ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОРОМ

Область техники
Полезная модель относится к трансмиссии транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, который содержит коленчатый вал, и коробкой передач, прикрепленную после указанного двигателя внутреннего сгорания для того, чтобы передавать движение по меньшей мере на одну ось транспортного средства, а также содержащей стартер-генератор, который присоединен к двигателю внутреннего сгорания.
Уровень техники
Электроуправляемый стартер-генератор этого типа выполняет функцию электродвигателя во время пуска двигателя внутреннего сгорания и, более того, в процессе работы трансмиссии как мягкого гибрида, подходит для приведения в действие оси транспортного средства вместе с двигателем внутреннего сгорания. Когда стартер-генератор находится в режиме генератора, он приводится в действие двигателем внутреннего сгорания и/или через ось транспортного средства.
Трансмиссия указанного в начале типа известна из документа DE 10 2009 033 633 А1 (20.01.2011). В указанной трансмиссии ременный привод содержит ремень, который перемещается по шкиву стартера-генератора и служит для приведения в действие генератора. Генератор сконфигурирован и соединен электрически таким образом, что он может работать временно, в частности, в качестве стартерного электродвигателя, и что генератор соединен через обгонную муфту со шкивом генератора или шкивом коленчатого вала двигателя. Указанная обгонная муфта позволяет генератору обгонять шкив генератора или коленчатого вала в режиме электродвигателя. В результате, в выбранных режимах работы, в частности во время фазы пуска двигателя, и в фазах с увеличением угловой скорости коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, становится возможным уменьшение потока мощности через ременный привод и нагрузки на ременный привод, вызываемой присущей силой инерции генератора.
Документ ЕР 1 079 085 А2 (28.02.2001) раскрывает факультативное применение электрического машины в качестве стартерного электродвигателя или генератора. Электрическая машина присоединена к коленчатому валу двигателя внутреннего сгорания посредством переключаемой муфты. В дополнение электрическая машина присоединена с помощью промежуточного вала, прикрепленного к дополнительной переключаемой муфте, к коробке передач, которая установлена после двигателя внутреннего сгорания, в результате чего, когда муфта, установленная на вспомогательном валу, замкнута, электрическая машина может работать в режиме генератора через коробку передач, которая установлена после двигателя внутреннего сгорания.
Прототипом заявленной полезной модели является известная из уровня техники (JP 58-116229 А, 11.07.1983) трансмиссия транспортного средства, которая содержит двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, коробку передач, которая установлена после указанного двигателя внутреннего сгорания, для передачи движения по меньшей мере на одну ось транспортного средства, и стартер-генератор, который соединен с двигателем внутреннего сгорания. Однако ее конструкция не обеспечивает оптимальную возможность пуска в случае холодного двигателя внутреннего сгорания и возможность электрического запуска двигателя внутреннего сгорания.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является создание трансмиссии указанного в начале типа таким образом, что оптимальная возможность пуска обеспечивается в случае холодного двигателя внутреннего сгорания и имеется дополнительная возможность электрического запуска двигателя внутреннего сгорания.
В трансмиссии упомянутого в начале типа задача решена благодаря тому, что стартер-генератор прикреплен к коленчатому валу посредством двух отдельных трансмиссий, при этом одна из трансмиссий содержит переключаемую муфту, а другая трансмиссия содержит переключаемую муфту или обгонную муфту, которая активна, когда стартер-генератор находиться в режиме стартера.
Технический результат, достигаемый в данной полезной модели, заключается в том, что конфигурация трансмиссии транспортного средства с двумя отдельными трансмиссиями стартера-генератора позволяет регулировать различные режимы работы двигателя внутреннего сгорания и/или трансмиссии транспортного средства оптимальным образом путем подсоединения одной или другой отдельной трансмиссии.
Таким образом, муфта одной отдельной трансмиссии замкнута для того, чтобы обеспечить необходимый холодный запуск двигателя внутреннего сгорания указанной трансмиссии с помощью, в частности, предпочтительного передаточного отношения, которое является относительно высоким. Указанное передаточное отношение может быть реализовано простым способом с помощью средств трансмиссии. Последнее может быть предпочтительно выполнено в качестве приводного механизма, в частности, в качестве ременного привода.
