УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИЛОВОГО АГРЕГАТА АВТОМОБИЛЯ С РАСПОЛОЖЕННЫМ ПОПЕРЕЧНО ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В ГИБРИДНЫЙ СИЛОВОЙ АГРЕГАТ

Заявляемая полезная модель относится к производству автомобилей с гибридным силовым агрегатом и может быть использована на станциях технического обслуживания при переоборудовании автомобилей с пробегом в гибрид /автомобиль, оснащенный двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем одновременно/.
Известно устройство для преобразования силового агрегата автомобиля с расположенным продольно двигателем внутреннего сгорания в гибридный силовой агрегат, содержащий мотор-генератор, механизм передачи крутящего момента, выполненный адаптированным для соединения вала мотор-генератора и карданного вала, аккумуляторную батарею и электронный блок управления /заявка US №2009/0223725 A1, м. кл. B60K 6/20, н. кл. 180/65.21, 2009/.
Устройство дает возможность электродвигателю работать в режиме вспомогательного мотора, автономного электрического мотора и генератора, однако оно не предназначено для силового агрегата автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания.
Известно устройство «Integrated Motor Assist» фирмы «HONDA» для преобразования силового агрегата автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания в гибридный силовой агрегат, где электродвигатель совмещен с муфтой сцепления и маховиком и расположен в картере сцепления /http://ru.wikipedia.org/wiki/Integrated_Motor_Assist/, но при этом увеличены габариты картера сцепления и силового агрегата.
Известна другая конструкция устройства для преобразования силового агрегата автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания в гибридный силовой агрегат «Hybrid Synergy Drive» фирмы «TOYOTA». Она предусматривает размещение электродвигателя в одном корпусе с коробкой передач и передачей крутящего момента на первичный вал этой коробки /http://ru.wikipedia.org/wiki/Hybrid_Synergy_Drive/. Такое решение значительно увеличивает корпус коробки передач.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемой полезной модели по наибольшему числу общих признаков выбрано устройство для преобразования силового агрегата автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания в гибридный силовой агрегат, содержащее электродвигатель, встроенный редуктор и ременную передачу, приспособленную для передачи крутящего момента на вторичный вал коробки передач силового агрегата /заявка EP №1232890 A2, м. кл. B60K 6/02, 2002/.
Недостаток этого устройства - значительные размеры электродвигателя, объединенного с редуктором, что является следствием передачи относительно большого крутящего момента непосредственно на вторичный вал коробки передач и исключения функции существующих зубчатых передач первичного и вторичного валов коробки передач при работе электродвигателя.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является уменьшение габаритных размеров устройства за счет использования коробки передач силового агрегата при работе электродвигателя.
Другой вид технического результата, получение которого может обеспечить заявляемая полезная модель по сравнению с наиболее близким аналогом, заключается в возможности передачи вращения от электродвигателя на двигатель внутреннего сгорания без движения автомобиля, а также в возможности использования гибридного силового агрегата в качестве стационарной электростанции.
Для достижения указанного технического результата при использовании признаков известного устройства для преобразования силового агрегата автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания в гибридный силовой агрегат, содержащего электродвигатель и механизм передачи крутящего момента с вала электродвигателя, в соответствии с заявляемой полезной моделью, механизм выполнен в виде ременной передачи, адаптированной для передачи крутящего момента на первичный вал коробки передач силового агрегата.
С целью снижения совокупного момента инерции первичного вала коробки передач силового агрегата в качестве электродвигателя использован вентильный электродвигатель с дисковым ротором.
Для удобства установки электродвигателя ременная передача размещена в кожухе.
С целью унификации предлагаемого устройства электродвигатель и ременная передача представляют собой единый модуль.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично изображено предлагаемое устройство в виде единого модуля, установленного вместе с силовым агрегатом.
Устройство для преобразования силового агрегата автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания в гибридный силовой агрегат содержит электродвигатель 1 с валом 2, на котором размещен шкив 3, и приводной ремень 4. Последний адаптирован для передачи крутящего момента на шкив 5, закрепленный на первичном валу 6 коробки передач 7 силового агрегата. Силовой агрегат автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания объединяет в единое целое трансмиссию и двигатель внутреннего сгорания 8, передающий вращение через муфту сцепления 9 на первичный вал 6, далее через одну из зубчатых передач 10 на вторичный вал 11, с него через главную передачу 12 на дифференциал 13 и ведущую ось 14 автомобиля. Корпус трансмиссии состоит из двух частей: половина корпуса 15, объединяющего картер сцепления 9 и главной передачи 12 с дифференциалом 13, и половина корпуса 16, вмещающего первичный вал 6 и вторичный вал 11 с зубчатыми передачами 10. Такими силовыми агрегатами оснащены преимущественно автомобили с передним приводом, реже центрально-моторные автомобили с задним приводом.
