БЛОК ТРАНСМИССИИ ГИБРИДНОГО ПРИВОДА И СПОСОБ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГИБРИДНЫМ ПРИВОДОМ
HYBRID DRIVE TRANSMISSION UNIT AND METHOD FOR OPERATION OF A HYBRID DRIVE VEHICLE

Настоящее изобретение относится к блоку трансмиссии гибридного привода для транспортного средства, которое для цели приведения в движение содержит двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, а также к способу работы транспортного средства с гибридным приводом.
2
Гибридные приводы для транспортных средств, включая автомобили, грузовые транспортные средства, рельсовые транспортные средства, корабли и подобное, становятся все более важными для снижения выбросов загрязняющих веществ и выбросов СО. Существуют системы, в которых двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель приводят в движение различные валы, а есть системы, в которых они приводят в движение одни и те же валы или, в общем, вторичные валы. Настоящее изобретение относится к блоку трансмиссии гибридного привода, а также к способу работы транспортного средства с гибридным приводом, в котором двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель могут приводить в движение один и тот же вторичный вал. В этом отношении существуют состояния движения, в которых только электродвигатель, только двигатель внутреннего сгорания или как указанный электродвигатель, так и указанный двигатель внутреннего сгорания приводят в движение вторичный вал.
Двигатель внутреннего сгорания обычно имеет свой собственный стартер-генератор, другими словами электродвигатель, который требует очень большого количества энергии для запуска двигателя внутреннего сгорания. Эту энергию необходимо постоянно подводить, когда транспортное средство приводится в движение в режиме работы с использованием электродвигателя. Это сильно снижает мощность, доступную для электродвигателя, поскольку электроэнергия для запуска двигателя внутреннего сгорания должна постоянно подводиться в электрическую систему машины и в накопитель энергии.
Кроме того, внимание было уделено использованию электродвигателя для приведения в движение транспортного средства, а также для запуска двигателя внутреннего сгорания, но эти системы требуют дополнительного усовершенствования. В частности, запуск двигателя внутреннего сгорания приводит к резкому падению мощности на вторичном валу и нежелательному «рывку» транспортного средства.
Целью настоящего изобретения является обеспечение улучшенного блока трансмиссии гибридного привода для транспортного средства, в котором избегают вышеуказанных недостатков, а также к определению способа работы транспортного средства с гибридным приводом, который таким же образом избегает вышеуказанных недостатков.
Цель настоящего изобретения достигается, во-первых, при помощи блока трансмиссии гибридного привода для транспортного средства, которое для приведения в движение содержит двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, причем блок содержит трансмиссию с разделением потока мощности, которая находится между двигателем внутреннего сгорания и вторичным валом и содержит коробки передач и связанные сцепления коробок передач, причем электродвигатель соединен с коробкой передач, которая находится вблизи от электродвигателя, чтобы иметь возможность приводить в движение вторичный вал посредством указанной коробки передач. Блок торсионного демпфера с маховиком находится между двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией с разделением потока мощности. Кроме того, сцепление находится между двигателем внутреннего сгорания и блоком торсионного демпфера. Термины «который находится вблизи от электродвигателя» и «который удален от электродвигателя» ниже не относятся к близости в пространстве, а скорее к муфте для передачи крутящего момента, которая расположена непосредственно в коробке передач, которая находится вблизи от электродвигателя.
Трансмиссия с разделением потока мощности может быть, например, планетарной трансмиссией или трансмиссией с двойным сцеплением.
Дополнительное сцепление предпочтительно установлено, во-первых, на коленвале, а, во-вторых, на блоке торсионного демпфера, причем блок торсионного демпфера затем дополнительно непосредственно соединен с входом трансмиссии с двойным сцеплением (здесь термин «вход» относится к потоку силы при приведении в движение двигателем внутреннего сгорания).
За счет блока торсионного демпфера с маховиком, который или находится отдельно, или интегрирован в блок торсионного демпфера, электродвигатель приводит в движение маховик в режиме движения с электродвигателем, причем кинетическая энергия тогда накапливается в указанном маховике. Эту кинетическую энергию и возможно еще дополнительную кинетическую энергию затем резко подают на двигатель внутреннего сгорания путем смыкания дополнительного сцепления для придания указанному двигателю внутреннего сгорания достаточно высокой скорости вращения, при которой он начинает работать в нормальном режиме. Таким образом, большая электроэнергия доступна для процесса запуска. Кроме того, возможна отмена или значительное снижение резкого падения крутящего момента на вторичном валу в процессе запуска путем соответствующего рационального переключения сцеплений коробки передач. Сопряженное сцепление обеспечивает резкий запуск двигателя внутреннего сгорания.
Блок торсионного демпфера образован, например, двухсекционным маховиком, торсионным демпфером или так называемым регулируемым по скорости вращения гасителем. В этом случае, как уже пояснялось, маховик может быть частью блока торсионного демпфера, может находиться вне указанного блока торсионного демпфера, или может обеспечиваться дополнительный маховик относительно маховика, который уже встроен в блок торсионного демпфера.
Электродвигатель может быть соединен с одной из двух коробок передач, но, в частности, с той коробкой передач, которая содержит 2ую передачу, т.е. 2ую низшую передачу. Эта коробка передач обычно из тех, что называются «четными» передачами, т.е. передачами 2, 4, 6 и т.д., и возможно передачей заднего хода.
