the electric motor 22 is connected to the armature of the electric induction clutch 23 and the central wheel 28, which transmits rotation to the carrier with satellites 27 and the crown 26.
- the crown is connected to the inductor of the electric induction clutch 24 and rotates freely on the axis.
- the carrier 27 is connected to the driven shaft 29.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
Abstract
The invention relates to a transmission for a hybrid vehicle. In the claimed transmission, an input of a first differential and a rotor of a generator are connected to a drive shaft, and one output of the differential is connected to a stator of the generator. The stator is capable of rotating around the drive shaft with the rotor. A second output of the planetary differential is connected to a clutch mechanism consisting of a power-driven slip clutch and a differential, as well as to a clutch capable of locking a mating part of the power-driven slip clutch to a housing. A second output of the clutch mechanism is connected to an input of a third planetary differential and to an armature of an eddy-current clutch. An inductor of the eddy-current clutch is connected to one output of the differential, and a second output of the differential is connected to a driven shaft of the transmission. Electric current produced by the generator is fed to electric motors connected to wheels that are not connected to the driven shaft of the transmission. Said electric motors are connected by a device consisting of a differential and an eddy-current clutch, the inductor of the eddy-current clutch and the input of the differential being connected to a shaft of the electric motor. The armature is connected to one output of the differential, and a second output is connected to a driven wheel. The transmission provides a manifold increase in torque and gear ratio, allows the engine to operate in an optimal mode from the moment it is started, and operates smoothly without the shifting of gears.
Description
Трансмиссия для гибридного транспорта. Hybrid drivetrain.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано при конструировании механизмов, в которых необходимо в широких пределах изменять передаточное отношение и крутящий момент, оптимизирующие разгон и управление движением ведомого вала при постоянных оборотах и крутящем моменте вала двигателя. Примером такого механизма может быть трансмиссия транспортного средства. The invention relates to the field of transport engineering and can be used in the design of mechanisms in which it is necessary to vary the gear ratio and torque within a wide range, optimizing the acceleration and control of the driven shaft at constant speed and torque of the engine shaft. An example of such a mechanism would be a vehicle transmission.
Известны различные пути согласования передаточного отношения при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму. Наиболее распространенным способом являются зубчатый редуктор и фрикционные муфты. Эти механизмы описаны, например, в: Артоболевский И.И. There are various ways of coordinating the gear ratio when transferring motion from the engine to the actuator. The most common way is toothed gear and friction clutches. These mechanisms are described, for example, in: Artobolevsky I.I.
«Механизмы в современной технике». Том 4 «Зубчатые механизмы» и Том 5 «Фрикционные механизмы». М.: Наука, 1980 г., а также в: Патент RU N°2304735, Патент RU 2333405, Патент RU ^>2527625. "Mechanisms in modern technology". Volume 4 "Gear mechanisms" and Volume 5 "Friction mechanisms". M .: Nauka, 1980, and also in: Patent RU N ° 2304735, Patent RU 2333405, Patent RU ^> 2527625.
Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например, гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Недостатками известных решений, описанных в Патенте RU N°2304735 и в Патенте RU JST°2333405, являются сложность конструкции и неоптимальный режим работы в процессе
изменения передаточного отношения. Патент RU N°2527625 содержит сложное устройство в электродвигателе - второй, внутренний ротор. Трансмиссия, описанная в патентных материалах RU JVs2651388 и RU 2688110 , являются прототипом заявляемого устройства. The disadvantage of gear reducers is that when using them, the gear ratio of the transmission is constant, the engine in most cases does not work at optimal mode, while efficiency deteriorates, the load on the engine and transmission elements increases. The introduction of technologically complex devices, stepped or stepless gear ratio converters, as well as special devices, for example, hydraulic motors, into the design, lead to an increase in the cost of the design and to a decrease in the degree of reliability. The disadvantages of the known solutions described in Patent RU N ° 2304735 and Patent RU JST ° 2333405 are the complexity of the design and suboptimal operating mode in the process gear ratio changes. Patent RU N ° 2527625 contains a complex device in an electric motor - a second, inner rotor. The transmission described in patent materials RU JVs2651388 and RU 2688110 is a prototype of the claimed device.