Другая трансмиссия стартера-генератора создает возможность управления вспомогательными агрегатами, приданными двигателю внутреннего сгорания независимого от двигателя внутреннего сгорания. Указанные вспомогательные агрегаты, например, являются насосом для охлаждения и/или механическим холодильным компрессором. Указанными вспомогательными агрегатами можно управлять при помощи стартера-генератора до запуска двигателя внутреннего сгорания.
Если одна отдельная трансмиссия оснащена переключаемой муфтой, и другая отдельная трансмиссия оснащена обгонной муфтой, которая активна, пока стартер-генератор находится в режиме стартера, двигатель внутреннего сгорания может быть запущен только тогда, когда муфта первой упомянутой отдельной трансмиссии замкнута. В этом случае, за счет обгонной муфты не представляется возможным передать пусковой момент на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания с помощью стартера-генератора через другую отдельную трансмиссию. В этом варианте скорость вращения обгонной муфты превышает скорость вращения двигателя внутреннего сгорания, который был запущен, в результате чего вспомогательные агрегаты приводятся в действие коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания.
В варианте, в котором обе отдельные трансмиссии обеспечены переключаемой муфтой и, следовательно, нет обгонной муфты, следует обеспечить условия, при которых обе муфты не замкнуты в любое время, так как предпочтительно предположить, что две отдельные трансмиссии имеют отличающееся передаточное отношение.
Поэтому считается предпочтительным, если вспомогательные агрегаты также приводятся в действие через стартер-генератор посредством коробки передач, которая выполнена в виде ременного привода. Конструкция ременных приводов, в частности, в отношении обеих отдельных трансмиссий обеспечивает простую конструкцию коробок передач со желаемым передаточным отношением.
Применение муфт, предназначенных для определенных трансмиссий, позволяет, в частности, реализовать оптимизацию запуска двигателя внутреннего сгорания. Это в частности обеспечивается таким образом, что отдельная трансмиссия стартера-генератора, которая взаимодействует со вспомогательными агрегатами, взаимодействует с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания с более низким передаточным отношением, чем у другой отдельной трансмиссии. Соответственно, указанная другая отдельная трансмиссия активируется во время холодного запуска. Если обеспечивается повторный запуск двигателя внутреннего сгорания, то есть теплый запуск, запуск двигателя внутреннего сгорания предпочтительно происходит посредством другой отдельной трансмиссии, которая, следовательно, имеет более низкое передаточное отношение и соединена со вспомогательными агрегатами. Указанное переключение трансмиссий может быть вызвано простым переключением двух муфт.
Трансмиссия в соответствии с полезной моделью делает возможным ускорение с помощью стартера-генератора, который дополнительно работает во время движения при работе двигателя внутреннего сгорания, при этом стартер-генератор активно выполняет свою функцию в качестве электродвигателя, и, когда применяется обгонная муфта в одной трансмиссии, дополнительный момент передается на коленчатый вал через другую трансмиссию, по меньшей мере, когда переключаемая муфта указанной другой трансмиссии замкнута. Если две переключаемые муфты применяются в двух отдельных трансмиссиях, дополнительный момент может быть передан или посредством одной отдельной трансмиссии, или посредством другой отдельной трансмиссии.
Более того, конфигурация трансмиссии делает увеличение выходной мощности двигателя внутреннего сгорания возможным, преимущественно, в частности, в спортивном режиме. В указанном спортивном режиме вспомогательные агрегаты не способны приводиться в действие временно в силу того, что две муфты разомкнуты. Таким образом, как стартер-генератор, так и вспомогательные агрегаты отделены от двигателя внутреннего сгорания, в результате чего последний не должен генерировать выходную мощность для приведения в действие вспомогательных агрегатов. Следовательно, полная выходная мощность двигателя внутреннего сгорания доступна для осуществления движения транспортного средства.