Электродвигатель должен даже быть соединен неподвижно в отношении крутящего момента с его сопряженной коробкой передач, например, на ведущей стороне коробки передач между передачей (т.е. комплектами шестерен) и связанным сцеплением коробки передач.
Сопряженное сцепление между двигателем внутреннего сгорания и блоком торсионного демпфера может быть быстро переключающимся сцеплением, которое может смыкаться менее чем за 150 мс, в частности 50 мс. Оно также называется цифровым сцеплением. Из-за этого резкого соединения коленвала с маховиком, почти не выделяется тепло, и, таким образом, энергия может передаваться коленвалу с меньшими потерями. Маховик приводит в движение элементы двигателя внутреннего сгорания.
Достаточно высокая скорость вращения маховика важна для запуска двигателя внутреннего сгорания. Эта достаточно высокая скорость вращения может генерироваться в режиме движения рациональным переключением двух сцеплений коробок передач. Этому способствует соответствующее соединение электродвигателя посредством подходящей стратегии переключения.
Согласно одному варианту настоящего изобретения соответствующий контроллер, как часть блока трансмиссии гибридного привода, обеспечивает после запроса запуска двигателя внутреннего сгорания отсоединение маховика, как только он имеет достаточно высокую кинетическую энергию, от ведущего вала, в общем, от вторичного привода, путем размыкания сцеплений коробки передач, так что маховик может свободно вращаться, и электродвигатель может обеспечивать всю энергию для приведения в движение транспортного средства. По меньшей мере одно из двух сцеплений коробки передач может переключаться в режим проскальзывания. Из-за проскальзывания вторичный привод не полностью отсоединен от двигателя внутреннего сгорания.
Таким образом, следовательно, возможен импульсный запуск без снижения электродвижущей силы, доступной на вторичном валу. Блок трансмиссии гибридного привода согласно настоящему изобретению особенно подходящий для запуска двигателя внутреннего сгорания при пуске или в так называемом замедленном режиме, например, до 10 км/ч, в частности до 5 км/ч. При этих низких скоростях в системе приводов присутствуют только очень низкие частоты вращения, например, только приблизительно 300 об/мин. Их обычно недостаточно для запуска двигателя посредством коленвала, который, соответственно, доводится до 300 об/мин. Следовательно, скорость вращения должна быть выше. Это увеличение скорости вращения без одновременного ускорения транспортного средства происходит путем соответствующих стратегий переключения сцеплений коробки передач, причем контроллер предпочтительно сконструирован так, что сцепление коробки передач на стороне выпуска двух сцеплений коробки передач переключается в режим проскальзывания. Коробка передач или сцепление коробки передач находится на стороне выпуска, когда это последняя коробка передач или последнее сцепление коробки передач на пути движения силы к вторичному валу.
После прогревания двигателя внутреннего сгорания сцепление проскальзывания коробки передач может затем смыкаться, и крутящий момент двигателя внутреннего сгорания используется для приведения в движение транспортного средства.
Вышеуказанная цель также достигается способом работы транспортного средства с гибридным приводом и блоком трансмиссии гибридного привода, который соединен с двигателем внутреннего сгорания и его коленвалом, согласно настоящему изобретению, а также с электродвигателем, который соединен с коробкой передач, причем сцепление коробки передач в коробке передач, с которой электродвигатель соединен, называется «сцеплением коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя» в следующем тексте. Сцепление коробки передач в коробке передач, с которой электродвигатель не соединен, называется «сцепление коробки передач, которое удалено от электродвигателя» в следующем тексте. Способ согласно настоящему изобретению характеризуется следующими стадиями:
a) в режиме движения с использованием электрического двигателя сопряженное сцепление размыкается, и двигатель внутреннего сгорания выключается, и
b) запуск двигателя внутреннего сгорания путем смыкания сопряженного сцепления и путем передачи кинетической энергии маховика, который приводится в движение в режиме движения с электрическим двигателем, коленвалу для придания двигателю внутреннего сгорания самоподдерживающейся скорости вращения.
Сопряженное сцепление позволяет только маховику быть доведенным до скорости вращения, без необходимости в увлечении им двигателя внутреннего сгорания.
Перед смыканием сопряженного сцепления сцепления коробки передач для запуска согласно стадии b) и при достижении заранее определенной минимальной скорости вращения маховика размыкаются или удерживаются в режиме проскальзывания, в частности когда электродвигатель затем, кроме всего, приводит в движение транспортное средство за счет постоянного соединения с одной из двух коробок передач, пока двигатель внутреннего сгорания не приложит заранее определенный крутящий момент и не начнет приводить в движение транспортное средство. В этом случае энергия, которая накоплена в блоке торсионного демпфера вместе с маховиком и в подвижных деталях, которые установлены между коробками передач и блоком торсионного демпфера, должна быть насколько высока (т.е. маховик находится с заранее определенной минимальной скоростью вращения), что двигатель внутреннего сгорания можно привести к самоподдерживающейся скорости вращения при помощи указанной энергии.