Задачей изобретения является осуществление простой бесступенчатой трансмиссии для разгона и управления оборотами ведомого вала с изменением крутящего момента и передаточного отношения, при работе двигателя на оптимальном режиме. Применение такой трансмиссии приведет к упрощению процесса разгона, уменьшению потерь и экономии энергии, а также к упрощению конструкции трансмиссии транспортного средства. The objective of the invention is to implement a simple continuously variable transmission for acceleration and control of the driven shaft revolutions with a change in torque and gear ratio, when the engine is operating at the optimum mode. The use of such a transmission will simplify the acceleration process, reduce losses and save energy, as well as simplify the design of the vehicle transmission.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению, в трансмиссию последовательно включены три механизма. Первый механизм состоит из генератора и асимметричного дифференциала. Вход дифференциала и ротор генератора соединены с валом привода. Один выход дифференциала соединен со статором генератора, который имеет возможность вращаться вокруг вала с ротором, образуя электрическую машину двойного вращения. Статор генератора также соединен с муфтой с синхронизатором или без него, которая при необходимости фиксирует его, соединяя с корпусом. Второй выход планетарного дифференциала соединен с входом второго механизма состоящего из планетарного дифференциала, соединенного с силовой муфтой скольжения любого типа. Один выход его соединен с ответной частью силовой муфты скольжения, а также соединен с муфтой с синхронизатором или без него, которая при необходимости фиксирует его, соединяя с корпусом. Второй выход планетарного дифференциала соединен с входом третьего механизма состоящего из планетарного дифференциала, соединенного с электроиндукционной муфтой. Вход дифференциала и индуктор
электроиндукционной муфты соединены с выходом второго механизма, один выход дифференциала соединен с выходным валом трансмиссии, а второй с якорем электроиндукционной муфты. This goal is achieved by the fact that according to the invention, three mechanisms are connected in series in the transmission. The first mechanism consists of a generator and an asymmetric differential. The differential input and the generator rotor are connected to the drive shaft. One output of the differential is connected to the stator of the generator, which has the ability to rotate around the shaft with the rotor, forming an electric double rotation machine. The stator of the generator is also connected to a clutch with or without a synchronizer, which, if necessary, fixes it by connecting it to the housing. The second output of the planetary differential is connected to the input of the second mechanism consisting of a planetary differential connected to a power slip clutch of any type. One output of it is connected to the counterpart of the power slip clutch, and also connected to the clutch with or without a synchronizer, which, if necessary, fixes it by connecting it to the body. The second output of the planetary differential is connected to the input of the third mechanism consisting of a planetary differential connected to an electric induction clutch. Differential input and inductor the electrical induction clutch is connected to the output of the second mechanism, one differential output is connected to the transmission output shaft, and the second to the armature of the electrical induction clutch.
При вращении вала привода генератор в первом механизме вырабатывает ток, а статор с ротором играют роль силовой муфты скольжения, потому, что при наличии электрической нагрузки в цепи генератора между ними возникает сила, увлекающая статор за ротором, частично блокирующая работу дифференциала, заставляющая статор вращаться вокруг своей оси и уменьшающая передаточное отношение дифференциала от вала привода к выходу устройства. Такое соединение мотора с генератором изменяет крутящий момент и передаточное отношение к выходу. Крутящий момент и передаточное отношение зависят от величины скольжения между статором и ротором, а величина скольжения зависит от нагрузки на ведомом валу. Чем больше нагрузка на ведомом валу, тем больше он тормозится, тем больше скольжение и тем больше увеличивается сила Ампера, при этом, если обороты вала двигателя удерживать постоянными, крутящий момент ещё увеличивается, так как ротор в меньшей степени увлекает статор, скольжение увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, влияя на обороты и крутящий момент. Крутящий момент также зависит от передаточного отношения планетарного дифференциала. Общее передаточное отношение через элементы дифференциала и вращение дифференциала вокруг оси увеличивается при увеличении скольжения между статором и ротором, потому что вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, а в меньшей степени зависит от вращения всего механизма вокруг своей оси. Управление величиной скольжения в генераторе, а значит передаточным отношением и крутящим моментом механизма, также производится изменением электрической нагрузки в цепи генератора. Статор
генератора соединен с муфтой с синхронизатором для его остановки, соединяя его с корпусом. Это позволяет использовать генератор для накопления энергии в аккумуляторах при остановке, а также при использовании его, в случае необходимости, как электромотор для старта. When the drive shaft rotates, the generator in the first mechanism generates a current, and the stator with the rotor play the role of a power slip clutch, because in the presence of an electrical load in the generator circuit, a force arises between them, dragging the stator behind the rotor, partially blocking the differential operation, forcing the stator to rotate around its axis and reducing the gear ratio of the differential from the drive shaft to the output of the device. This connection of the motor to the generator changes the torque and the gear ratio to the output. Torque and gear ratio depend on the amount of slip between the stator and rotor, and the amount of slip depends on the load on the driven shaft. The greater the load on the driven shaft, the more it is braked, the greater the slip and the more the Ampere force increases, while if the engine shaft speed is kept constant, the torque increases even more, since the rotor entrains the stator to a lesser extent, slip increases, rotation to a greater extent is transmitted through the elements of the differential, affecting the speed and torque. The torque also depends on the gear ratio of the planetary differential. The overall gear ratio through the differential elements and the rotation of the differential around the axis increases with increasing slip between the stator and the rotor, because rotation is transmitted to a greater extent through the differential elements, and to a lesser extent depends on the rotation of the entire mechanism around its axis. The amount of slip in the generator, and therefore the gear ratio and torque of the mechanism, is also controlled by changing the electrical load in the generator circuit. Stator the generator is connected to a clutch with a synchronizer to stop it, connecting it to the body. This allows the generator to be used to store energy in batteries when stopped, and also when used, if necessary, as an electric motor for starting.