Следовательно, для трансмиссии в соответствии с полезной моделью необходима только одна электрическая машина в виде стартера-генератора, который может работать как электродвигатель, или как генератор. Вспомогательные агрегаты могут приводиться в действие с двумя передаточными отношениями. Одно передаточное отношение обеспечивается непосредственно приводом от стартер-генератора, и другое передаточное отношение обеспечивается посредством привода через коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки полезной модели следуют из зависимых пунктов формулы полезной модели, прилагаемых графических материалов и описания предпочтительных вариантов осуществления, представленных в качестве примера, которые проиллюстрированы на графических материалах, не будучи ограниченными в данном документе. На графических материалах:
на фиг. 1 - изображен схематический чертеж первого варианта осуществления трансмиссии, приведенного в качестве примера, согласно полезной модели,
на фиг. 2 - изображен схематический чертеж второго варианта осуществления трансмиссии, приведенного в качестве примера, согласно полезной модели, и
на фиг. 3 - изображен схематический чертеж третьего варианта осуществления трансмиссии, приведенного в качестве примера, согласно полезной модели.
Осуществление полезной модели
Первый приведенный в качестве примера вариант осуществления, изображенный на фиг. 1, представляет трансмиссию 1 транспортного средства. Указанная трансмиссия 1 содержит двигатель 2 внутреннего сгорания с коробкой 3 передач, подсоединенной после него, и дифференциал 4, подсоединенный после указанной коробки 3 передач, для передачи движения на ось 5 транспортного средства. Коленчатый вал 6 двигателя 2 внутреннего сгорания соединен с помощью переключаемой муфты 7 с валом 8 коробки передач, взаимодействующим с дифференциалом 4.
На той стороне двигателя 2 внутреннего сгорания, которая обращена в сторону от коробки 3 передач, указанный двигатель 2 внутреннего сгорания содержит внутреннюю коробку 9 передач, соединенную с коленчатым валом 6, для того, чтобы приводить в действие масляный насос 10 двигателя 2 внутреннего сгорания. На указанной стороне двигателя 2 внутреннего сгорания, коленчатый вал 6 направлен из двигателя 2 внутреннего сгорания и на нем установлен ременный шкив 12 и обгонная муфта 11. Обгонная муфта 11 сконструирована таким образом, что, когда двигатель 2 внутреннего сгорания находится в работе, то есть когда коленчатый вал 6 вращается относительно быстро, он опережает обгонную муфту, и ременный шкив 12 приводится в действие с помощью коленчатого вала 6.
Ременный шкив 12 является составной частью ременного привода 13, который содержит ремень 14 и еще по меньшей мере три дополнительный ременных шкива 15, 16, 17, вокруг которых проходит ремень 14. Двигатель 2 внутреннего сгорания соединен со вспомогательными агрегатами. Механический холодильный компрессор 18 и насос 19 для охлаждения изображен в качестве вспомогательных агрегатов. Указанные вспомогательные агрегаты установлены в двигателе 2 внутреннего сгорания на той стороне, которая обращена от коробки 3 передач. Ременный шкив 15 соединен неподвижно с валом 20 холодильного компрессора 18, и ременный шкив 16 соединен неподвижно с валом 21 насоса 19 для охлаждения для вращения вместе с ним.
Ременный шкив 17 соединен неподвижно с валом 22 стартера-генератора 23 для вращения вместе с ним. Указанный стартер-генератор 23 соединен с дополнительным валом 24 на той стороне, которая обращена в сторону от вала 22. Соответственно, стартер-генератор 23 содержит два входных или выходных вала 22, 24, в зависимости от того является ли стартер-генератор 23 работает в генераторном или стартерном режиме.
Валы 20, 21, 22 и 24 установлены параллельно опорной оси коленчатого вала 6 в картере/головке блока цилиндров двигателя 2 внутреннего сгорания.
Дополнительно ременный привод 25 расположен между двигателем 2 внутреннего сгорания и коробкой 3 передач, в частности, между двигателем 2 внутреннего сгорания и муфтой 7. Указанный ременный привод 25 содержит шкив 26, который имеет относительно небольшой диаметр и соединен неподвижно с валом 24 для вращения вместе с ним, и, кроме того, содержит шкив 27, который имеет значительно больший диаметр, и соединен неподвижно с коленчатым валом 6 для вращения вместе с ним. Ссылочная позиция 28 обозначает ремень ременного привода 25. Вал 24 содержит переключаемую муфту 29 между стартером-генератором 23 и ременным шкивом 26.