Если двигатель внутреннего сгорания должен быть запущен только при пуске или в замедленном режиме, другими словами, до достижения заранее определенной скорости (в частности приблизительно 10 км/ч, более конкретно 5 км/ч), когда транспортное средство находится в электрическом режиме, сцепление коробки передач стороны выпуска из двух сцеплений коробки передач переключается на режим проскальзывания перед смыканием сопряженного сцепления и/или после смыкания сопряженного сцепления. Сцепление коробки передач стороны выпуска является тем из двух сцеплений коробки передач, которое является последним из двух сцеплений коробки передач в направлении вторичного вала в направлении крутящего момента. Это имеет следующие преимущества: электродвигатель может запускаться без ускорения транспортного средства в процессе. Повышенный крутящий момент затем приводит в движение маховик и ускоряет его больше, чем будет в ином случае возможно в режиме пуска или в замедленном режиме. Когда сцепление коробки передач стороны выпуска находится в режиме проскальзывания перед смыканием сопряженного сцепления, рывок, который происходит при запуске двигателя внутреннего сгорания, может при этом не передаваться на вторичный привод. Вместо этого, сцепление коробки передач стороны выпуска соответствующим образом проскальзывает.
Сцепление коробки передач стороны выпуска в режиме проскальзывания регулируется, и электродвигатель приводится к скорости вращения, так что требуемый крутящий момент прикладывается к стороне выпуска электродвигателем, и/или маховик ускоряется до заранее определенной минимальной скорости вращения. Это означает, что регулировка происходит с таким эффектом, что не происходит ни резкого скачка крутящего момента вверх, ни вниз на вторичном валу для запуска двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания запускается таким образом, который незаметен для пассажиров транспортного средства.
Непосредственно перед началом режима проскальзывания, обычно уже в полностью электрическом режиме движения, сопряженное сцепление размыкается, так что быстро переключающееся сцепление опосредованно разъединяется с вторичным валом посредством режима проскальзывания. Дополнительно или альтернативно, режим проскальзывания поддерживается при запуске двигателя внутреннего сгорания на стадии b) для дополнительной помощи в запуске и, кроме того, для передачи крутящего момента на вторичный привод.
Для запуска согласно стадии Ь) при низкой скорости транспортного средства, пока не будет достигнута заранее определенная скорость (замедленный режим), и/или при пуске транспортного средства сцепление коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, смыкается, а сцепление коробки передач, которое удалено от электродвигателя, приводится в режим проскальзывания. Это означает, что общий крутящий момент электродвигателя доступен посредством сомкнутого сцепления коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, причем общий крутящий момент разделяется, во-первых, для приведения в движение маховика, а, во-вторых, для приведения в движение ведущего вала посредством сцепления коробки передач, которое удалено от электродвигателя.
В частности, предусматривается, что после смыкания сопряженного сцепления сцепление коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, все еще сомкнуто, а сцепление коробки передач, которое удалено от электродвигателя, находится в режиме проскальзывания. Это означает, что электродвигатель помогает посредством сомкнутого сцепления, которое находится вблизи от электродвигателя, и посредством сомкнутого промежуточного сцепления процессу запуска двигателя внутреннего сгорания и обеспечивает, помимо кинетической энергии маховика, дополнительную кинетическую энергию и крутящий момент.
После запуска двигателя внутреннего сгорания согласно стадии b) сцепление коробки передач, которое удалено от двигателя, смыкается, так что крутящий момент двигателя внутреннего сгорания может передаваться на приводной механизм без проскальзывания. Когда крутящий момент, который подается на трансмиссию с разделением потока мощности двигателем внутреннего сгорания, достигает или превышает крутящий момент, который подается электродвигателем, сцепление коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, размыкается, так что крутящий момент передается на вторичный вал только посредством двигателя внутреннего сгорания. Электродвигатель затем выключается. Это также обеспечивает переход без рывков между режимом движения с электродвигателем и режимом движения с двигателем внутреннего сгорания.
Существуют ситуации при пуске или ситуации, в которых транспортное средство не движется на низшей передаче, например, в начале движения вниз по склону, или когда электродвигатель обеспечивает огромную величину крутящего момента. В этих случаях транспортное средство может запускаться, например, на 2ой или 3ей передаче. Однако это будет затем приводить к тому, что маховик приводится к очень низкой скорости вращения. Настоящее изобретение избегает этого посредством дополнительных рациональных стратегий переключения. С целью запуска двигателя внутреннего сгорания согласно стадии b) большая передача, чем низшая передача, выбирается выше заранее определенной минимальной скорости при режиме движения с электродвигателем. В частности, эта более высокая передача располагается в коробке передач, которая удалена от электродвигателя. Сцепление коробки передач, которое удалено от электродвигателя, затем переключается на режим проскальзывания, причем более низкая передача затем входит в зацепление в коробке передач, которая находится вблизи от электродвигателя, и сцепление коробки передач, которое удалено от электродвигателя, размыкается, а сцепление коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, смыкается, так что нет проскальзывания. Из-за этого процесса переключения используется более низкая передача; это дополнительно ускоряет маховик из-за этого понижения передачи.
В этом контексте, кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что после запуска двигателя внутреннего сгорания крутящий момент указанного двигателя внутреннего сгорания переходит на вторичный вал путем, по меньшей мере, частичного смыкания (режим проскальзывания или полного смыкания) сцепления коробки передач, которое удалено от электродвигателя. Сцепление коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, размыкается, в частности, когда электродвигатель остается в зацеплении, пока крутящий момент двигателя внутреннего сгорания не повысится до уровня крутящего момента, который подается на вторичный вал электродвигателем.