С выхода первого механизма вращение поступает на вход второго механизма, на вход асимметричного дифференциала и силовую муфту скольжения. Один выход второго механизма соединен с его выходным валом, а второй выход соединен с ответной частью силовой муфты скольжения. Этот механизм выполняет функцию механизма сцепления, а также увеличивает на его выходе крутящий момент в процессе его работы, пока есть проскальзывание в муфте. После полного соединения муфты, когда проскальзывания нет, крутящий момент на выходе механизма равен крутящему моменту на его входе, а передаточное отношение равно единице. Второй выход дифференциала соединен также с муфтой с синхронизатором или без синхронизатора, соединяющей его с корпусом и фиксирующем его. Планетарный дифференциал включен так, что при соединении второго выхода с корпусом и его остановке, направление вращения вала выхода меняется на обратное, что необходимо для обеспечения режима обратного направления движения транспортного средства. С выхода второго механизма вращение подается на вход дифференциала, соединенного с электроиндукционной муфтой. Вход дифференциала соединен с индуктором электроиндукционной муфты, один выход дифференциала соединен с выходным валом трансмиссии, а второй выход соединен с якорем электроиндукционной муфты. Возможен вариант, когда якорь и индуктор электроиндукционной муфты включены наоборот, якорь соединен с входом дифференциала, а индуктор с вторым выходом дифференциала. При нагрузке на валу трансмиссии возникает скольжение между индуктором и якорем электроиндукционной муфты, и часть вращения будет передаваться через
элементы дифференциала. Передаточное отношение и крутящий момент увеличатся. С увеличением нагрузки скольжение будет расти, это приведет к росту силы Ампера. Это также приводит к росту крутящего момента. Изменяя ток возбуждения электроиндукционной муфты, можно также управлять крутящим моментом на ведомом валу. В этом механизме вместо электроиндукционной муфты может быть второй генератор. Он работает аналогично варианту механизма соединения планетарного дифференциала и электроиндукционной муфты. From the output of the first mechanism, rotation enters the input of the second mechanism, the input of the asymmetric differential and the power slip clutch. One output of the second mechanism is connected to its output shaft, and the second output is connected to the counterpart of the power sliding clutch. This mechanism acts as a clutch mechanism, and also increases its output torque during its operation, while there is slippage in the clutch. After the clutch is fully connected, when there is no slippage, the torque at the output of the mechanism is equal to the torque at its input, and the gear ratio is equal to unity. The second differential output is also connected to a clutch with or without a synchronizer connecting it to the housing and fixing it. The planetary differential is turned on so that when the second output is connected to the body and stops, the direction of rotation of the output shaft is reversed, which is necessary to ensure the reverse direction of the vehicle. From the output of the second mechanism, rotation is fed to the input of the differential connected to the electric induction clutch. The differential input is connected to the inductor of the electrical induction clutch, one differential output is connected to the transmission output shaft, and the second output is connected to the armature of the electrical induction clutch. A variant is possible when the armature and the inductor of the electric induction clutch are turned on on the contrary, the armature is connected to the differential input, and the inductor is connected to the second differential output. With a load on the transmission shaft, a slip occurs between the inductor and the armature of the electric induction clutch, and part of the rotation will be transmitted through differential elements. The gear ratio and torque will increase. With an increase in the load, the slip will increase, this will lead to an increase in the Ampere force. This also leads to an increase in torque. By varying the excitation current of the electric induction clutch, it is also possible to control the torque on the driven shaft. In this mechanism, instead of an electrical induction clutch, there can be a second generator. It works in a similar way to the planetary differential / electrical induction clutch coupling mechanism.