Если стартер-генератор 23 работает в режиме электродвигателя, это приводит к тому, что ременный привод 13 приводится в действие через указанный стартер-генератор 23 и, следовательно, вспомогательные агрегаты приводятся в действие, холодильный компрессор 18 и насос 19 для охлаждения в приведенном выше случае. Поэтому, вспомогательные агрегаты могут быть приведены в действие даже тогда, когда двигатель 2 внутреннего сгорания находится в неподвижном состоянии.
Для запуска двигателя 2 внутреннего сгорания необходимо только запустить стартер-генератор 23 в режиме электродвигателя и замкнуть муфту 29. Очень высокий момент для пуска двигателя 2 внутреннего сгорания передается на коленчатый вал 6 посредством ременного привода 25 вследствие высокого передаточного отношения. Указанный высокий момент является в частности предпочтительным для пуска двигателя 2 внутреннего сгорания при холодном запуске.
Когда двигатель 2 внутреннего сгорания запущен, и муфта 29 разомкнута, скорость вращения коленчатого вала 6 увеличивается и, в результате, опережает обгонную муфту, и, как следствие, крутящий момент передается на ременный шкив 12, в результате чего ременный привод 13 и, следовательно, вспомогательные агрегаты приводятся в действие с помощью указанного шкива 12.
Диаметр ременного шкива 17, который взаимодействует со стартером-генератором 23 через вал 22, меньше, чем диаметр ременного шкива 12, который взаимодействует через обгонную муфту 11 с коленчатым валом 6. Соответственно, два различных передаточных отношения возможны в отношении привода холодильного компрессора 18 и насоса 19 для охлаждения. Привод через стартера-генератор 23, следовательно, имеет передаточное отношение, отличающиеся от передаточного отношения привода с использованием коленчатого вала 6, когда двигатель 2 внутреннего сгорания работает.
Если стартер-генератор 23 находится в режиме электродвигателя, функция ускорение имеет место, когда муфта 29 замкнута, и стартер-генератор 23 передает дополнительный к крутящему моменту двигателя 2 внутреннего сгорания крутящий момент на коленчатый вал 6.
Две отдельные трансмиссии взаимодействуют со стартером- генератором 23, а именно: одна трансмиссия, образованная ременным приводом 13 и валом 22, и вторая трансмиссия, образованная валом 24 и ременным приводом 25.
В отношении коробки 3 передач изображен дополнительный электрический насос, при этом коробка 3 передач представлена с помощью электрической машины 30 и гидравлического насоса 31, который может приводиться в действие последним для коробки 3 передач. Гидравлический насос 31 с электроприводом делает возможным переключение коробки 3 передач даже тогда, когда двигатель 2 внутреннего сгорания остановлен.
Приведенный в качестве примера вариант осуществления в соответствии с фиг. 2 отличается от приведенного в качестве варианта осуществления в соответствии с фиг. 1 только тем, что коленчатый вал 6 не соединен с ременным шкивом 12 через обгонную муфту 11, а соединен через переключаемую муфту 32, расположенную между коленчатым валом 6 и ременным шкивом 12. Детали, которые совпадают с приведенным в качестве примера вариантом осуществления в соответствии с фиг. 1, обозначаются теми же ссылочными позициями на фиг. 2.
Замена обгонной муфты 11 на переключаемую муфту 32 обеспечивает возможность, в приведенном в качестве примера варианте осуществления в соответствии с фиг. 2, пуска двигателя 2 внутреннего сгорания не только с помощью ременного привода 25, как описано в отношении приведенного в качестве примера варианта осуществления в соответствии с фиг. 1, но и альтернативно посредством ременного привода 13 с отличающимся более низким передаточным отношением. В упомянутой в начале процедуре запуска муфта 29 замкнута, а муфта 32 разомкнута. В последней упомянутой процедуре запуска, напротив, муфта 29 разомкнута, а муфта 32 замкнута. Последняя из упомянутых процедур запуска является предпочтительной, в частности, в случае теплого запуска двигателя 2 внутреннего сгорания.