В случае электрического запуска в режиме движения с электродвигателем (замедленный режим) 3ья передача может также изначально выбираться, и переключение может происходить на 2ую передачу выше заранее определенной скорости, в результате чего вторичный вал приводится в движение электродвигателем непосредственно 2ой передачей. На следующей стадии еще до смыкания сопряженного сцепления сцепление коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, размыкается, а сцепление коробки передач, которое удалено от электродвигателя, смыкается. Вследствие этого крутящий момент электродвигателя подается на коробку передач, которая удалена от электродвигателя, на стороне выпуска и на ведущий вал посредством коробки передач, которая находится вблизи от электродвигателя. Крутящий момент, таким образом, возвращается в секцию в трансмиссии с двойным сцеплением, причем эта секция удалена от двигателя, в направлении маховика и приводит к большим скоростям вращения из-за использования более низкой передачи. Маховик ускоряется окончательным смыканием сцепления коробки передач, которое удалено от электродвигателя. Эти стадии могут также быть подходящими, когда скорость транспортного средства падает, например, когда транспортное средство движется горизонтально или вверх по склону снова после процесса запуска при движении вниз по склону. В этом случае скорость вращения маховика может повышаться посредством понижения передачи, даже выборочно до 1ой передачи. С целью запуска двигателя внутреннего сгорания согласно стадии b) сомкнутое сцепление коробки передач размыкается, а сопряженное сцепление смыкается. Само собой разумеется, что переключение на более высокую передачу может также использоваться для снижения скорости вращения.
В общем, после запуска двигателя внутреннего сгорания согласно стадии b) одно из сцеплений коробки передач может смыкаться для соединения коленвала с вторичным валом без возникновения проскальзывания.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения можно найти в следующем описании и на следующих фигурах, на которые ссылаются. На фигурах:
- фиг. 1 показывает схематический вид первого варианта осуществления блока трансмиссии гибридного привода согласно настоящему изобретению, который подходит для выполнения способа согласно настоящему изобретению, в установившемся режиме,
- фиг. 2 показывает блок трансмиссии гибридного привода фиг. 1 при запуске электродвигателем на первой стадии способа согласно настоящему изобретению,
- фиг. 3 показывает блок трансмиссии гибридного привода фиг. 1 на следующей стадии при начальном запуске двигателя внутреннего сгорания,
- фиг. 4 показывает блок трансмиссии гибридного привода на следующей стадии после запуска двигателя внутреннего сгорания, и
- фиг. 5 показывает блок трансмиссии гибридного привода после выключения электродвигателя и движения только посредством двигателя внутреннего сгорания,
- фиг. 6-9 показывают последовательные стадии способа согласно настоящему изобретению при помощи блока трансмиссии гибридного привода фиг. 1, причем двигатель внутреннего сгорания сцеплен с 3ей передачей при запуске,
фиг. 10-15 показывают последовательные стадии способа согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения при включении двигателя внутреннего сгорания при замедленном движении на 3ей передаче,
- фиг. 16 показывает дополнительный вариант осуществления блока трансмиссии гибридного привода согласно настоящему изобретению и первую стадию способа дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения,
- фиг. 17 и 18 показывают стадии способа согласно настоящему изобретению, причем указанные стадии идут после стадии фиг. 16, в случае начального запуска двигателя внутреннего сгорания при пуске на 2ой передаче,
- фиг. 19-23 показывают последовательные стадии дополнительного варианта осуществления способа настоящего изобретения при начальном запуске двигателя внутреннего сгорания при замедленном движении на 2ой передаче, и
- фиг. 24-30 показывают последовательные стадии дополнительного варианта осуществления способа настоящего изобретения при начальном запуске двигателя внутреннего сгорания выше заранее определенной минимальной скорости.
Фиг. 1 показывает приводной механизм гибридного транспортного средства, содержащий блок 10 трансмиссии гибридного привода, который соединен, во-первых, с двигателем 12 внутреннего сгорания, а, во-вторых, с электродвигателем 14.
Вторичный вал 16, который приводит в движение колеса 18 в данном случае, может выборочно приводиться в движение посредством электродвигателя 14 и/или двигателя 12 внутреннего сгорания.
Электродвигатель 14 постоянно соединен с трансмиссией 20 с разделением потока мощности (здесь трансмиссией с двойным сцеплением). Трансмиссия 20 с разделением потока мощности имеет две коробки 22, 24 передач, а также связанные сцепления 26 и, соответственно, 28 коробки передач, присоединенные выше. Крутящий момент может передаваться на вторичный вал 16 посредством коробки 22 передач, или коробки 24 передач, или возможно посредством обеих коробок передач посредством сцеплений 26, 28 коробки передач.
Коробка 22 передач содержит, например, четные передачи 2, 4, 6 и т.д., а также передачу заднего хода, тогда как коробка 24 передач содержит нечетные передачи 1, 3, 5 и т.д. Номер позиции 30 относится к системам зубьев сцепления ступеней зубчатой передачи в коробках 22, 24 передач, а также части коробки передач. Номер позиции 32 означает контроллер 14 электродвигателя.
