Силовой агрегат транспортного средства
VEHICLE POWER UNIT

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к силовым агрегатам транспортных средств.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является гибридная трансмиссия для автотранспортного средства, патент РФ №2625689, В60К 6/48, В60К 6/547, F16H 37/04 пуб. 27.12.2014 г., содержащая основную механическую коробку передач, соединенную через сцепление с двигателем внутреннего сгорания и содержащую ведущий и ведомый (промежуточный) валы с шестернями, и предназначенная для передачи определенного заданного крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания на главную передачу и далее колеса транспортного средства, и содержащая электроприводное устройство, включающее систему управления, аккумуляторную батарею, электрическую машину, во-первых, имеющую одну из возможностей разъемного соединения с ведущим валом основной механической коробки передач через промежуточную шестерню и первую шестерню, установленную вхолостую на ведущем валу и имеющую возможность соединения с ним для передачи крутящего момента на него, во-вторых, имеющую другую из возможностей разъемного соединения с ведомым валом основной механической коробки передач через промежуточную шестерню, далее через первую шестерню, установленную вхолостую на ведущем валу, и далее через постоянно зацепленную с ней (с первой шестерней) вторую шестерню, установленную вхолостую на ведомом валу и имеющую возможность соединения с ним для передачи крутящего момента на него.
В основной механической коробке передач данной гибридной трансмиссии первая и вторая шестерни являются зубчатыми шестернями ее третьей передачи из шести возможных ее передач переднего хода.
Гибридная трансмиссия также содержит первое соединительное устройство, расположенное между электрической машиной электроприводного устройства и ведущим валом основной механической коробки передач, для управления соединением между электрической машиной и ведущим валом, а также содержит второе соединительное устройство, расположенное между электрической машиной электроприводного устройства и ведомым валом основной механической коробки передач, для управления соединением между электрической машиной и ведомым валом.
В гибридной трансмиссии первое соединительное устройство выполнено с возможностью осевого перемещения в зацепленное положение, в котором оно соединяет первую шестерню основной механической коробки передач с соответствующим ведущим валом для вращения, и в расцепленное положение, в котором оно разъединяет первую шестерню от соответствующего ведущего вала, причем второе соединительное устройство выполнено с возможностью осевого перемещения в зацепленное положение, в котором оно соединяет вторую шестерню основной механической коробки передач с соответствующим ведомым валом для вращения, и в расцепленное положение, в котором оно разъединяет вторую шестерню от соответствующего ведомого вала, причем, когда первое соединительное устройство находится в зацепленном положении - электрическая машина передает крутящий момент через промежуточную шестерню на первую шестерню и далее на ведущий вал, на котором установлена, а когда второе соединительное устройство находится в зацепленном положении, а первое соединительное устройство находится в это время в расцепленном положении, электрическая машина передает крутящий момент через промежуточную шестерню на первую шестерню, а с нее на вторую шестерню ведомого вала и далее на сам этот вал.
Электроприводное устройство гибридной трансмиссии дополнительно содержит вторую коробку передач (дополнительный механизм), расположенную между электрической машиной и промежуточной шестерней.