Электрический ток, произведенный генератором, подается на электродвигатели, соединенные с элементами привода транспортного средства, например с колесами, не подключенными к ведомому валу трансмиссии. Эти электродвигатели, подключаются через устройство, состоящее из планетарного дифференциала и электроиндукционной силовой муфтой скольжения, индуктор которой, а также вход дифференциала соединены с валом электродвигателя. Якорь соединен с одним выходом дифференциала, а второй выход соединен с ведомым колесом. Крутящий момент и передаточное отношение зависит от скольжения между индуктором и якорем. На крутящий момент влияет сила Ампера и передаточное отношение дифференциала, которые при увеличении скольжения увеличиваются автоматически. Электроиндукционная силовая муфта скольжения может быть заменена генератором электрического тока. Вал электродвигателя соединен с входом дифференциала и с якорем или индуктором электромагнитной муфты. Один выход дифференциала подключен на ведомый вал, к колесу, а второй выход дифференциала соединен с ответной частью электроиндукционной муфты. Второй выход дифференциала стремится к вращению в обратную сторону относительно направления вращения двигателя и первого выхода дифференциала, но сила электромагнитной индукции, возникающая между якорем муфты и индуктором, частично блокирует
дифференциал и уменьшает общее передаточное отношение, способствуя разгону ведомого вала. При увеличении нагрузки на ведомом валу взаимное скольжение якоря и индуктора увеличивается, вращение в большей степени передаётся через шестерни дифференциала, а его вращение вокруг оси замедляется, передаточное отношение на ведомый вал увеличивается. Обороты вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается. При постоянном крутящем моменте и оборотах ротора электродвигателя обороты ведомого вала и крутящий момент на нем автоматически изменяются. При старте передаточное отношение от электродвигателя к ведомому колесу максимально, крутящий момент также максимален и кратно превышает крутящий момент электродвигателя. Изменяя ток возбуждения, изменяют силу, увлекающую индуктор за якорем, управляя оборотами и крутящим моментом на ведомом валу. Если индуктор с постоянными магнитами, то управление оборотами и крутящим моментом происходит в пределах изменения скольжения между якорем и индуктором. В схеме конструкции якорь и индуктор могут быть заменены местами. В конструкцию электропривода колеса может быть включена обгонная муфта, соединенная с статором и ответной частью с корпусом, допускающая вращение индуктора, если это электроиндукционная муфта, или статора если это генератор, только в направлении вращения ротора. Это позволит увеличить крутящий момент при разгоне. Если скольжение между статором и ротором достигнет величины, когда статор должен будет вращаться в обратном направлении, тогда обгонная муфта это предотвратит, соединив статор с корпусом. При этом передаточное отношение дифференциала будет максимальным и до максимальной величины вырастет крутящий момент на его выходе. The electrical current generated by the generator is supplied to electric motors connected to the drive elements of the vehicle, such as wheels not connected to the driven shaft of the transmission. These electric motors are connected through a device consisting of a planetary differential and an electric induction power slip clutch, the inductor of which, as well as the input of the differential, are connected to the motor shaft. The armature is connected to one output of the differential, and the second output is connected to the driven wheel. Torque and gear ratio depend on the slip between the inductor and the armature. The torque is influenced by the Ampere force and the differential gear ratio, which automatically increase with increasing slip. The electro-induction power slip clutch can be replaced by an electric current generator. The motor shaft is connected to the differential input and to the armature or inductor of the electromagnetic clutch. One differential output is connected to the driven shaft, to the wheel, and the second differential output is connected to the counterpart of the electric induction clutch. The second differential output tends to rotate in the opposite direction relative to the direction of rotation of the motor and the first differential output, but the electromagnetic induction force arising between the clutch armature and the inductor partially blocks differential and reduces the overall gear ratio, contributing to the acceleration of the driven shaft. With an increase in the load on the driven shaft, the mutual slip of the armature and the inductor increases, rotation is transmitted to a greater extent through the gears of the differential, and its rotation around the axis slows down, the gear ratio to the driven shaft increases. Shaft revolutions decrease and torque increases. With a constant torque and rotor speed of the electric motor, the speed of the driven shaft and the torque on it are automatically changed. At the start, the gear ratio from the electric motor to the driven wheel is maximum, the torque is also maximum and is multiples of the torque of the electric motor. By changing the excitation current, the force dragging the inductor behind the armature is changed, controlling the speed and torque on the driven shaft. If the inductor is with permanent magnets, then the speed and torque control occurs within the range of slip changes between the armature and the inductor. In the design diagram, the armature and inductor can be interchanged. The design of the electric drive of the wheel can include an overrunning clutch connected to the stator and a counterpart with the housing, allowing the rotation of the inductor, if it is an electric induction clutch, or the stator, if it is a generator, only in the direction of rotation of the rotor. This will increase the acceleration torque. If the slip between the stator and the rotor reaches a value where the stator must rotate in the opposite direction, then the overrunning clutch will prevent this by connecting the stator to the housing. In this case, the gear ratio of the differential will be maximum and the torque at its output will increase to the maximum value.