Коленвал 36, который соединен с сопряженным, быстро переключающимся сцеплением 38 на стороне выпуска, находится на стороне выпуска двигателя 12 внутреннего сгорания между входом 34 трансмиссии 20 с двойным сцеплением и двигателем 12 внутреннего сгорания. Блок 40 торсионного демпфера, который может быть двухсекционным маховиком, торсионным демпфером или регулируемым по скорости вращения гасителем и снабжается одним или более маховиками или соединен с ними, соединен между сцеплением 38 и входом 34 трансмиссии 20 с двойным сцеплением.
Маховик не показан отдельно; в показанном типичном варианте осуществления он встроен в блок 40 торсионного демпфера известным образом.
Все сцепления 26, 28, 38 могут электрически переключаться посредством контроллера, который может также быть контроллером 32.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, электродвигатель 14 соединен с коробкой 22 передач фиксировано относительно крутящего момента, особенно ниже сцепления 26 коробки передач. По этой причине коробка 22 передач и сцепление 26 коробки передач называются коробкой передач, которая находится вблизи от электродвигателя, и, соответственно, сцеплением коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, а коробка 24 передач называется коробкой передач, которая удалена от электродвигателя, а сцепление 28 коробки передач называется сцеплением коробки передач, которое удалено от электродвигателя.
Сопряженное сцепление 38 представляет быстро переключаемое сцепление, которое может смыкаться за менее чем 150 мс, в частности 50 мс.
В состоянии, показанном на фиг. 1, все из сцеплений 26, 28, 38 разомкнуты; транспортное средство неподвижно.
Транспортное средство предпочтительно не имеет отдельного стартера для двигателя 12 внутреннего сгорания, который можно запускать исключительно посредством электродвигателя 14. Однако это не подразумевает ограничение, скорее также возможно, что транспортное средство имеет стартер для двигателя 12 внутреннего сгорания, но чтобы использовать указанный стартер только когда транспортное средство не находится в электрическом рабочем режиме, а скорее сразу переключается на режим внутреннего сгорания при запуске.
Текст, который следует далее, будет пояснять для обоих этих вариантов как двигатель 12 внутреннего сгорания приводится в действие и запускается в резком и импульсном режиме исключительно посредством электродвигателя 14 из чисто электрического режима приведения в движение путем умелых стратегий переключения посредством приведения двигателя внутреннего сгорания к так называемой самоподдерживающейся скорости вращения, даже при пуске транспортного средства или в замедленном режиме движения.
Секции крутящего момента, определенные стрелками, определяют те пути крутящего момента в транспортном средстве и его блоке трансмиссии гибридного привода, в которых крутящий момент передается.
Фиг. 2 показывает режим пуска, в котором двигатель 12 внутреннего сгорания выключается, и транспортное средство работает только посредством электродвигателя 14. Здесь крутящий момент проходит от электродвигателя 14 в направлении коробки 22 передач, которая находится вблизи от электродвигателя, посредством сомкнутого сцепления 26 коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, к сцеплению 28 коробки передач, которое удалено от электродвигателя. Сцепление 28 коробки передач здесь не полностью сомкнуто, а скорее находится в режиме проскальзывания, другими словами, оно продолжает передавать часть крутящего момента в направлении коробки 24 передач, которая удалена от электродвигателя, откуда затем вторичный вал 16, наконец, приводится в движение.
Движение на выходе за счет сцепления 22 коробки передач не происходит в коробке 22 передач из-за уравнивания скорости вращения в блоке синхронизации.
Поскольку сцепление 38 разомкнуто, коленвал 36 не приводится в движение. Однако блок 40 торсионного демпфера и его маховик приводятся в движение.
Кроме того, относительно выбранной в данный момент передачи, соответствующая передача показывается кругом, образованным прерывистой линией. На фиг. 2 выбрана 1ая передача.
Из-за проскальзывания в сцеплении 28 коробки передач возможно ускорить блок 40 торсионного демпфера до скорости вращения, которая выше скорости вращения, которая передается на коробку 24 передач ниже сцепления 28 коробки передач. Таким образом, маховик приводится к большей скорости вращения, причем вторичный вал 16 не ускоряется в то же время.
Как только происходит запрос на запуск и достаточное количество кинетической энергии доступно посредством быстро вращающегося маховика, таким образом, для ускорения двигателя 12 внутреннего сгорания до самоподдерживающейся скорости вращения, сцепление 38 смыкается (фиг. 3), и двигатель 12 внутреннего сгорания резко увлекается им и, таким образом, запускается извне. Сцепления 26, 28 могут оставаться в состоянии, в котором они были на фиг. 2. Если рывок подается на трансмиссию 20 с разделением потока мощности прерывистым соединением, сцепление 28, которое находится в режиме проскальзывания, не передает этот рывок на вторичный вал 16. Таким образом, вторичный привод разъединяется с двигателем внутреннего сгорания посредством сцепления 28 коробки передач некоторым образом.
На следующей стадии способа (фиг. 4) двигатель 12 внутреннего сгорания запускается и сам подает крутящий момент на трансмиссию 20 с разделением потока мощности, как показано стрелками. Сцепление 28 коробки передач смыкается далее или полностью смыкается, так что проскальзывание устраняется.
Электродвигатель 14 также подает крутящий момент на трансмиссию 20 с разделением потока мощности, так что в течение короткого периода как двигатель 12 внутреннего сгорания, так и электродвигатель 14 обеспечивают крутящий момент на вторичный вал 16.