Недостатками данного технического решения гибридной трансмиссии для автотранспортного средства являются:
- сниженный суммарный коэффициент полезного действия кинематических соединений гибридной трансмиссии при «электрическом» и «гибридном» режимах, из-за наличия большого количества зубчатых пар в цепочке передачи крутящего момента от электроприводного устройства (включающего в себя электрическую машину и дополнительную вторую коробку передач), до одного из валов основной механической коробки передач, т.е. ведущего или ведомого, а именно, например, в режиме передачи крутящего момента от электроприводного устройства до ведущего вала (так и, наоборот, от ведущего вала к электроприводному устройству) - в генераторном режиме передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания), как самой короткой цепочке передачи крутящего момента, присутствует достаточно большое количество зубчатых пар, а именно, крутящий момент передается от электрической машины на зубчатые пары второй коробки передач, а далее на промежуточную шестерню основной механической коробки передач, и далее с этой шестерни на первую шестерню ведущего вала, тем более, еще большее количество зубчатых пар в цепочке передачи крутящего момента от электроприводного устройства до ведомого вала основной механической коробки передач (так и, наоборот, от ведомого вала к электроприводному устройству - в режиме рекуперации кинетической энергии от колес транспортного средства), как самой длинной цепочки передачи крутящего момента, присутствует достаточно еще большое количество зубчатых пар, а именно, крутящий момент передается от электрической машины на зубчатые пары второй коробки передач, а далее на промежуточную шестерню, с которой на первую шестерню ведущего вала основной механической коробки передач, и только с этой шестерни на вторую шестерню ведомого вала этой коробки;
- сниженный суммарный коэффициент полезного действия кинематических соединений гибридной трансмиссии при работе основной механической коробки передач в обычном режиме на одной из шести возможных передач переднего хода, из-за того, что промежуточная шестерня находится в постоянном зацеплении с первой шестерней ведущего вала этой коробки и шестерней второй коробки передач электрической машины - что добавляет дополнительные инерционные массы и уменьшает этим суммарный коэффициент полезного действия трансмиссии;
- отсутствие режима передачи заднего хода в гибридной трансмиссии при работе основной механической коробки передач в обычном режиме из-за конструктивной особенности - отсутствия шестерни заднего хода;
- недостаточная эффективность использования электроприводного устройства гибридной трансмиссии в коробке передач из-за отсутствия связи системы управления электроприводного устройства с системами управления двигателя внутреннего сгорания и коробки передач.
Техническим результатом заявляемого изобретения является: создание силового агрегата транспортного средства с увеличенным количеством режимов работы при одновременном увеличении суммарного коэффициента полезного действия его кинематических соединений и при одновременном повышении эффективности использования электроприводного устройства.
Задача, при решении которой достигается технический результат данного заявляемого изобретения силового агрегата транспортного средства, заключается в создании в нем возможности передавать крутящий момент на входной вал или выходной вал выполненной автоматизированной механической коробки передач непосредственно с ее промежуточной шестерни задней передачи, а так же, наоборот - в создании в нем возможности передавать крутящий момент с входного вала или выходного вала автоматизированной механической коробки передач непосредственно на ее промежуточную шестерню задней передачи, соединенную с электрической машиной электроприводного устройства, и одновременно в создании в нем (в агрегате) возможности эффективного управления передачей этого крутящего момента посредством эффективного использования систем управления двигателя внутреннего сгорания, автоматизированной механической коробки передач и электроприводного устройства, выполненных механотронными и взаимосвязанными, - что особенно актуально в режиме компенсации падения крутящего момента на ведомом вале автоматизированной механической коробки передач при переключении в ней передач с низшей на высшую.
Указанный технический результат достигается тем, что в силовом агрегате транспортного средства, включающим в себя двигатель внутреннего сгорания, автоматизированную механическую коробку передач с размещенными в ее корпусе, по меньшей мере, ведущем и ведомым валами с шестернями, и включающим в себя электроприводное устройство, которое содержит систему управления, аккумуляторную батарею, электрическую машину и дополнительный механизм, кинематически соединяющий электрическую машину с коробкой передач,
согласно изобретения, электрическая машина электроприводного устройства кинематически соединена через дополнительный механизм с промежуточной шестерней задней передачи автоматизированной механической коробки передач, а система управления этого электроприводного устройства выполнена механотронной, как и функционально взаимосвязанные с ней и между собой механотронные системы управления двигателя внутреннего сгорания и автоматизированной механической коробки передач, причем промежуточная шестерня задней передачи находится в постоянном зацеплении с ведущей и ведомой шестернями задней передачи соответственно ведущего и ведомого валов автоматизированной механической коробки передач, свободно расположенными на этих валах и выполненными с возможностью соединения с ними.