В качестве электродвигателя 1 может быть использован вентильный электродвигатель с дисковым ротором.
Ременная передача 3, 4, 5 может быть размещена в кожухе /на фиг. не показано/.
Электродвигатель 1 и ременная передача 3, 4, 5 представляют собой единый модуль 17.
Устройство для преобразования позволяет осуществлять гибридному силовому агрегату как минимум пять режимов работы с его использованием:
1. Работа в режиме привода колес только от электродвигателя.
2. Совместная работа двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя для привода колес.
3. Работа электродвигателя для привода двигателя внутреннего сгорания (режим стартера).
4. Работа двигателя внутреннего сгорания для привода электродвигателя (режим генератора электрического тока).
5. Работа устройства для преобразования в режиме рекуперативного торможения - передача вращения от колес на электродвигатель, который работает в режиме генерации электрического тока.
Гибридный силовой агрегат работает также как и силовой агрегат в режиме привода колес только от двигателя внутреннего сгорания 8, при этом он передает вращение на первичный вал 6 через муфту сцепления 9, далее через одну из зубчатых передач 10 на вторичный вал 11, с него через главную передачу 12 и дифференциал 13 на ведущую ось 14 автомобиля. В процессе работы вращение с первичного вала 6 также передается на вал 2 электродвигателя 1 через ременную передачу 3, 4, 5, но его обмотки в этом режиме отключены и он не влияет на передачу вращения с двигателя внутреннего сгорания на колеса.
С участием устройства для преобразования силового агрегата гибридный силовой агрегат работает следующим образом:
1. В режиме привода колес от электродвигателя 1 сцепление 9 размыкается, вращение вала 2 электродвигателя 1 передается посредством ременной передачи 3, 4, 5 на первичный вал 6, далее через одну из зубчатых передач 10 на вторичный вал 11, с него через главную передачу 12 и дифференциал 13 на ведущую ось 14 автомобиля.
2. В режиме совместного привода колес от электродвигателя 1 и двигателя внутреннего сгорания 8 вращение от обоих двигателей передается на первичный вал 6 аналогично их работе по отдельности, далее через одну из зубчатых передач 10 на вторичный вал 11, с него через главную передачу 12 и дифференциал 13 на ведущую ось 14 автомобиля.
3. В режиме работы электродвигателя 1 для запуска двигателя внутреннего сгорания 8 зубчатые передачи 10 с первичного вала 6 на вторичный вал 11 не задействованы. Вращение вала 2 электродвигателя 1 передается посредством ременной передачи 3, 4, 5 на первичный вал 6, далее через муфту сцепления 9 на двигатель внутреннего сгорания 8.
4. В режиме работы устройства для преобразования силового агрегата для генерации электрического тока зубчатые передачи 10 с первичного вала 6 на вторичный вал 11 не задействованы. Двигатель внутреннего сгорания 8 передает вращение на первичный вал 6 через муфту сцепления 9, далее вращение передается на вал 2 электродвигателя 1 посредством ременной передачи 3, 4, 5. Электродвигатель 1 в этом случае работает в режиме генератора электрического тока.
5. В режиме работы устройства для преобразования силового агрегата для рекуперативного торможения электродвигателем 1 вращение от ведущей оси 14 автомобиля передается через дифференциал 13 и главную передачу 12 на вторичный вал 11, с него через одну из зубчатых передач 10 на первичный вал 6, далее вращение передается на вал 2 электродвигателя 1 посредством ременной передачи 3, 4, 5. Электродвигатель 1 в этом случае работает в режиме генератора электрического тока. В этом режиме муфта сцепления 9 может быть включена или отключена.
Таким образом, заявляемая полезная модель уменьшает габариты устройства и устраняет другие недостатки наиболее близкого аналога.
Заявляемое техническое решение может быть реализовано промышленным способом в виде модуля для преобразования силового агрегата автомобиля с расположенным поперечно двигателем внутреннего сгорания в гибридный силовой агрегат и отвечает требованиям критерия «промышленная применимость».
Заявляемое техническое решение на настоящее время не известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям критерия «новизна».