Затем, согласно фиг. 5, сцепление 26 коробки передач размыкается, электродвигатель 14 выключается, и движение происходит только посредством двигателя 12 внутреннего сгорания. В этом случае 2ая передача была уже заранее выбрана в коробке 26 передач, это снова обозначено кругом, образованным прерывистой линией. Однако 2ая передача еще не передает крутящий момент.
Тот же блок трансмиссии гибридного привода, который показан на фиг. 1 и для которого способ уже был объяснен выше при помощи фиг.2-5, может также работать в другой ситуации или, в общем, другим образом, когда, например, транспортное средство начинает двигаться несколько под уклон, или когда доступен электродвигатель 14 с очень высоким крутящим моментом. В этом случае транспортное средство не запускается на 1ой передаче, а скорее на 3ей передаче в коробке 24 передач.
Согласно фиг.2 передача крутящего момента на вторичный вал 16 происходит посредством замкнутого сцепления 26 коробки передач и сцепления 28 коробки передач, которое находится в режиме проскальзывания, и, наконец, посредством 3ей передачи в коробки 24 передач. В то же время коленвал 36 не приводится в действие за счет разомкнутого сцепления 38. Однако согласно фиг.2 маховик блока 40 торсионного демпфера или в блоке 40 торсионного демпфера приводится к повышенной скорости вращения.
Для запуска двигателя внутреннего сгорания сцепление 38 затем быстро смыкается согласно фиг. 7, таким образом, как на фиг. 3. Вторичный вал 16 частично отсоединяется от двигателя 12 внутреннего сгорания и коленвала 36 за счет сцепления 28 коробки передач, которое находится в режиме скольжения, так что рывок не происходит в выходном приводном механизме. Двигатель 12 внутреннего сгорания резко ускоряется, пока он не достигнет своей самоподдерживающейся скорости вращения, и запускается, это показано на фиг. 8 и, кроме того, что 3ья передача, а не 1ая передача выбирается, соответствует состоянию на фиг. 4.
Затем (фиг. 9), как на фиг. 5, сцепление 26 коробки передач размыкается, электродвигатель 14 выключается, и сцепление 28 коробки передач смыкается, так что происходит передача крутящего момента от электродвигателя 14 к двигателю 12 внутреннего сгорания, и только указанный двигатель внутреннего сгорания приводит в движение вторичный вал 16.
Этот запуск согласно вышеуказанному способу с фиг. 2-8 происходит только до некоторой заранее определенной скорости.
Если транспортное средство имеет скорость выше заранее определенной минимальной скорости, которая может соответствовать только что упомянутой граничной скорости, способ, описанный ниже при помощи фиг. 10-15, применяется в замедленном режиме (транспортное средство двигается очень медленно, как ранее) для запуска двигателя внутреннего сгорания из режима с электродвигателем. Здесь, например, согласно фиг. 10 3ья передача, кроме того, выбирается, так что в замедленном режиме только электродвигатель 14 приводит в движение вторичный вал 16 посредством сомкнутого сцепления 26 коробки передач и сцепления 28 коробки передач, которое находится в режиме проскальзывания, и коробки 24 передач.
В целом следует подчеркнуть, что, если транспортное средство предназначено для приведения в движение только в режиме электрического двигателя, и двигатель 12 внутреннего сгорания не предназначен для включения, сцепление 28 коробки передач может, конечно, также полностью смыкаться, чтобы не тратить энергию в сцеплении 28 коробки передач. Сцепление 28 коробки передач переключается на режим проскальзывания, это объяснено выше и также показано на фиг.10, помимо прочего, только когда соответствующий сигнал для первоначального запуска двигателя 12 внутреннего сгорания выдается контроллером.
В замедленном режиме может быть необязательно предпочтительно приводить маховик к более высокой скорости вращения путем переключения потока мощности на коробку 22 передач и использования 2ой передачи, которая синхронизируется путем накопления проскальзывания в сцеплении 28 коробки передач, а затем для поддержания указанного более высокой скорости вращения, без проскальзывания в сцеплениях коробки передач. Для этого согласно фиг. 11 сцепление 28 коробки передач размыкается, так что крутящий момент, который подается электродвигателем 14, сначала подается посредством коробки 22 передач на вторичный привод 16, а, во-вторых, используется сомкнутым сцеплением 26 коробки передач для ускорения торсионной массы с разомкнутым сцеплением 38. Сцепление 38 согласно фиг. 13 может затем резко смыкаться, когда требуется запуск двигателя внутреннего сгорания. В этом случае стадия, объясняемая выше согласно фиг. 12, игнорируется.
Однако для переключения с 3ей передачи на 2ую передачу (с фиг. 10 на фиг. 11) скорость транспортного средства должна достичь, по меньшей мере, предельной скорости, которая позволяет переключиться на 2ую передачу. Предельные скорости этого вида хранятся контроллером.
Согласно стадии на фиг. 11 дополнительное ускорение маховика блока 40 торсионного демпфера может необязательно достигаться понижением передачи до 1ой. В этом случае сцепление 26 коробки передач размыкается, так что крутящий момент не может достичь блока 40 торсионного демпфера посредством указанного сцепления коробки передач. Вместо этого, крутящий момент достигает вторичного вала 16 посредством коробки 22 передач. Однако сцепление 28 коробки передач находится или в режиме проскальзывания, или полного зацепления, так что крутящий момент подается на коробку 24 передач посредством вторичного привода коробки 22 передач, где это приводит к повышению скорости вращения блока 40 торсионного демпфера и маховика по сравнению с состоянием согласно фиг. 11 за счет низкого передаточного числа 1ой передачи, которая выбрана.
Таким образом, даже в случае снижения скорости, кинетическая энергия в маховике и деталях, которые непосредственно соединены с ним, помимо сцеплений 26, 28 коробки передач для ускорения двигателя 12 внутреннего сгорания, может обеспечиваться, и сцепления 26, 28 коробки передач могут размыкаться, а сцепление 38 может смыкаться, как показано на фиг.13, для начального запуска. В этом случае электродвигатель 14 не может подавать никакую дополнительную энергию при запуске двигателя внутреннего сгорания, а скорее электродвигатель 14 теперь исключительно приводит в движение вторичный вал 16. В общем, такое переключение можно всегда применять, если есть достаточная скорость вращения и соединение электрического двигателя посредством выбранной передачи в коробке 22 передач.
Как только двигатель 12 внутреннего сгорания запускается, см. фиг. 14, сцепление 26 коробки передач смыкается, и как двигатель 12 внутреннего сгорания, так и электродвигатель 14 в течение короткого периода приводят в движение вторичный вал 16.
После передачи крутящего момента (см. фиг. 15), электродвигатель 14 затем выключается. 3ья передача затем уже снова предварительно выбрана, тогда как транспортное средство приводится в движение на 2ой передаче. Альтернативно, сцепление 28 коробки передач может также быть сомкнуто, двигатель внутреннего сгорания затем приводит в движение вторичный вал 16 посредством 3ей передачи коробки 24 передач; сцепление 26 коробки передач затем размыкается.
Фиг. 16 показывает дополнительный вариант осуществления блока трансмиссии гибридного привода согласно настоящему изобретению, который, в принципе, очень подобен по конструкции тем, что показаны на предыдущих фигурах. Единственное отличие состоит в том, что здесь электродвигатель 14 закреплен неподвижно относительно крутящего момента в приводном механизме трансмиссии 20 с двойным сцеплением, которая обеспечивается низшей передачей, другими словами приводном механизме с коробкой 24 передач и сцеплением 28 коробки передач. Таким образом, в этом варианте осуществления коробка 24 передач представляет собой коробку 24 передач, которая находится вблизи от электродвигателя, и сцепление 28 коробки передач представляет собой сцепление коробки передач, которое находится вблизи от электродвигателя, тогда как коробка 22 передач представляет собой коробку передач, которая удалена от электродвигателя, а сцепление 26 коробки передач представляет собой сцепление коробки передач, которое удалено от электродвигателя.
Согласно фиг. 16 транспортное средство должно запускаться на 2ой передаче посредством электродвигателя 14, так что сцепление 28 коробки передач смыкается, а сцепление 26 коробки передач находится в режиме проскальзывания. Сцепление 38 размыкается, и маховик приводится к высокой скорости вращения посредством электродвигателя 14, без передачи указанной высокой скорости вращения в направлении вторичного вала 16, это достигается режимом проскальзывания сцепления 26 коробки передач.
Способом, соответствующим фиг. 2, крутящий момент не проходит в направлении вторичного вала 16 посредством коробки 24 передач, поскольку крутящий момент не передается в блок синхронизации, и передача не зацепляется.
По запросу, сцепление 38 резко смыкается (фиг. 17), так что двигатель 12 внутреннего сгорания приводится к самоподдерживающейся скорости вращения для цели запуска посредством кинетической энергии, главным образом или исключительно при помощи маховика 40 и инерции ротора электродвигателя 14 здесь тоже. Однако в течение этого времени электродвигатель 14 продолжает приводить в движение вторичный вал 16 посредством коробки 22 передач. Однако, как в предыдущих вариантах осуществления электродвигатель 14 может продолжать доставлять энергию маховику в процессе запуска двигателя 12 внутреннего сгорания.
Фиг. 18 затем показывает работу после того как произошла передача крутящего момента на двигатель 12 внутреннего сгорания, и сцепление 28 коробки передач разомкнулось, а сцепление 26 коробки передач полностью сомкнулось. В этом случае электродвигатель 14 выключается, 2ая передача зацепляется, а 3ья передача предварительно выбрана для переключения на 3ью передачу при последующем ускорении.
Фиг. 19 показывает другой режим движения, особенно когда транспортное средство превысило заранее определенную скорость и находится в замедленном режиме. Заранее определенную скорость хранят здесь тоже. В этом случае скорость выбирается, так что переключение на 1ую передачу можно сделать за счет проскальзывания в сцеплении коробки передач 26. Здесь электродвигатель 14 все еще приводит в действие 2ую передачу и, таким образом, вторичный вал 16 посредством сомкнутого сцепления 28 коробки передач и сцепления 26 коробки передач, которое находится в режиме скольжения. Сцепление 38 размыкается и маховик 40 ускоряется. Движение на выходе посредством коробки 24 передач все еще не происходит из-за уравнивания скорости вращения в блоке синхронизации.