В частном случае, дополнительный механизм электроприводного устройства силового агрегата представляет многодисковую управляемую муфту.
В частном случае, ведущая и ведомая шестерни задней передачи автоматизированной механической коробки передач силового агрегата расположены соответственно на ее валах с возможностью свободного вращения относительно последних.
В частном случае, возможность соединения ведущей и ведомой шестерен задней передачи автоматизированной механической коробки передач силового агрегата с соответствующими ее ведущим и ведомым валами обеспечена соответственно первой и второй муфтами блокировки, расположенными на этих соответствующих валах.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предлагаемое решение имеет признаки, отсутствующие в известных решениях, а их использование в заявляемой совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет «изобретательский уровень» по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется на чертежах:
Фиг. 1. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в негибридном тяговом режиме только от двигателя внутреннего сгорания при включенной одной из передач (в частности - первой) переднего хода автоматизированной механической коробки передач;
Фиг. 2. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в негибридном тяговом режиме только от двигателя внутреннего сгорания и при включенной задней передаче автоматизированной механической коробки передач;
Фиг. 3. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в гибридном тяговом режиме и от двигателя внутреннего сгорания и от электрической машины электроприводного устройства;
Фиг. 4. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в негибридном тяговом режиме только от электрической машины электроприводного устройства (при неработающем двигателе внутреннего сгорания) при соединенной первой муфте блокировки с ведущей шестерней задней передачи ведущего вала коробки передач и не соединенной второй муфте блокировки с ведомой шестерней задней передачи ведомого вала коробки передач;
Фиг. 5. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в негибридном тяговом режиме только от электрической машины (при неработающем двигателе внутреннего сгорания) при не соединенной первой муфте блокировки с ведущей шестерней задней передачи ведущего вала коробки передач и соединенной второй муфте блокировки с ведомой шестерней задней передачи ведомого вала коробки передач;
Фиг. 6. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), как частный случай пятого режима, состояние в негибридном тяговом режиме только от электрической машины (при неработающем двигателе внутреннего сгорания), но с возможностью «режима запуска двигателя внутреннего сгорания в состоянии движения транспортного средства за счет электрической машины электроприводного устройства и используя энергию инерции движения транспортного средства»;
Фиг. 7. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в негибридном (или в гибридном - при работе силового агрегата транспортного средства от двигателя внутреннего сгорания и дополнительно от электрической машины) тяговом режиме от электрической машины, при котором во время переключении с низшей на высшую передачу в автоматизированной механической коробке передач происходит компенсации падения крутящего момента на ее ведомом вале;
Фиг. 8. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в пусковом режиме за счет использования электрической машины электроприводного устройства в качестве стартера двигателя внутреннего сгорания и в генераторном режиме за счет использования электрической машины электроприводного устройства в качестве генератора;
Фиг. 9. - силовой агрегат транспортного средства (блочная схема), состояние в режиме рекуперации кинетической энергии, при котором электрическая машина электроприводного устройства используется в качестве генератора при рекуперации кинетической энергии транспортного средства в электрическую;
Фиг. 10. - дополнительный механизм электроприводного устройства силового агрегата транспортного средства - представляющий, в частном случае исполнения, многодисковую управляемую муфту.
Силовой агрегат транспортного средства, включает в себя двигатель внутреннего сгорания 1, автоматизированную механическую коробку передач 2 с размещенными в ее корпусе 3 ведущем 4 и ведомым 5 валами с соответствующими шестернями 6 и 7 (парами шестерен) передних передач, и включающий в себя электроприводное устройство 8, которое содержит систему управления 9, аккумуляторную батарею 10, электрическую машину 11 и дополнительный механизм 12, кинематически соединяющий электрическую машину 11 с коробкой передач 2.
Электрическая машина 11 электроприводного устройства 8 кинематически соединена через дополнительный механизм 12 с промежуточной шестерней 13 задней передачи автоматизированной механической коробки передач 2, выполненной автоматизированной.