Изобретение поясняется чертежом. На Рис.1 показана схема механизма трансмиссии. Вал привода 1 соединен с ротором генератора 2 и центральным
колесом планетарного дифференциала 7. Статор генератора 3 соединен с венцом дифференциала 5 и свободно вращаются на валу привода. Муфта 4 соединенная со статором имеет возможность соединить статор с корпусом, остановить его вращение. Водило с сателлитами 6 соединено с валом 9, с входом механизма сцепления. При вращении вала привода и ротора, водило стремится вращаться в ту же сторону, но с оборотами, уменьшенными пропорционально передаточному отношению планетарной передачи, а венец со статором стремится вращаться в обратную сторону. Но между статором и ротором генератора, при вырабатывании электрического тока, возникает сила сцепления, сила Ампера. Она пропорциональна величине скольжения между статором и ротором. Ротор увлекает статор и частично блокирует дифференциал, уменьшая передаточное отношение механизма и увеличивая скорость вращения вала 9. При замедлении вращения вала 9 и увеличении скольжения, большая часть энергии передается через шестерни дифференциала, увеличивая при этом крутящий момент на валу 9. При соединении муфты 4 статор останавливается, и генератор может работать в качестве электромотора или вырабатывать электрический ток для зарядки аккумуляторных батарей. Вал 9 соединен с фрикционной муфтой 8 и с центральным колесом планетарного дифференциала 14. Вращение через водило 13 с сателлитами 12 передается на венец 11 и на вал 15. Муфта 10, соединяющая водило с сателлитами, при её включении фиксирует водило с сателлитами с корпусом и останавливает его. Муфта 8 является аналогом механизма сцепления, но через неё идет только часть энергии, а часть идет через шестерни дифференциала, облегчая его работу. При проскальзывании во фрикционной муфте 8 часть энергии вращения идет через сателлиты на венец и вращает вал 15, а часть через вращение дифференциала вместе с муфтой вокруг оси. При старте крутящий момент, при проскальзывании в муфте, увеличивается кратно
передаточному отношению элементов дифференциала. При уменьшении проскальзывания в процессе разгона вала 15, он уменьшается и, когда фрикционная муфта не проскальзывает, весь механизм сцепления, муфта с дифференциалом вращается вокруг своей оси, а крутящий момент на валу 15 равен крутящему моменту на валу 9. Элементы дифференциала относительно друг друга неподвижны. Если муфта 8 разомкнута, а муфта 10 включена, то водило с сателлитами останавливается, венец вращается в обратную сторону, обеспечивая транспортному средству задний ход. Вал 15 передает вращение на якорь электроиндукционной муфты 16 и центральную шестерню планетарного дифференциала 20. Один выход дифференциала, водило с сателлитами 19, передает вращение на ведомый вал трансмиссии 21, а второй его выход, венец 18, соединен с индуктором электроиндукционной муфты 17, свободно вращается на оси и стремится вращаться в обратную сторону. Но сила сцепления между якорем и индуктором увлекает индуктор за якорем, заставляя весь механизм вращаться вокруг оси, разгоняя ведомый вал. The invention is illustrated by a drawing. Figure 1 shows a schematic of the transmission mechanism. The drive shaft 1 is connected to the rotor of the generator 2 and the central planetary differential wheel 7. The generator stator 3 is connected to the differential ring 5 and rotates freely on the drive shaft. Coupling 4 connected to the stator has the ability to connect the stator to the housing, to stop its rotation. The carrier with satellites 6 is connected to the shaft 9, with the input of the clutch mechanism. When the drive shaft and rotor rotate, the carrier tends to rotate in the same direction, but with revolutions reduced in proportion to the gear ratio of the planetary gear, and the crown with the stator tends to rotate in the opposite direction. But between the stator and the rotor of the generator, when an electric current is generated, a cohesion force, an Ampere force, arises. It is proportional to the amount of slip between stator and rotor. The rotor carries the stator and partially blocks the differential, reducing the gear ratio of the mechanism and increasing the speed of rotation of the shaft 9. When the rotation of the shaft 9 is slowed down and the slip increases, most of the energy is transmitted through the differential gears, while increasing the torque on the shaft 9. When coupling 4, the stator stops and the generator can operate as an electric motor or generate electricity to charge batteries. Shaft 9 is connected to the friction clutch 8 and to the central wheel of the planetary differential 14. Rotation through the carrier 13 with the satellites 12 is transmitted to the crown 11 and to the shaft 