Путем размыкания сцепления 26 коробки передач поток крутящего момента затем (фиг. 20) переносится на коробку 24 передач, и электродвигатель 14 приводит в движение вторичный вал 16 посредством 1ой передачи. Из-за более низкого передаточного числа 1ой передачи маховик 40 вращается с достаточной скоростью вращения, без необходимости передачи сцеплением коробки передач крутящего момента в режиме проскальзывания.
Таким образом, достаточная кинетическая энергия доступна на маховике 40 для запуска двигателя внутреннего сгорания путем размыкания сцепления 28 коробки передач, а затем смыкания сцепления 38, см. фиг. 21, так что только электродвигатель 14 подает кинетическую энергию на вторичный вал 16.
Если двигатель запускается, согласно фиг. 22 сцепление 26 коробки передач приводится, по меньшей мере, в режим проскальзывания, так что крутящий момент двигателя внутреннего сгорания подается на 2ую передачу коробки 22 передач посредством сцепления 26 коробки передач и передается на вторичный вал 16, тогда как в то же время электродвигатель 14 также совместно приводит в движение вторичный вал 16 посредством коробки 24 передач.
Альтернативно, двигатель 12 внутреннего сгорания может также соединяться с 1ой передачей путем смыкания сцепления 28 коробки передач, в случае чего сцепление 26 коробки передач размыкается.
Фиг. 23 затем показывает состояние с выключенным электрическим двигателем и приводящимся в движение только посредством двигателя 12 внутреннего сгорания.
Фиг.24 показывает состояние запуска, когда транспортное средство находится в электрическом режиме, но движется со скоростью свыше заранее определенного предела.
Эта предельная скорость может быть предельной скоростью, начиная с которой присутствует самый малый ход, или иначе может находиться ниже указанного самого малого хода. Однако на практике указанная предельная скорость может также быть выше, чем самый малый ход, по конструкционным причинам. В этом случае указанная скорость выбирается так, что движение на 1ой передаче все еще возможно.
В этой ситуации электродвигатель 14 приводит в движение вторичный вал 16 посредством 1ой передачи коробки 24 передач и в то же время маховик посредством сомкнутого сцепления 28 коробки передач. Сцепление 26 коробки передач размыкается, и крутящий момент не передается посредством коробки 22 передач. 2ая передача предварительно выбирается.
Однако в этом случае скорость транспортного средства так высока, что переключение на 2ую передачу также возможно, см. фиг. 25, и в процессе достаточно энергии и скорость вращения доступна для приведения маховика до желаемой минимальной скорости вращения, которая требуется для приведения в движение двигателя внутреннего сгорания на самоподдерживающейся скорости вращения.
В этом случае сцепление 26 коробки передач находится в режиме проскальзывания, а сцепление 28 коробки передач сомкнуто. Это позволяет потоку крутящего момента перенаправляться от коробки 24 передач к коробке 22 передач и достигать вторичного вала 16 путем повышения крутящего момента в сцеплении 26 коробки передач.
Этот ход, показанный со ссылкой на фиг. 25, можно конечно также использовать в блоке трансмиссии гибридного привода фиг. 1 с движением на низкой передаче, и более высокой передачи будет достаточно для приведения маховика к требуемой скорости вращения.
После завершения передачи крутящего момента 1ая передача разъединяется согласно фиг. 26, а оба сцепления 26, 28 коробки передач смыкаются. Не происходит передача крутящего момента посредством коробки 24 передач. Сцепление 38 все еще разомкнуто.
Сцепление 26 коробки передач затем входит в режим проскальзывания (см. фиг. 27), тогда как сцепление 28 коробки передач остается сомкнутым. Здесь маховик может приводиться к более высокой скорости вращения, и вторичный вал 16 может приводиться в движение посредством режима проскальзывания в сцеплении 26 коробки передач и, кроме того, посредством коробки 22 передач.
Так называемый импульсный старт затем происходит согласно фиг. 28 путем смыкания сцепления 38. Сцепление 26 коробки передач остается в режиме проскальзывания при этом запуске.
Фиг. 29 показывает состояние, когда двигатель 12 внутреннего сгорания запускается. Сцепление 26 коробки передач смыкается и снижает проскальзывание. Как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель передает крутящий момент посредством коробки 22 передач на вторичный вал 16.
Наконец, сцепление 28 коробки передач можно разомкнуть, и электродвигатель 14 можно выключить, см. фиг. 30.
Электродвигатель может, конечно, также соединяться как генератор для разгона или для целей восстановления при движении при помощи двигателя 12 внутреннего сгорания.
В варианте осуществления согласно фиг. 30 электродвигатель может соединяться посредством 1ой, 2ой, 3ей, 3ой или 7ой передачи. Соответствующие варианты конечно также доступны для предыдущих вариантов осуществления. В общем, следует подчеркнуть, что оба сцепления 26, 28 коробки передач могут быть разомкнуты, когда достаточно кинетической энергии доступно на маховике, и, таким образом, мощность электродвигателя 14 доступна только для вторичного привода и не направлена также на двигатель 12 внутреннего сгорания. В этом случае мощность электродвигателя 14 можно снизить. Альтернативно, когда запрашивается исходный запуск двигателя внутреннего сгорания, сцепление 26 или 28 коробки передач может также переключаться на режим проскальзывания, в зависимости от варианта осуществления. Таким образом, желаемый импульсный запуск возможен аналогичным образом.