Вариант с муфтой 32 дает возможность, когда муфта 32 разомкнута, для приведения в действие холодильного компрессора 18 и насоса 19 для охлаждения, когда двигатель 2 внутреннего сгорания находится в неработающем состоянии, в то время как указанные вспомогательные агрегаты приводятся в действие коленчатым валом 6 посредством двигателя 2 внутреннего сгорания, когда муфта 32 замкнута, а двигатель 2 внутреннего сгорания запущен. Этот вариант осуществления в соответствии с фиг. 2 также делает функцию ускорения возможной, когда или муфта 29, или другая муфта 32 замкнута. За счет отличающихся передаточных отношений ременных приводов 13 и 25, всегда необходимо следить, чтобы обе муфты 29, 32 не были одновременно замкнуты.
Это также относится к работе стартера-генератора 23 в режиме генератора.
Вариант с двумя муфтами 29, 32 дополнительно предоставляет возможность увеличения выходной мощности дифференциала 4, ни когда вспомогательные агрегаты приводятся в действие двигателем 2 внутреннего сгорания, ни когда стартер-генератор 23 подсоединен, и при этом обе муфты 29, 32 разомкнуты. Увеличенная выходная мощность двигателя 2 внутреннего сгорания, таким образом, кратковременно доступна.
Приведенный в качестве примера вариант осуществления в соответствии с фиг. 3 отличается от приведенного в качестве примера варианта осуществления в соответствии с фиг. 1 в основном тем, что два ременных привода 13, 25 расположены на той же стороне двигателя 2 внутреннего сгорания, в частности, на той же стороне двигателя 2 внутреннего сгорания, которая обращена в сторону от коробки 3 передач. Этот вариант осуществления является преимущественным, в частности, когда пространственные условия делают необходимым то, что ременный привод 25 не расположен между двигателем 2 внутреннего сгорания и коробкой 3 передач.
Детали приведенного в качестве примера варианта осуществления в соответствии с фиг. 3, которые совпадают с приведенным в качестве примера вариантом осуществления в соответствии с фиг. 1, обозначены теми же ссылочными позициями.
В приведенном в качестве примера варианте осуществления в соответствии с фиг. 3 стартер-генератор 23 содержит только один выходной вал, в данном случае выходной вал 22. Ременный шкив 14 ременного привода 13 не только соединен с указанным выходным валом 22 для вращения вместе с ним, но и ременный шкив 26 также соединен с валом 22 на расстоянии от указанного шкива 14 на той стороне шкива 14, которая обращена от стартера-генератора 23. Коленчатый вал 6 выходит за пределы обгонной муфты 11, которая размещена на ременном приводе 13 и шкиве 12, и соединена со шкивом 27 через переключаемую муфту 29.
В указанном приведенном в качестве примера варианте осуществления в соответствии с фиг. 3 согласно приведенному в качестве примера варианту осуществления в соответствии с фиг. 1 вспомогательные агрегаты приводятся в действие независимо друг от друга, когда двигатель 2 внутреннего сгорания находится в не работающем состоянии посредством стартера-генератора 23 через ременной привод 13 после замыкания муфты 29 двигатель 2 внутреннего сгорания запускается в режиме электродвигателя стартер-генератора 23. Согласно приведенному в качестве примера варианту осуществления в соответствии с фиг. 1 режим генератора и функция ускорения реализованы в приведенном в качестве примера варианте осуществления в соответствии с фиг. 3. Ссылка применяется в отношении комментариев, описанных выше в соответствии с фиг. 3.
Для приведенных в качестве примера вариантов осуществления в соответствии с фиг. 1 и 3 необходим только один элемент, который должен быть активно переключаемым, а именно муфта 29, исходя из этого, для приведенного в качестве примера варианта осуществления в соответствии с фиг. 2 необходимы два элемента, которые должны быть активно переключаемыми, а именно муфты 29 и 32.