15. The clutch 10 connecting the carrier with the satellites, when it is turned on, fixes the carrier with the satellites with the body and stops his. Clutch 8 is an analogue of the clutch mechanism, but only part of the energy goes through it, and part goes through the gears of the differential, making it easier to work. When slipping in the friction clutch 8, part of the rotational energy goes through the satellites to the crown and rotates the shaft 15, and part through the rotation of the differential together with the clutch around the axis. At the start, the torque, when slipping in the clutch, increases several times the gear ratio of the differential elements. With a decrease in slippage during acceleration of the shaft 15, it decreases and when the friction clutch does not slip, the entire clutch mechanism, the clutch with the differential rotates around its axis, and the torque on the shaft 15 is equal to the torque on the shaft 9. The differential elements are stationary relative to each other ... If the clutch 8 is open, and the clutch 10 is on, then the carrier with the satellites stops, the crown rotates in the opposite direction, providing the vehicle with reverse gear. Shaft 15 transmits rotation to the armature of the electric induction clutch 16 and the central gear of the planetary differential 20. One output of the differential, a carrier with satellites 19, transmits rotation to the driven shaft of the transmission 21, and its second output, the crown 18, is connected to the inductor of the electric induction clutch 17, rotates freely on the axis and tends to rotate in the opposite direction. But the force of adhesion between the armature and the inductor carries the inductor behind the armature, forcing the whole mechanism to rotate around the axis, accelerating the driven shaft.
На Рис..2 показана схема механизма подключения электродвигателя к колесу. Вал электродвигателя 22 соединен с якорем электроиндукционной муфты 23 и центральным колесом 28, которое передает вращение на водило с сателлитами 27 и венец 26. Венец соединен с индуктором электроиндукционной муфты 24 и свободно вращается на оси. Водило 27 соединено с ведомым валом 29. При вращении вала электродвигателя, водило 27 и центральное колесо дифференциала 28 вращаются в одну сторону, а венец 26 с индуктором 24 стремится к вращению в другую сторону. Но сила индукции, возникающая при взаимном вращении якоря и индуктора, увлекает индуктор и центральное колесо, связанное с ним и частично блокирует дифференциал, ускоряет вращение водила и соединенного с ним ведомого
колеса транспортного средства. При старте передаточное отношение от электродвигателя к колесу максимально и определяется параметрами дифференциала. Если колесо застопорено слишком большим моментом нагрузки на месте, в этом случае двигатель будет работать в номинальном режиме, а на неподвижном колесе будет максимальный крутящий момент.
Fig. 2 shows a diagram of the mechanism for connecting an electric motor to a wheel. The shaft of the electric motor 22 is connected to the armature of the electric induction clutch 23 and the central wheel 28, which transmits rotation to the carrier with satellites 27 and the crown 26. The crown is connected to the inductor of the electric induction clutch 24 and rotates freely on the axis. The carrier 27 is connected to the driven shaft 29. When the electric motor shaft rotates, the carrier 27 and the central wheel of the differential 28 rotate in one direction, and the crown 26 with the inductor 24 tends to rotate in the other direction. But the force of induction arising from the mutual rotation of the armature and the inductor, carries away the inductor and the central wheel associated with it and partially blocks the differential, accelerates the rotation of the carrier and the slave connected to it vehicle wheels. At the start, the gear ratio from the electric motor to the wheel is maximum and is determined by the parameters of the differential. If the wheel is locked by too much load torque in place, then the engine will operate at nominal mode, and the stationary wheel will have maximum torque.
Claims
1. Трансмиссия для гибридного транспорта отличающаяся тем, что в трансмиссию последовательно включены три механизма, состоящие из планетарного дифференциала соединенного, в первом случае с генератором, во втором с силовой муфтой скольжения любого типа, в третьем с электроиндукционной муфтой. 1. Transmission for hybrid vehicles characterized in that the transmission includes three mechanisms in series, consisting of a planetary differential connected, in the first case with a generator, in the second with a power slip clutch of any type, in the third with an electric induction clutch.
2. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один отличающаяся тем, что вход первого дифференциала и ротор генератора соединены с валом привода, один выход первого дифференциала соединен со статором генератора, который имеет возможность вращаться вокруг вала привода с ротором, а второй выход дифференциала соединен с силовой муфтой скольжения и входом второго дифференциала, ответная часть силовой муфты соединена с одним из выходов второго дифференциала и имеет возможность вращаться на валу, а второй выход дифференциала соединен с входом третьего дифференциала, с индуктором или якорем электроиндукционной муфты, один выход третьего дифференциала соединен с ответной частью электроиндукционной муфты, а второй выход третьего дифференциала соединен с выходным валом трансмиссии. 2. Transmission for hybrid vehicles according to point one, characterized in that the input of the first differential and the generator rotor are connected to the drive shaft, one output of the first differential is connected to the generator stator, which has the ability to rotate around the drive shaft with the rotor, and the second differential output is connected to the power slip clutch and the input of the second differential, the counterpart of the power clutch is connected to one of the outputs of the second differential and has the ability to rotate on the shaft, and the second differential output is connected to the input of the third differential, to the inductor or anchor of the electric induction clutch, one output of the third differential is connected to the counterpart electrical induction clutch, and the second output of the third differential is connected to the transmission output shaft.
3. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один, отличающаяся тем, что статор генератора также соединен с муфтой, имеющей возможность соединения его с корпусом. 3. Transmission for hybrid vehicles according to item one, characterized in that the stator of the generator is also connected to a clutch that can be connected to the housing.
4. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один отличающаяся тем, что ответная часть силовой муфты скольжения, выполняющей роль механизма сцепления, для реверса ведомого вала трансмиссии, имеет возможность соединения муфтой фиксирующей её относительно корпуса.
4. Transmission for hybrid transport according to point one, characterized in that the counterpart of the power slip clutch, which acts as a clutch mechanism, for the reverse of the driven transmission shaft, has the ability to connect with a clutch that fixes it relative to the body.
5. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один отличающаяся тем, что силовая муфта скольжения с дифференциалом могут быть заменены муфтой с синхронизатором или вовсе отсутствовать в схеме трансмиссии. 5. Transmission for hybrid vehicles according to point one, characterized in that the power slip clutch with a differential can be replaced by a clutch with a synchronizer or not at all in the transmission scheme.
6. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один, отличающаяся тем, что выработанный электрический ток подается на электродвигатели, соединенные с элементами привода транспортного средства, например с колесами, не подключенными к ведомому валу трансмиссии, которые подключаются через устройство, состоящее из электроиндукциоиной муфты и дифференциала, при этом якорь или индуктор электроиндукциоиной муфты, а также вход дифференциала соединены с валом электродвигателя, а ответная часть электроиндукциоиной муфты, её индуктор или якорь, имеющая возможность вращаться вокруг оси, соединена с одним выходом дифференциала, а второй выход соединен с ведомым колесом, при этом крутящий момент и передаточное отношение изменяют, изменяя электрический ток в обмотке её возбуждения. 6. Transmission for hybrid vehicles according to paragraph one, characterized in that the generated electric current is supplied to electric motors connected to the drive elements of the vehicle, for example, with wheels not connected to the driven shaft of the transmission, which are connected through a device consisting of an electric inductive clutch and a differential , while the armature or inductor of the electric induction clutch, as well as the input of the differential are connected to the shaft of the electric motor, and the counterpart of the electric induction clutch, its inductor or armature, which can rotate around the axis, is connected to one output of the differential, and the second output is connected to the driven wheel, when This changes the torque and gear ratio by changing the electric current in its excitation winding.
7. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один, отличающаяся тем, что электроиндукционные муфты в трансмиссии могут быть заменены генераторами, при этом ротор генератора или его статор соединен с валом привода, а ответная часть соединена с одним из выходов дифференциала, а второй его выход соединен с ведомой частью трансмиссии. 7. Transmission for hybrid vehicles according to point one, characterized in that the electric induction clutches in the transmission can be replaced by generators, while the generator rotor or its stator is connected to the drive shaft, and the counterpart is connected to one of the differential outputs, and its second output is connected with the driven part of the transmission.
8. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один, отличающаяся тем, что в конструкцию механизма может быть включена обгонная муфта, соединенная со статором и ответной её частью с корпусом, допускающая вращение статора генератора или индуктора,
если это электроиндукционная муфта, только в направлении вращения ротора. 8. Transmission for hybrid vehicles according to paragraph one, characterized in that the mechanism design can include an overrunning clutch connected to the stator and its counterpart with the housing, allowing the rotation of the stator of a generator or inductor, if it is an electric induction clutch, only in the direction of rotation of the rotor.
9. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один, отличающаяся тем, что электроиндукционные муфты для обеспечения движения транспортного средства только от двигателя, без использования электричества, вместо обмотки возбуждения, могут быть оборудованы постоянными магнитами. 9. Transmission for hybrid vehicles according to paragraph one, characterized in that the electric induction clutches to ensure the movement of the vehicle only from the engine, without the use of electricity, instead of the field winding, can be equipped with permanent magnets.