Система управления 9 электроприводного устройства 8, выполнена механотронной, также, как и функционально взаимосвязанные с ней и между собой, в частности, посредством коммуникационных связей «А» механотронная система управления 14 двигателя внутреннего сгорания 1 и механотронная система управления 15 автоматизированной механической коробки передач 2.
Характер выполнения упомянутых выше функциональных взаимосвязей между механотронными системами управления 9, 14, 15 силового агрегата зависит от конкретного схема-технического исполнения этих механотронных систем управления и выходит за пределы сущности заявляемого технического решения.
Промежуточная шестерня 13 задней передачи находится в постоянном зацеплении с ведущей 16 и ведомой 17 шестернями задней передачи соответственно ведущего 4 и ведомого 5 валов автоматизированной механической коробки передач 2, свободно расположенными на этих валах 4, 5 и выполненными с возможностью соединения с ними (с валами 4, 5).
В частном случае, дополнительный механизм 12 электроприводного устройства 8 силового агрегата представляет многодисковую управляемую муфту (см. фиг. 10).
В частном случае, ведущая 16 и ведомая 17 шестерни задней передачи автоматизированной механической коробки передач 2 силового агрегата расположены соответственно на ее валах 4 и 5 с возможностью свободного вращения относительно последних.
В частном случае, возможность соединения ведущей 16 и ведомой 17 шестерен задней передачи автоматизированной механической коробки передач 2 силового агрегата с соответствующими ее ведущим 4 и ведомым 5 валами обеспечена соответственно первой 18 и второй 19 муфтами блокировки, расположенными на этих соответствующих валах 4, 5.
Работа силового агрегата транспортного средства может происходить в следующих режимах.
Первый режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в негибридном тяговом режиме только от двигателя внутреннего сгорания 1, при выключенной задней передаче автоматизированной механической коробки передач 2 и отключенной от нее (от коробки 2) электрической машины 11 электроприводного устройства 8, а именно, когда дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «выключен», при включенной одной из передач переднего хода (в частности одной из пяти передач, а именно - первой) механической коробки передач 2.
При включенном сцеплении 20 в силовом агрегате (на фигурах режим включенного сцепления 20 графически показан как «X»), при выключенной задней передачи в автоматизированной механической коробке передач 2, а именно, когда первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2 в режим «выключена», т.е. первая муфта блокировки 18 не соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «выключена», т.е. вторая муфта блокировки 19 не соединена с ведомой 17 шестерней задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2, и включенной одной из передач переднего хода в ней (в частности - первой передачи), крутящий момент передается от двигателя внутреннего сгорания 1 на ведущий вал 4, а далее через одну из пар соответствующих шестерен 6 и 7 передних передач (а именно пару шестерен 6, 7 первой передачи), включенных одной из муфт «Б», на ведомый вал 5, а с закрепленной на нем без возможности поворота ведущей шестерни 21 главной передачи на ведомую шестерню 22 главной передачи, закрепленную на корпусе дифференциала 23, а с него через полуоси 24 на колеса 25 транспортного средства (передача крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания 1 в первом режиме (фиг. 1.) показана сплошной линией «В»).
Второй режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в негибридном тяговом режиме только от двигателя внутреннего сгорания 1, при включенной задней передаче автоматизированной механической коробки передач 2, и отключенной от нее (от коробки 2) электрической машины 11 электроприводного устройства 8, а именно, когда дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «выключен», при выключенных передачах переднего хода (в частности пяти передач) автоматизированной механической коробки передач 2.
При включенном сцеплении 20 в силовом агрегате, при включенной задней передачи в автоматизированной механической коробке передач 2, когда первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2, в режим «включена», т.е. первая муфта блокировки 18 соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «включена», т.е. вторая муфта блокировки 19 соединена с ведомой 17 шестерней задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2, крутящий момент передается от двигателя внутреннего сгорания 1 на ведущий вал 4, а далее через первую муфту блокировки 18 на ведущую шестерню 16 задней передачи, с нее на промежуточную шестерню 13 задней передачи, а с нее на ведомую шестерню 17 задней передачи, далее на вторую муфту блокировки 19, и затем на ведомый вал 5, а с закрепленной на нем без возможности поворота ведущей шестерни 21 главной передачи на ведомую шестерню 22 главной передачи, закрепленную на корпусе дифференциала 23, а с него через полуоси 24 на колеса 25 транспортного средства (передача крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания 1 во втором режиме (фиг. 2.) показана сплошной линией «Г»).
Третий режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в гибридном тяговом режиме и от двигателя внутреннего сгорания 1 и от электрической машины 11, при котором электрическая машина 11 электроприводного устройства 8 подключена к автоматизированной механической коробки передач 2, а именно, когда дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «включен» (на фигурах режим «включен» механизма 12 графически показан как «X»), т.е. механизм 12 соединяет электрическую машину 11 с промежуточной шестерней 13 задней передачи коробки передач 2, при этом первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2 в режим «выключена», т.е. первая муфта блокировки 18 не соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «включена», т.е. вторая муфта блокировки 19 соединена с ведомой шестерней 17 задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2.
При включенном сцеплении 20 в силовом агрегате и включенной одной из передач переднего хода в автоматизированной механической коробке передач 2, крутящий момент передается от двигателя внутреннего сгорания 1 на ведущий вал 4 коробки передач 2, а далее через одну из пар соответствующих шестерен 6 и 7 передних передач (в частности - первой передачи), включенной соответствующей муфтой «Б», на ведомый вал 5 (передача крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания 1 в третьем режиме (фиг. 3.) показана сплошной линией «Д»), а крутящий момент от электрической машины 11 электроприводного устройства 8 передается через дополнительный механизм 12 на промежуточную шестерню 13 задней передачи коробки передач 2, а с нее на ведомую шестерню 17 задней передачи, с которой через вторую муфту блокировки 19 передается также на ведомый вал 5, складываясь с крутящим моментом от двигателя внутреннего сгорания 1 в суммарный общий крутящий момент, передающийся далее с закрепленной на ведомом валу 5 без возможности поворота ведущей шестерни 21 главной передачи на ведомую шестерню 22 главной передачи, закрепленную на корпусе дифференциала 23, а с него через полуоси 24 на колеса 25 транспортного средства (передача крутящего момента от электрической машины 11 в третьем режиме (фиг. 3.) показана сплошной линией «Е»).
Четвертый режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в негибридном тяговом режиме только от электрической машины 11 электроприводного устройства 8 (при неработающем двигателе внутреннего сгорания 1), при котором электрическая машина 11 устройства 8 подключена к автоматизированной механической коробке передач 2, а именно, дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «включен», т.е. механизм 12 соединяет электрическую машину 11 с промежуточной шестерней 13 задней передачи коробки передач 2, при этом первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2 в режим «включена», т.е. первая муфта блокировки 18 соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «выключена», т.е. вторая муфта блокировки 19 не соединена с ведомой шестерней 17 задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2.
При выключенном сцеплении 20 и неработающем двигателе внутреннего сгорания 1 в силовом агрегате, крутящий момент от электрической машины 11 электроприводного устройства 8 передается через дополнительный механизм 12 на промежуточную шестерню 13 задней передачи автоматизированной механической коробки передач 2, а с нее на ведущую шестерню 16 задней передачи, с которой через первую муфту блокировки 18 передается на ведущий вал 4, а далее через одну из пар соответствующих шестерен 6 и 7 передних передач (в частности - первой передачи), включенной соответствующей муфтой «Б», на ведомый вал 5, а с закрепленной на нем без возможности поворота ведущей шестерни 21 главной передачи на ведомую шестерню 22 главной передачи, закрепленную на корпусе дифференциала 23, а с него через полуоси 24 на колеса 25 транспортного средства. Данный режим может использоваться при движении транспортного средства полностью в электрическом режиме вперед или назад, движение назад обеспечивается за счет изменения направления вращения электрической машины 11 (передача крутящего момента от электрической машины 11 в четвертом режиме (фиг. 4.) показана сплошной линией «Ж»).
Пятый режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в негибридном тяговом режиме только от электрической машины 11 (при неработающем двигателе внутреннего сгорания 1), при котором электрическая машина 11 электроприводного устройства 8 подключена к автоматизированной механической коробке передач 2, а именно, дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «включен», т.е. механизм 12 соединяет электрическую машину 11 с промежуточной шестерней 13 задней передачи коробки передач 2, при этом первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2, в режим «выключена», т.е. первая муфта блокировки 18 не соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «включена», т.е. вторая муфта блокировки 19 соединена с ведомой шестерней 17 задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2.
При включенном сцеплении 20 и неработающем двигателе внутреннего сгорания 1 в силовом агрегате, крутящий момент от электрической машины 11 электроприводного устройства 8 передается через дополнительный механизм 12 на промежуточную шестерню 13 задней передачи автоматизированной механической коробки передач 2, а с нее на ведомую шестерню 17 задней передачи, с которой через вторую муфту блокировки 19 передается на ведомый вал 5, а с закрепленной на нем без возможности поворота ведущей шестерни 21 главной передачи на ведомую шестерню 22 главной передачи, закрепленную на корпусе дифференциала 23, а с него через полуоси 24 на колеса 25 транспортного средства (передача крутящего момента от электрической машины 11 в пятом режиме (фиг. 5.) показана сплошной линией «З»).
Данный режим может использоваться либо при движении транспортного средства полностью в электрическом режиме (вперед или назад, движение назад обеспечивается за счет изменения направления вращения электрической машины 11), либо во время компенсации падения крутящего момента на ведомом вале 5 автоматизированной механической коробки передач 2 при переключении с низшей на высшую передачу - как частный случай этого режима (передача крутящего момента от электрической машины 11).
Шестой режим (как частный случай пятого режима).
Работа силового агрегата транспортного средства при тех же установках, что и в предыдущем пятом режиме, т.е. в негибридном тяговом режиме, также, только от электрической машины 11 (при неработающем двигателе внутреннего сгорания 1), при котором крутящий момент от электрической машины 11 электроприводного устройства 8 передается через дополнительный механизм 12 на промежуточную шестерню 13 задней передачи автоматизированной механической коробки передач 2, а с нее на ведомую шестерню 17 задней передачи, с которой через вторую муфту блокировки 19 передается на ведомый вал 5, а с закрепленной на нем без возможности поворота ведущей шестерни 21 главной передачи на ведомую шестерню 22 главной передачи, закрепленную на корпусе дифференциала 23, а с него через полуоси 24 на колеса 25 транспортного средства (передача крутящего момента от электрической машины 11 к дифференциалу 23 в шестом режиме (фиг. 6.) показана сплошной линией «И»), - но с возможностью другого (шестого) режима «режима запуска двигателя внутреннего сгорания 1 в состоянии движения транспортного средства за счет электрической машины 11 электроприводного устройства 8 и используя энергию инерции движения транспортного средства», путем включения соответствующей одной из передач переднего хода (в частности одной из пяти передач, например пятой, как показано на фиг. 6) в автоматизированной механической коробке передач 2 и путем включения сцепления 20, (передача крутящего момента от дифференциала 23 к двигателю внутреннего сгорания 1 в шестом режиме (фиг. 6.) показана пунктирной линией «К»).
Седьмой режим (как частный случай пятого и третьего режима).
Работа силового агрегата транспортного средства в негибридном (или в гибридном - при работе силового агрегата транспортного средства от двигателя внутреннего сгорания 1 и дополнительно от электрической машины 11) в тяговом режиме от электрической машины 11, при котором во время переключении с низшей на высшую передачу в автоматизированной механической коробке передач 2 происходит компенсации падения крутящего момента на ее ведомом вале 5, а сцепление 20 на это время отключает двигатель внутреннего сгорания 1.
При переключении с низшей на высшую передачу в автоматизированной коробке передач 2, при работающем двигателе внутреннего сгорания 1 (или как в третьем гибридном тяговом режиме - работе силового агрегата транспортного средства от двигателя внутреннего сгорания 1 и дополнительно от электрической машины 11), посредством функционально взаимосвязанных между собой механотронных систем управления 14, 15, 9 соответственно двигателя внутреннего сгорания 1, коробки передач 2 и электроприводного устройства 8, выключается сцепление 20 и отключается посредством муфты «Б» низшая передача переднего хода коробки передач 2, например, осуществляемая через пару 6 и 7 шестерен первая передача переднего хода (передача крутящего момента при включенной первой передачи переднего хода от двигателя внутреннего сгорания 1 к ведущему валу 4 коробки 2 в седьмом режиме (фиг. 7.) показана пунктирной линией «Л»), и на это время, подключается электрическая машина 11 устройства 8 (или она уже подключена - как в третьем гибридном тяговом режиме - работе силового агрегата транспортного средства от двигателя внутреннего сгорания 1 и дополнительно от электрической машины 11) к автоматизированной механической коробке передач 2, а именно, дополнительный механизм 12 переводится в режим «включен», т.е. механизм 12 соединяет электрическую машину 11 с промежуточной шестерней 13 задней передачи коробки передач 2, при этом первая муфта блокировки 18 переводится в режим «выключена», т.е. первая муфта блокировки 18 не соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переводится в режим «включена», т.е. вторая муфта блокировки 19 соединена с ведомой 17 шестерней задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2, - что позволяет поддерживать подачу определенного заданного крутящего момента на ведомом вале 5 в период времени пока происходит выключение низшей передачи, выбор следующей передачи и включение высшей передачи, в частности второй, в коробке передач 2 (передача крутящего момента от электрической машины 11 к ведомому 5 и далее к дифференциалу 23 в седьмом режиме (фиг. 7.) показана сплошной линией «М», а передача крутящего момента при включенной второй передачи переднего хода от двигателя внутреннего сгорания 1 к ведущему валу 4 коробки 2 в седьмом режиме (фиг. 7.) показана пунктирной линией «Н»). В совокупности, это позволяет избежать «временного провала крутящего момента» на колесах 25 транспортного средства и повысить комфорт при разгоне с переключением передач в коробки передач 2. Восьмой режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в пусковом режиме за счет использования электрической машины 11 электроприводного устройства 8 в качестве стартера двигателя внутреннего сгорания 1, при котором последняя (электрическая машина 11) подключена к автоматизированной механической коробке передач 2, а именно, дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «включен», т.е. механизм 12 соединяет электрическую машину 11 с промежуточной шестерней 13 задней передачи коробки передач 2, при этом первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2 в режим «включена», т.е. первая муфта блокировки 18 соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «выключена», т.е. вторая муфта блокировки 19 не соединена с ведомой шестерней 17 задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2.
При включенном сцеплении 20 в силовом агрегате, крутящий момент от электрической машины 11 электроприводного устройства 8 передается через дополнительный механизм 12 на промежуточную шестерню 13 задней передачи автоматизированной механической коробки передач 2, а с нее на ведущую шестерню 16 задней передачи, с которой через первую муфту блокировки 18 передается на ведущий вал 4, а далее через сцепление 20 передается на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания 1 запуская его (передача крутящего момента от электрической машины 11 к двигателю внутреннего сгорания 1 в восьмом режиме (фиг. 8.) показана сплошной линией «О» со стрелками «вправо»). Девятый режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в генераторном режиме за счет использования электрической машины 11 электроприводного устройства 8 в качестве генератора, при котором электрическая машина 11 подключена к автоматизированной механической коробке передач 2, а именно, дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «включен», т.е. механизм 12 соединяет электрическую машину 11 с промежуточной шестерней 13 задней передачи коробки передач 2, при этом первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2 в режим «включена», т.е. первая муфта блокировки 18 соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «выключена», т.е. вторая муфта блокировки 19 не соединена с ведомой шестерней 17 задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2.
При работающем двигателе внутреннего сгорания 1 в силовом агрегате, после включения сцепления 20, крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 20 передается на ведущий вал 4 автоматизированной механической коробки передач 2, а с него через первую муфту блокировки 18 на ведущую шестерню 16 задней передачи, далее на промежуточную шестерню 13 задней передачи, с которой через дополнительный механизм 12 на электрическую машину 11 устройства 8, которая в данном режиме функционирует в качестве генератора электрического тока для подзарядки аккумулятора транспортного средства (передача крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания 1 к электрической машине 11 в девятом режиме (фиг. 8.) показана сплошной линией «О» со стрелками «влево»).
Десятый режим.
Работа силового агрегата транспортного средства в режиме рекуперации кинетической энергии, при котором электрическая машина 11 электроприводного устройства 8 подключается к автоматизированной механической коробке передач 2 через ее ведомый вал 5 и принимает крутящий момент от колес 25 транспортного средства, функционируя в качестве генератора электрического тока для подзарядки его аккумулятора, причем, в данном режиме момент сопротивления электрической машины 11 приводит к торможению колес 25 транспортного средства, а значит, может быть использован в качестве дополнительного средства при торможении.
В режиме рекуперации кинетической энергии электрическая машина 11 электроприводного устройства 8 подключена к автоматизированной механической коробке передач 2, а именно, дополнительный механизм 12 с помощью механотронной системы управления 9 устройства 8 переведен в режим «включен», т.е. механизм 12 соединяет электрическую машину 11 с промежуточной шестерней 13 задней передачи коробки передач 2, при этом первая муфта блокировки 18 переведена механотронной системой управления 15 коробки передач 2 в режим «выключена», т.е. первая муфта блокировки 18 не соединена с ведущей шестерней 16 задней передачи ведущего вала 4 коробки передач 2, а вторая муфта блокировки 19 переведена этой же системой управления 15 в режим «включена», т.е. вторая муфта блокировки 19 соединена с ведомой шестерней 17 задней передачи ведомого 5 вала коробки передач 2.
При торможении транспортного средства крутящий момент от колес 25 через полуоси 24 передается на дифференциал 23, а с его ведомой шестерни 22 главной передачи на ее ведущую шестерню 21, закрепленную без возможности поворота на ведомом вале 5 автоматизированной механической коробки передач 2, с которого передается на вторую муфту блокировки 19, с нее на ведомую шестерню 17 задней передачи, а с нее на промежуточную шестерню 13 задней передачи, с которой через дополнительный механизм 12 на электрическую машину 11 устройства 8, которая и рекуперирует кинетическую энергию в электрическую (передача крутящего момента от колес 25 к электрической машине 11 в десятом режиме (фиг. 9.) показана сплошной линией «П»).
За счет того, что в предложенном техническом решении силового агрегата транспортного средства, электрическая машина электроприводного устройства кинематически соединена через дополнительный механизм с промежуточной шестерней задней передачи автоматизированной механической коробки передач, а система управления этого электроприводного устройства, выполнена механотронной, как и функционально взаимосвязанные с ней и между собой механотронные системы управления двигателя внутреннего сгорания и автоматизированной механической коробки передач, и за счет того промежуточная шестерня задней передачи находится в постоянном зацеплении с ведущей и ведомой шестернями задней передачи соответственно ведущего и ведомого валов автоматизированной механической коробки передач, свободно расположенными на этих валах и выполненными с возможностью соединения с ними, технический результат, заключающийся в создании силового агрегата транспортного средства с увеличенным количеством режимов работы при одновременном увеличении суммарного коэффициента полезного действия его кинематических соединений и при одновременном повышении эффективности использования электроприводного устройства, в заявляемом изобретении достигается.