10. Трансмиссия для гибридного транспорта по пункту один, отличающаяся тем, что в конструкцию механизма дополнительно могут быть включены элементы трансмиссии, известные из уровня техники, муфты, зубчатые передачи и иные элементы, предназначенные для оптимизации её работы.
10. Transmission for hybrid vehicles according to claim one, characterized in that the design of the mechanism may additionally include transmission elements known from the prior art, couplings, gear drives and other elements designed to optimize its operation.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019131635 | 2019-10-07 | ||
| RU2019131635A RU2730094C1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Transmission for hybrid transport |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021071384A1 true WO2021071384A1 (en) | 2021-04-15 |
Family
ID=72086406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/000190 WO2021071384A1 (en) | 2019-10-07 | 2020-03-27 | Transmission for a hybrid vehicle |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2730094C1 (en) |
| WO (1) | WO2021071384A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2722212A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-23 | Oerlikon Graziano S.P.A. | Hybrid propulsion system for a vehicle and transmission for such a propulsion system |
| RU2013108991A (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-10 | Равиль Гафиевич Хадеев | AUTOMATIC TRANSMISSION FOR HYBRID TRANSPORT |
| RU2651388C1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-04-19 | Равиль Гафиевич Хадеев | Transmission for hybrid vehicle |
| RU2680230C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-02-18 | Равиль Гафиевич Хадеев | Device for managing the pressure of liquid |
| RU2688110C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-05-17 | Равиль Гафиевич Хадеев | Hybrid vehicle transmission |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU74352U1 (en) * | 2008-02-05 | 2008-06-27 | Сергей Александрович Парамонов | MECHANICAL DRIVE TRANSMISSION VEHICLE |
| FR2981611B1 (en) * | 2011-10-25 | 2014-02-28 | Renault Sa | THREE-SHAFT HYBRID TRANSMISSION FOR MOTOR VEHICLE AND CONTROL METHOD |
-
2019
- 2019-10-07 RU RU2019131635A patent/RU2730094C1/en active
-
2020
- 2020-03-27 WO PCT/RU2020/000190 patent/WO2021071384A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2722212A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-23 | Oerlikon Graziano S.P.A. | Hybrid propulsion system for a vehicle and transmission for such a propulsion system |
| RU2013108991A (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-10 | Равиль Гафиевич Хадеев | AUTOMATIC TRANSMISSION FOR HYBRID TRANSPORT |
| RU2651388C1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-04-19 | Равиль Гафиевич Хадеев | Transmission for hybrid vehicle |
| RU2680230C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-02-18 | Равиль Гафиевич Хадеев | Device for managing the pressure of liquid |
| RU2688110C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-05-17 | Равиль Гафиевич Хадеев | Hybrid vehicle transmission |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2730094C1 (en) | 2020-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2607040C (en) | Electric damp controlled three-end shaft differential transmission | |
| US8480522B2 (en) | Power plant | |
| US8350442B2 (en) | Power plant | |
| CN109555853B (en) | Electric vehicle | |
| US8113976B2 (en) | Power plant | |
| RU2527625C1 (en) | Hybrid drive | |
| EP2051354A1 (en) | Hybrid vehicle | |
| US20060142104A1 (en) | Vehicle drive and a control method for a vehicle drive | |
| FR2760411A1 (en) | HYBRID DRIVE SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE | |
| WO2005007439A2 (en) | Methods and devices for altering the transmission ratio of a drive system | |
| US9944279B2 (en) | Control system for hybrid vehicle | |
| WO2012133905A1 (en) | Power transmission device | |
| RU2518072C1 (en) | Variable rom and torque two-rotor motor | |
| RU2651388C1 (en) | Transmission for hybrid vehicle | |
| WO2021071384A1 (en) | Transmission for a hybrid vehicle | |
| RU2688110C1 (en) | Hybrid vehicle transmission | |
| RU2726378C1 (en) | Device converting rotational rate and torque of engine | |
| RU2771932C1 (en) | Transmission for hybrid vehicles | |
| KR100443731B1 (en) | multiple functioned combined power system | |
| WO2024014978A1 (en) | Electromechanical transmission | |
| RU2806767C1 (en) | Electromechanical transmission for hybrid vehicles | |
| CN210363358U (en) | Automatic transmission with CVT unit, switchable transmission and motor-generator unit | |
| RU2788457C1 (en) | Electromechanical transmission for hybrid vehicles | |
| RU2790299C1 (en) | Transmission for electric vehicles | |
| RU2726215C1 (en) | Direct starting mechanism |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20875112 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20875112 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |