Гибридный силовой агрегат с коробкой передач и способ управления таким гибридным приводным агрегатом

Изобретение относится к гибридному транспортному средству. Гибридный силовой агрегат содержит двигатель внутреннего сгорания; коробку передач; первую и вторую планетарную передачу; первую и вторую электрическую машину; первую, вторую, третью и четвертую зубчатую пару; промежуточный вал, расположенный между первой и второй планетарными передачами и выходным валом. Второе водило планетарного колеса второй планетарной передачи соединено со вторым вторичным валом. Входной вал непосредственно соединен с первым водилом планетарного колеса первой планетарной передачи и вращает указанное первое водило планетарного колеса. Промежуточный вал соединен с выходным валом с помощью пятой зубчатой пары. Происходит непрерывная передача крутящего момента в момент переключения передач. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область и уровень техники

Настоящее изобретение относится к гибридному силовому агрегату согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Изобретение относится также к транспортному средству, обеспеченному таким гибридным силовым агрегатом согласно ограничительной части пункта 13 формулы изобретения, способу управления гибридным силовым агрегатом согласно ограничительной части пункта 14 формулы изобретения, компьютерной программе для управления таким гибридным силовым агрегатом согласно ограничительной части пункта 27 формулы изобретения и компьютерному программному продукту, содержащему программный код, согласно ограничительной части пункта 28 формулы изобретения.

Гибридные транспортные средства могут приводиться в движение основным средством для приведения в движение, которое может представлять собой двигатель внутреннего сгорания, и вспомогательным средством для приведения в движение, которое может представлять собой электрическую машину. Электрическая машина будет оборудована по меньшей мере одним накопителем энергии, например, электрохимическим накопителем для электрической энергии, и регулирующим оборудованием для регулирования потока электрической энергии между накопителем энергии и электрической машиной. Электрическая машина может, таким образом, попеременно служить в качестве двигателя и генератора в зависимости от рабочего состояния транспортного средства. Когда транспортное средство тормозится, электрическая машина будет генерировать электрическую энергию, которая идет в накопитель энергии. Это обычно называется рекуперативным торможением, при котором транспортное средство тормозится с помощью электрической машины и двигателя внутреннего сгорания. Накопленная электрическая энергия будет впоследствии использоваться для работы транспортного средства.

Планетарная передача обычно содержит три компонента, выполненных с возможностью вращения относительно друг друга, а именно солнечное колесо, водило планетарного колеса и кольцевую передачу. Знание количества зубьев, которое имеют солнечное колесо и кольцевая передача, обеспечивает возможность определения скоростей взаимного вращения трех компонентов во время работы. Один из компонентов планетарной передачи может быть соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Этот компонент планетарной передачи будет в связи с этим вращаться со скоростью, соответствующей скорости выходного вала двигателя. Второй компонент планетарной передачи может быть соединен с входным валом коробки передач. Этот компонент планетарной передачи будет в связи с этим вращаться с той же скоростью, что и входной вал коробки передач. Третий компонент планетарной передачи соединен с ротором электрической машины для достижения гибридной работы. Этот компонент планетарной передачи будет в связи с этим вращаться с той же скоростью, что и ротор электрической машины, если они непосредственно соединены друг с другом. Альтернативно электрическая машина может быть соединена с третьим компонентом планетарной передачи с помощью трансмиссии, которая имеет передаточное отношение, и в этом случае они могут вращаться с различными скоростями. Скорость и/или крутящий момент электрических машин может регулироваться бесступенчато. В рабочих ситуациях, где требуемая скорость и/или крутящий момент должны сообщаться входному валу коробки передач, блок управления будет использовать знание скорости двигателя внутреннего сгорания для вычисления скорости, с которой третий компонент необходимо приводить в движение, чтобы заставлять входной вал коробки передач вращаться с требуемой скоростью. Блок управления будет активировать электрическую машину для сообщения вычисленной скорости третьему компоненту и, следовательно, требуемой скорости входному валу коробки передач.

В зависимости от конфигурации коробки передач, соединенной с планетарной передачей, может быть возможно предотвращение прерывания крутящего момента между ступенями передачи, но в коробке передач часто требуются отдельные и сложные устройства для исключения или уменьшения прерывания крутящего момента так, чтобы достигать ощущения бесступенчатого переключения передач.

Соединение выходного вала двигателя внутреннего сгорания, ротора электрической машины и входного вала коробки передач с планетарной передачей обеспечивает возможность обходиться без традиционного механизма сцепления. Во время ускорения транспортного средства увеличенный крутящий момент следует передавать от двигателя внутреннего сгорания и электрической машины коробке передач и оттуда ведущим колесам транспортного средства. Так как и двигатель внутреннего сгорания, и электрическая машина соединены с планетарной передачей, максимально возможный крутящий момент, передаваемый ими, будет ограничен тем из их наибольших крутящих моментов, который меньше, чем другой, с учетом передаточного отношения между ними. В ситуациях, где наибольший крутящий момент электрической машины меньше, чем наибольший крутящий момент двигателя внутреннего сгорания с учетом передаточного отношения между ними, электрическая машина будет не способна генерировать достаточный реактивный крутящий момент к планетарной передаче, в результате чего двигатель внутреннего сгорания будет не способен передавать его наибольший крутящий момент коробке передач и оттуда ведущим колесам транспортного средства. Наибольший крутящий момент, передаваемый коробке передач, таким образом, ограничен мощностью электрической машины. Это также обозначено так называемым уравнением планетарного ряда.

Использование традиционного сцепления, которое отсоединяет входной вал коробки передач от двигателя внутреннего сгорания во время процессов переключения передач в коробке передач, включает в себя недостатки, например, нагрев дисков сцепления, приводящий к износу дисков сцепления и большему потреблению топлива. Более того, традиционный механизм сцепления является относительно тяжелым и дорогостоящим. Он также занимает относительно большое количество пространства в транспортном средстве.

Пространство, доступное для устройства для приведения в движение в транспортном средстве, часто ограничено. Если устройство для приведения в движение содержит множество компонентов, например, двигатель внутреннего сгорания, электрическую машину, коробку передач и планетарную передачу, конфигурация должна быть компактной. Если должны быть включены дополнительные компоненты, например, рекуперативное тормозное устройство, потребность в компактной конфигурации компонентов устройства для приведения в движение будет еще больше. В то же время размеры этих компонентов должны быть такими, чтобы позволять им поглощать необходимые силы и крутящие моменты.

Определенные типы транспортных средств, в особенности тяжелые грузовики и автобусы, требуют большого количества ступеней передачи. Это увеличивает количество компонентов в коробке передач, которой также следует придавать размер, чтобы она была способна поглощать большие силы и крутящие моменты, которые возникают в таких тяжелых транспортных средствах, тем самым увеличивая ее размер и вес.

Компонентам устройства для приведения в движение также требуется иметь высокую надежность и высокую эксплуатационную безопасность. В случаях, где коробка передач содержит дисковые сцепления, они подвержены износу, что влияет на их надежность и срок службы.

Во время рекуперативного торможения кинетическая энергия преобразуется в электрическую энергию, которая идет в накопитель энергии, например, аккумуляторы. Фактором, который влияет на срок службы накопителя энергии, является его количество циклов подачи тока к и поглощения тока от электрических машин. Чем более многочисленны циклы, тем короче срок службы накопителя энергии.

При определенных рабочих условиях желательно выключать двигатель внутреннего сгорания с целью экономии топлива и с целью предотвращения охлаждения его системы последующей обработки выхлопных газов. Транспортное средство будет в этом случае продвигаться с помощью электрической машины. Когда в гибридном силовом агрегате требуется увеличение крутящего момента, или накопитель энергии требует зарядки, двигатель внутреннего сгорания следует запускать быстро и эффективно.

Документ EP 1126987 B1 относится к коробке передач с двойными планетарными передачами. Солнечное колесо каждой планетарной передачи соединено с электрической машиной, а кольцевые передачи планетарных передач соединены друг с другом. Водила планетарного колеса каждой планетарной передачи соединены с несколькими парами передач таким образом, чтобы обеспечивать неограниченное количество ступеней передачи. Другое описание, EP 1280677 B1, относится также к тому, как планетарные передачи могут охватываться ступенью передачи, обеспеченной на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.

Документ US 20050227803 A1 относится к трансмиссии транспортного средства с двумя электрическими машинами, которые соединены с соответственными солнечными колесами двух планетарных передач. Планетарные передачи имеют общее водило планетарного колеса, соединенное с входным валом трансмиссии.

Документ WO 2008/046185 A1 относится к гибридной трансмиссии с двумя планетарными передачами, в результате чего электрическая машина соединена с одной из планетарных передач, а двойное сцепление взаимодействует с другой планетарной передачей. Две планетарные передачи также взаимодействуют друг с другом с помощью трансмиссии с зубчатыми колесами.

Сущность изобретения

Несмотря на известные решения в этой области, существует необходимость дополнительной разработки гибридного силового агрегата и способа управления таким гибридным силовым агрегатом для того, чтобы осуществлять переключения передач без прерываний крутящего момента и достигать оптимальной рекуперации торможения.

Задача изобретения заключается в создании нового и предпочтительного гибридного силового агрегата, который обеспечивает возможность переключения передач без прерываний крутящего момента и достигает оптимальной рекуперации торможения.

Другая задача изобретения заключается в создании нового и предпочтительного способа управления гибридным силовым агрегатом.

Дополнительная задача изобретения заключается в создании новой и предпочтительной компьютерной программы для управления гибридным силовым агрегатом.

Эти задачи решаются с помощью гибридного силового агрегата, обозначенного во введении, который отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Они также решаются с помощью транспортного средства, обозначенного во введении, которое отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 13 формулы изобретения.

Они также решаются с помощью способа, обозначенного во введении, который отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 14 формулы изобретения.

Они также решаются с помощью компьютерной программы для управления гибридным силовым агрегатом, которая отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 27 формулы изобретения.

Они также решаются с помощью компьютерного программного продукта для управления гибридным силовым агрегатом, который отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 28 формулы изобретения.

Гибридный силовой агрегат согласно изобретению обеспечивает возможность эффективных и надежных переключений передач без прерываний крутящего момента. Гибридный силовой агрегат содержит двигатель внутреннего сгорания; коробку передач с входным и выходным валом; первую планетарную передачу, соединенную с входным валом; вторую планетарную передачу, соединенную с первой планетарной передачей; первую электрическую машину, соединенную с первой планетарной передачей; вторую электрическую машину, соединенную со второй планетарной передачей; первую зубчатую пару и третью зубчатую пару, которые расположены между первой планетарной передачей и выходным валом; и вторую зубчатую пару и четвертую зубчатую пару, которые расположены между второй планетарной передачей и выходным валом. Гибридный силовой агрегат дополнительно содержит промежуточный вал, расположенный между соответственными первой и второй планетарными передачами и выходным валом. Промежуточный вал соединен с выходным валом с помощью пятой зубчатой пары.

В одном варианте выполнения первый вторичный вал соединен с первой планетарной передачей; второй вторичный вал соединен со второй планетарной передачей; первая и третья зубчатые пары расположены на первом вторичном валу и промежуточном валу; и вторая и четвертая зубчатые пары расположены на втором вторичном валу и промежуточном валу.

Соединение первого водила планетарного колеса первой планетарной передачи со вторым солнечным колесом второй планетарной передачи, первого солнечного колеса первой планетарной передачи с первым вторичным валом и второго водила планетарного колеса второй планетарной передачи со вторым вторичным валом приводит к трансмиссии, которая переключает передачу без прерываний крутящего момента.

Входной вал предпочтительно соединен с первым водилом планетарного колеса.

В одном варианте выполнения между первым вторичным валом и выходным валом обеспечен механизм сцепления.

Коробка передач предпочтительно обеспечена несколькими зубчатыми парами, которые содержат зубчатые колеса, которые могут быть механически закреплены с и отсоединены от промежуточного вала, что приводит к нескольким фиксированным ступеням передачи, которые могут переключаться без прерываний крутящего момента. Зубчатые колеса, закрепляемые с промежуточным валом, также приводят к компактной конфигурации с высокой надежностью и высокой эксплуатационной безопасностью. Альтернативно шестерни, которые образуют часть зубчатых пар, могут быть выполнены с возможностью быть закрепляемыми с и отсоединяемыми от первого или второго вторичного вала.

Каждая из зубчатых пар будет иметь передаточное отношение, адаптированное к требуемым рабочим характеристикам транспортного средства. Преимущественно зубчатая пара с наивысшим отношением относительно других пар будет соединяться при включении низшей передачи.

В одном варианте выполнения первая зубчатая пара содержит первую шестерню, которая прочно прикреплена к первому вторичному валу и находится во взаимном зацеплении с первым зубчатым колесом, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала. Третья зубчатая пара содержит третью шестерню, которая прочно прикреплена к первому вторичному валу и находится во взаимном зацеплении с третьим зубчатым колесом, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала.

Вторая зубчатая пара содержит вторую шестерню, которая прочно прикреплена ко второму вторичному валу и находится во взаимном зацеплении со вторым зубчатым колесом, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала. Четвертая зубчатая пара содержит четвертую шестерню, которая прочно прикреплена ко второму вторичному валу и находится во взаимном зацеплении с четвертым зубчатым колесом, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала.

В одном варианте выполнения пятая зубчатая пара содержит элемент переключения передач, выполненный с возможностью быть отсоединяемым от промежуточного вала с помощью пятого элемента сцепления. Преимущественно элемент переключения передач будет представлять собой пятое зубчатое колесо в зацеплении с шестым зубчатым колесом, которое прочно прикреплено к выходному валу.

В одном варианте выполнения первый ротор первой электрической машины соединен с первой кольцевой передачей первой планетарной передачи, а второй ротор второй электрической машины соединен со второй кольцевой передачей второй планетарной передачи.

Электрические машины, соединенные с планетарными передачами, могут генерировать ток или сообщать крутящий момент в зависимости от требуемых рабочих состояний. В определенных рабочих ситуациях они также могут обеспечивать друг друга током.

Коробка передач согласно изобретению избегает традиционных скользящих сцеплений между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач.

Механизм закрепления обеспечен для прочного соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с корпусом коробки передач, таким образом, также закрепления первого водила планетарного колеса с корпусом коробки передач. Этот механизм закрепления, прочно закрепляющий выходной вал двигателя и первое водило планетарного колеса с корпусом коробки передач, делает коробку передач и, следовательно, транспортное средство пригодными для приведения в движение электрическими машинами. Электрические машины, таким образом, передают крутящий момент к выходному валу коробки передач.

Первый блок сцепления и второй блок сцепления обеспечены между водилом планетарного колеса и солнечным колесом каждой планетарной передачи. Цель этих блоков сцепления заключается в прочном закреплении каждого водила планетарного колеса с соответственным солнечным колесом. При соединении водила планетарного колеса и солнечного колеса друг с другом мощность от двигателя внутреннего сгорания будет проходить через водило планетарного колеса, блок сцепления, солнечное колесо и оттуда к коробке передач, в результате чего планетарные колеса не поглощают крутящий момент. Это дает возможность размерам планетарных колес быть подходящими исключительно для крутящего момента электрической машины вместо крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, давая возможность этим колесам иметь меньшие размеры. Результат представляет собой устройство для приведения в движение согласно изобретению, которое имеет компактную конфигурацию, низкий вес и низкую стоимость изготовления.

Блоки сцепления и механизмы закрепления предпочтительно содержат кольцевую муфту, которая перемещается аксиально между соединенным и отсоединенным положениями. Муфта окружает вращающиеся компоненты коробки передач по существу концентрически и перемещается между соединенным и отсоединенным положениями с помощью элемента мощности. Результат представляет собой компактную конфигурацию с низким весом и низкой стоимостью изготовления.

Для того, чтобы использовать соответственные первый и второй блоки сцепления для соединения вместе солнечного колеса и водила планетарного колеса соответственной планетарной передачи, двигатель внутреннего сгорания и/или первая электрическая машина и/или вторая электрическая машина приводятся в действие таким образом, что между солнечным колесом и водилом планетарного колеса достигается синхронная скорость вращения, в результате чего блок сцепления перемещается так, что солнечное колесо и водило планетарного колеса становятся механически соединенными друг с другом.

Для разъединения солнечного колеса и водила планетарного колеса соответственной планетарной передачи первая и/или вторая электрические машины приводятся в действие таким образом, что в планетарной передаче возникает баланс крутящего момента. При достижении баланса крутящего момента блок сцепления перемещается таким образом, что солнечное колесо и водило планетарного колеса больше не являются механически соединенными друг с другом.

Баланс крутящего момента означает состояние, при котором на кольцевую передачу, которая является частью соответственной планетарной передачи, воздействует крутящий момент, который соответствует произведению крутящего момента, воздействующего на водило планетарного колеса планетарной передачи, и передаточного отношения планетарной передачи, при этом в то же время на солнечное колесо планетарной передачи воздействует крутящий момент, соответствующий произведению крутящего момента, воздействующего на водило планетарного колеса, и передаточного отношения планетарной передачи. В ситуации, где две из составных частей планетарной передачи (солнечное колесо, кольцевая передача и водило планетарного колеса) соединены вместе с помощью блока сцепления, этот блок сцепления не будет передавать крутящий момент между частями планетарной передачи, когда имеется баланс крутящего момента. Блок сцепления, таким образом, может легко перемещаться, и составные части планетарной передачи могут легко разъединяться.

Способ согласно изобретению обеспечивает эффективный и надежный путь управления гибридным силовым агрегатом, который содержит двигатель внутреннего сгорания; коробку передач с входным и выходным валом; первую планетарную передачу, соединенную с входным валом; вторую планетарную передачу, соединенную с первой планетарной передачей; первую электрическую машину, соединенную с первой планетарной передачей; вторую электрическую машину, соединенную со второй планетарной передачей; первую зубчатую пару и третью зубчатую пару, которые расположены между первой планетарной передачей и выходным валом; и вторую зубчатую пару и четвертую зубчатую пару, которые расположены между второй планетарной передачей и выходным валом. Соединение первой или третьей зубчатой пары, соединение второй или четвертой зубчатой пары, соединение пятой зубчатой пары с промежуточным валом так, что промежуточный вал соединяется с выходным валом, и включение передачи путем соединения вместе двух вращаемых компонентов (28, 32, 51) второй планетарной передачи (12) является эффективным и надежным путем осуществления включения передачи.

Этапы соединения первой или третьей зубчатой пары, соединения второй или четвертой зубчатой пары и соединения пятой зубчатой пары с промежуточным валом могут выполняться в любой требуемой последовательности или параллельно.

В одном варианте выполнения два вращаемых компонента второй планетарной передачи содержат второе солнечное колесо и второе водило планетарного колеса, и в этом случае двигатель внутреннего сгорания приводится в действие таким образом, что между вторым солнечным колесом и вторым водилом планетарного колеса достигается синхронная скорость вращения с последующим перемещением второго блока сцепления с возможностью закрепления второго солнечного колеса и второго водила планетарного колеса друг с другом.

Другой вариант выполнения способа дополнительно содержит этапы, на которых отсоединяют вращаемые компоненты второй планетарной передачи друг от друга и включают последующую передачу с использованием первого блока сцепления для соединения двух вращаемых компонентов первой планетарной передачи друг с другом.

Другой вариант выполнения способа дополнительно содержит этап, на котором отсоединяют ту из второй и четвертой зубчатых пар, которую ранее соединяли с промежуточным валом. Он дополнительно содержит этапы, на которых соединяют ту из второй и четвертой зубчатых пар, которую не отсоединяли на предыдущем этапе, отсоединяют вращаемые компоненты первой планетарной передачи друг от друга, включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов второй планетарной передачи друг с другом, отсоединяют первую или третью зубчатую пару от промежуточного вала и соединяют первую или третью зубчатую пару с промежуточным валом.

Другой вариант выполнения способа содержит снова этапы, на которых отсоединяют вращаемые компоненты второй планетарной передачи друг от друга и включают последующую передачу с использованием первого блока сцепления для соединения двух вращаемых компонентов первой планетарной передачи друг с другом.

Дополнительный вариант выполнения способа содержит дополнительные этапы, на которых отсоединяют первую или третью зубчатую пару от промежуточного вала, прочно закрепляют механизм сцепления, расположенный между первой планетарной передачей и выходным валом, так, что первая планетарная передача становится соединенной с выходным валом, отсоединяют пятую зубчатую пару от промежуточного вала, соединяют первую или третью зубчатую пару с промежуточным валом, отсоединяют вращаемые компоненты первой планетарной передачи друг от друга и включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов второй планетарной передачи друг с другом.

Другой вариант выполнения способа дополнительно содержит этапы, на которых отсоединяют вращаемые компоненты второй планетарной передачи друг от друга и включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов первой планетарной передачи друг с другом.

Дополнительный вариант выполнения способа дополнительно содержит этапы, на которых отсоединяют первую или третью зубчатую пару от промежуточного вала, соединяют ту из первой и третьей зубчатых пар, которую не отсоединяли на предыдущем этапе, отсоединяют вращаемые компоненты первой планетарной передачи друг от друга и включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов второй планетарной передачи друг с другом.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны ниже в качестве примеров со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематический вид сбоку транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания и гибридным силовым агрегатом согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2 - схематический вид сбоку гибридного силового агрегата согласно настоящему изобретению;

Фиг. 3 - упрощенный схематический вид гибридного силового агрегата с Фиг. 2; и

Фиг. 4 - блок-схему способа управления гибридным силовым агрегатом согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения

Фиг. 1 представляет собой схематический вид сбоку транспортного средства 1, обеспеченного коробкой 2 передач и двигателем 4 внутреннего сгорания, которые образуют часть гибридного силового агрегата 3. Двигатель 4 соединен с коробкой 2 передач, которая сама дополнительно соединена с ведущими колесами 6 транспортного средства с помощью карданного вала 9. Ведущие колеса обеспечены тормозными устройствами 7 для торможения транспортного средства.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид сбоку гибридного силового агрегата 3 с коробкой 2 передач, которая содержит входной вал 8, соответственные первую и вторую планетарные передачи 10 и 12, соответственные первую и вторую электрические машины 14 и 16, промежуточный вал 18 и выходной вал 20. Первая планетарная передача 10 имеет первую кольцевую передачу 22, с которой соединен первый ротор 24 первой электрической машины 14. Первая планетарная передача также имеет первое солнечное колесо 26. Вторая планетарная передача 12 имеет вторую кольцевую передачу 28, с которой соединен второй ротор 30 второй электрической машины 16. Вторая планетарная передача имеет второе солнечное колесо 32. Первое и второе солнечные колеса 26 и 32 размещены коаксиально, что в изображенном варианте заставляет первый вторичный вал 34, прикрепленный к первому солнечному колесу 26, продолжаться внутри второго вторичного вала 36, который прикреплен ко второму солнечному колесу 32 и обеспечен центральным отверстием 38. Также возможно размещать первый вторичный вал 34 параллельно и вблизи второго вторичного вала 36.

Первая электрическая машина 14 обеспечена первым статором 40, соединенным с транспортным средством с помощью корпуса 42 передачи, который окружает коробку 2 передач. Вторая электрическая машина 16 обеспечена вторым статором 44, соединенным с транспортным средством с помощью корпуса 42 передачи, который окружает коробку передач. Соответственные первая и вторая электрические машины 14 и 16 соединены с накопителем 46 энергии, например, аккумуляторной батареей, которая сообщает им энергию в определенных рабочих состояниях. В других рабочих состояниях электрические машины могут служить в качестве генераторов, и в этом случае ток будет подаваться к накопителю энергии. Электронный блок 48 управления соединен с накопителем энергии и управляет подачей тока к электрическим машинам. Накопитель энергии предпочтительно соединен с электрическими машинами с помощью переключателя 49 переключения, который соединен с блоком 48 управления. В определенных рабочих ситуациях электрические машины также могут приводить в движение друг друга, и в этом случае электрическая энергия проходит от одной к другой через переключатель переключения, соединенный с ними. Это обеспечивает возможность достижения баланса мощности между электрическими машинами. Другой компьютер 53 также может быть соединен с блоком 48 управления и коробкой 2 передач.

Первая планетарная передача 10 обеспечена первым водилом 50 планетарного колеса, которое поддерживает первый набор планетарных колес 52. Вторая планетарная передача 12 обеспечена вторым водилом 51 планетарного колеса, которое поддерживает второй набор планетарных колес 54. Первый набор планетарных колес 52 взаимодействует с первой кольцевой передачей 22 и первым солнечным колесом 26. Второй набор планетарных колес 54 взаимодействует со второй кольцевой передачей 28 и вторым солнечным колесом 32. Входной вал 8 коробки передач соединен с первым водилом 50 планетарного колеса.

Первый блок 56 сцепления обеспечен между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарного колеса. Применение первого блока сцепления так, что первое солнечное колесо 26 и первое водило планетарного колеса соединяются вместе и в связи с этим не могут вращаться относительно друг друга, будет заставлять их вращаться с одинаковой скоростью.

Второй блок 58 сцепления обеспечен между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса. Применение второго блока сцепления так, что второе солнечное колесо и второе водило планетарного колеса соединяются вместе и в связи с этим не могут вращаться относительно друг друга, будет заставлять их вращаться с одинаковой скоростью.

Первый и второй блоки 56, 58 сцепления предпочтительно имеют соответственные первую и вторую шлицевые муфты 55 и 57 переключения, которые являются подвижными аксиально относительно шлицевого участка соответственных первого и второго водил 50 и 51 планетарного колеса и относительно шлицевого участка соответственных солнечных колес 26 и 32. Перемещение соответственных муфт 55, 57 переключения так, что шлицевые участки соединяются с помощью них, будет соответственно заставлять первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 и второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 становиться закрепленными вместе и не способными вращаться относительно друг друга.

В варианте, изображенном на Фиг. 2, первый блок 56 сцепления расположен между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарного колеса, а второй блок 58 сцепления расположен между вторым солнечным колесом 28 и вторым водилом 51 планетарного колеса. Возможно, однако, иметь дополнительный или альтернативный блок сцепления (не изображен) между первой кольцевой передачей 22 и первым водилом 50 планетарного колеса, и также иметь дополнительный или альтернативный блок сцепления (не изображен) между второй кольцевой передачей 28 и вторым водилом 51 планетарного колеса.

Устройство 19 трансмиссии, содержащее первую зубчатую пару 60, расположенную между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, соединено с первым и вторым вторичными валами 34, 36. Первая зубчатая пара 60 содержит первую шестерню 62 и первое зубчатое колесо 64 в зацеплении друг с другом. Вторая зубчатая пара 66, расположенная между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20, содержит вторую шестерню 68 и второе зубчатое колесо 70 во взаимном зацеплении. Третья зубчатая пара 72, расположенная между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, содержит третью шестерню 74 и третье зубчатое колесо 76 во взаимном зацеплении. Четвертая зубчатая пара 78, расположенная между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20, содержит четвертую шестерню 80 и четвертое зубчатое колесо 82 во взаимном зацеплении.

Соответственные первая и третья шестерни 62 и 74 расположены на и прочно соединены с первым вторичным валом 34 так, что они не могут вращаться относительно него. Соответственные вторая и четвертая шестерни 68 и 80 расположены на и прочно соединены со вторым вторичным валом 36 так, что они не могут вращаться относительно него.

Промежуточный вал 18 продолжается по существу параллельно первому и второму вторичным валам 34 и 36. Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 поддерживаются промежуточным валом. Первая шестерня 62 зацепляется с первым зубчатым колесом 64, вторая шестерня 68 - со вторым зубчатым колесом 70, третья шестерня 74 - с третьим зубчатым колесом 76, а четвертая шестерня 80 - с четвертым зубчатым колесом 82.

Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 могут по отдельности закрепляться с и отсоединяться от промежуточного вала 18 с помощью соответственных первого, второго, третьего и четвертого элементов 84, 86, 88 и 90 сцепления. Эти элементы сцепления предпочтительно принимают форму шлицевых участков, образованных на соответственных зубчатых колесах 64, 70, 76 и 82 и на промежуточном валу и взаимодействующих с пятой и шестой муфтами 83, 85 переключения, которые механически зацепляются с шлицевыми участками первого-четвертого зубчатых колес 64, 70, 76 и 82 и промежуточного вала. Первый и третий элементы 84, 88 сцепления предпочтительно обеспечены общей муфтой 83 переключения, а второй и четвертый элементы сцепления 86, 90 предпочтительно обеспечены общей муфтой 85 переключения. В отсоединенном состоянии между соответственными зубчатыми колесами 64, 70, 76 и 82 и промежуточным валом может происходить относительное вращение. Элементы 84, 86, 88 и 90 сцепления также могут принимать форму фрикционных сцеплений. Промежуточный вал также удерживает пятое зубчатое колесо 92, которое зацепляется с шестым зубчатым колесом 94, расположенным на выходном валу 20 коробки передач.

Промежуточный вал 18 расположен между соответственными первой и второй планетарными передачами 10, 12 и выходным валом 20 таким образом, что он соединяется с выходным валом с помощью пятой зубчатой пары 21, которая содержит пятое и шестое зубчатые колеса 92, 94. Пятое зубчатое колесо 92 выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала с помощью пятого элемента 93 сцепления.

Путем отсоединения пятого зубчатого колеса 92, которое расположено с возможностью отсоединения на промежуточном валу 18, возможно передавать крутящий момент от второй планетарной передачи 12 промежуточному валу, например, с помощью второй зубчатой пары 66, и дополнительно передавать крутящий момент от промежуточного вала выходному валу 20, например, с помощью первой зубчатой пары 60. Результат представляет собой несколько ступеней передачи, в результате чего крутящий момент от одной из двух планетарных передач 10, 12 может передаваться промежуточному валу и оттуда тому вторичному валу 34, 36, который соединен с другой планетарной передачей 10, 12, для того, чтобы, наконец, передавать крутящий момент выходному валу 20 коробки передач. Это, однако, предполагает, что механизм 96 сцепления, расположенный между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20, соединен, как описано более подробно ниже.

Пятое зубчатое колесо 92 может быть закреплено с и отсоединено от промежуточного вала 18 с помощью пятого элемента 93 сцепления. Элемент 93 сцепления предпочтительно принимает форму шлицевых участков, образованных на пятом зубчатом колесе 92 и на промежуточном валу и взаимодействующих с девятой муфтой 87 переключения, которая механически зацепляется с шлицевыми участками пятого зубчатого колеса и промежуточного вала. В отсоединенном состоянии между пятым зубчатым колесом и промежуточным валом может происходить относительное вращение. Пятый элемент 93 сцепления также может принимать форму фрикционных сцеплений.

Передача крутящего момента от входного вала 8 коробки передач выходному валу 20 коробки передач может происходить с помощью соответственной первой или второй планетарной передачи 10 или 12 и промежуточного вала 18. Она также может происходить непосредственно с помощью первой планетарной передачи 10, которая имеет ее первое солнечное колесо 26, соединенное с помощью первого вторичного вала 34 с выходным валом коробки передач с помощью механизма 96 сцепления. Механизм 96 сцепления предпочтительно содержит шлицевую седьмую муфту 100 переключения, которая является подвижной аксиально на шлицевых участках первого вторичного вала 34 и выходного вала 20. Перемещение седьмой муфты 100 переключения так, что шлицевые участки соединяются с помощью нее, будет закреплять первый вторичный вал 34 с выходным валом 20, оба из которых будут в связи с этим вращаться с одинаковой скоростью. Путем отсоединения пятого зубчатого колеса 92 пятой зубчатой пары 21 от промежуточного вала возможно передавать крутящий момент от второй планетарной передачи 12 промежуточному валу и оттуда первому вторичному валу 34, соединенному с первой планетарной передачей 10, для того, чтобы, наконец, с помощью механизма 96 сцепления передавать крутящий момент выходному валу 20 коробки передач.

Во время работы коробка 2 передач может в определенных ситуациях работать таким образом, что одно из солнечных колес 26 и 32 закрепляется с соответственным первым или вторым водилом 50 или 51 планетарного колеса с помощью соответственного первого или второго блока 56 или 58 сцепления. Соответственный первый или второй вторичный вал 34 или 36 будет в этом случае вращаться с той же скоростью, что и входной вал 8 коробки передач, в зависимости от того, какие из солнечных колес 26 и 32 закреплены с соответственным водилом планетарного колеса. Одна или обе электрические машины 14 и 16 могут служить в качестве генератора для подачи электрической энергии к накопителю 46 энергии. Альтернативно соответственная электрическая машина может обеспечивать увеличение крутящего момента для увеличения крутящего момента на выходном валу 20. В определенных рабочих ситуациях электрические машины будут обеспечивать друг друга электрической энергией независимо от накопителя 46 энергии.

Также возможно для обеих электрических машин 14 и 16 одновременно генерировать ток к накопителю 46 энергии. Во время торможения двигателя водитель отпускает педаль акселератора транспортного средства (не изображена). Выходной вал 20 коробки передач далее приводит в движение одну или обе электрические машины, при этом в то же время двигатель 4 внутреннего сгорания и электрические машины применяют торможение двигателя. Электрические машины здесь генерируют электрическую энергию, которая идет в накопитель 46 энергии транспортного средства. Это рабочее состояние называется рекуперативным торможением. Для обеспечения возможности более мощного тормозящего действия выходной вал 97 двигателя может быть закреплен и тем самым лишен возможности вращения, в результате чего одна или обе электрические машины 14 и 16 будут служить в качестве тормозов и генерировать электрическую энергию, которая идет в накопитель энергии. Закрепление выходного вала двигателя также может осуществляться тогда, когда транспортное средство должно ускоряться с помощью одной или обеих электрических машин. Если крутящий момент любой из них или их обеих превышает крутящий момент двигателя внутреннего сгорания с учетом передаточного отношения между ними, двигатель будет не способен выдерживать большой крутящий момент, генерируемый электрическими машинами, таким образом, закрепление выходного вала двигателя становится необходимым. Это закрепление предпочтительно осуществляется устройством 102 закрепления, расположенным между первым водилом 50 планетарного колеса и корпусом 42 передачи. Закрепление первого водила планетарного колеса и корпуса передачи будет также закреплять выходной вал двигателя, так как последний соединен с первым водилом 50 планетарного колеса с помощью входного вала 8 коробки передач. Устройство 102 закрепления предпочтительно содержит шлицевую восьмую муфту 104 переключения, которая может перемещаться аксиально на шлицевом участке первого водила 50 планетарного колеса и шлицевом участке корпуса передачи. Перемещение восьмой муфты 104 переключения так, что шлицевые участки соединяются с помощью нее, будет предотвращать вращение первого водила 50 планетарного колеса и, следовательно, выходного вала 97 двигателя.

Блок 48 управления соединен с электрическими машинами 14 и 16 и выполнен с возможностью заставлять их в определенных подходящих рабочих ситуациях использовать накопленную электрическую энергию для сообщения движущей силы выходному валу 20 коробки передач, а в других рабочих ситуациях использовать кинетическую энергию выходного вала коробки передач для получения и накопления электрической энергии. Блок управления в связи с этим отслеживает скорость и/или крутящий момент выходного вала 97 двигателя с помощью датчиков 98, связанных с электрическими машинами, и скорость и/или крутящий момент выходного вала коробки передач для того, чтобы тем самым получать информацию и заставлять электрические машины служить в качестве электрических двигателей или генераторов. С этой целью блок управления может представлять собой компьютер с пригодным программным обеспечением. Он будет также управлять потоком электрической энергии между накопителем 46 энергии и соответственными статорами 40 и 44 электрических машин. В ситуациях, где электрические машины служат в качестве двигателей, накопленная электрическая энергия подается из накопителя энергии к статорам. В ситуациях, где электрические машины служат в качестве генераторов, электрическая энергия подается от статоров к накопителю энергии. Как отмечено выше, однако, электрические машины могут в определенных рабочих ситуациях обеспечивать друг друга электрической энергией независимо от накопителя энергии.

Первый и второй блоки 56 и 58 сцепления, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы 84, 86, 88, 90 и 93 сцепления, механизм 96 сцепления между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 и устройство 102 закрепления между первым водилом 50 планетарного колеса и корпусом 42 передачи соединены с блоком 48 управления с помощью их соответственных муфт переключения, которые предпочтительно активируются и деактивируются с помощью электрических сигналов от блока управления. Муфты переключения предпочтительно перемещаются с помощью не изображенного средства для приведения в движение, например, с помощью гидравлических или пневматических цилиндров. Также возможно их перемещение с помощью средства для приведения в движение с электроприводом.

В примере, изображенном на Фиг. 2, имеются четыре шестерни 62, 68, 74 и 80, четыре зубчатых колеса 64, 70, 76 и 82 и две планетарные передачи 10 и 12 со связанными электрическими машинами 14 и 16. Возможно, однако, обеспечивать коробку передач большим или меньшим количеством шестерней и зубчатых колес и большим количеством планетарных передач со связанными электрическими машинами.

Далее следует описание переключения с первой на седьмую передачу в случае, где коробка 2 передач расположена в транспортном средстве 1, и приведение в движение транспортного средства осуществляется двигателем 4 внутреннего сгорания.

Входной вал 8 коробки передач соединен с выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания транспортного средства. Выходной вал 20 коробки передач соединен с приводным валом 99 транспортного средства. Когда двигатель работает на холостом ходу, и транспортное средство неподвижно, входной вал 8 коробки передач вращается, при этом в то же время его выходной вал 20 является неподвижным. Устройство 102 закрепления деактивировано, таким образом, выходной вал 97 двигателя может свободно вращаться. При вращении входного вала коробки передач первое водило 50 планетарного колеса также будет вращаться, заставляя вращаться первый набор планетарных колес 52. При соединении первого водила планетарного колеса со вторым солнечным колесом 32 это второе солнечное колесо и, следовательно, также второй набор планетарных колес 54 также будут вращаться. Отсутствие подачи тока к первой и второй электрическим машинам будет заставлять соответственные первую и вторую кольцевую передачи 22 и 28, соединенные с их соответственными первым и вторым роторами 24 и 30, свободно вращаться, и крутящий момент не будет поглощаться кольцевыми передачами. Первый и второй блоки 56 и 58 сцепления отсоединены и в связи с этим не применяются, что означает, что крутящий момент не будет передаваться от двигателя внутреннего сгорания ни солнечному колесу 26 первой планетарной передачи, ни водилу 51 планетарного колеса второй планетарной передачи. Механизм 96 сцепления между первым вторичным валом 34 и выходным вал 20 отсоединен, таким образом, эти два вала могут свободно вращаться относительно друг друга. Когда солнечное колесо 26 первой планетарной передачи, водило 51 планетарного колеса второй планетарной передачи и выходной вал 20 коробки передач являются на этой стадии неподвижными, промежуточный вал 18 также будет неподвижным. В качестве первого этапа четвертое зубчатое колесо 82 и третье зубчатое колесо 76 соединяются с промежуточным валом с помощью соответственных четвертого и третьего элементов 90 и 88 сцепления. Первое зубчатое колесо 64 и второе зубчатое колесо 70 отсоединяются от промежуточного вала, что позволяет им свободно вращаться относительно друг друга и промежуточного вала. Пятое зубчатое колесо 92 пятой зубчатой пары 21 закрепляется с промежуточным валом с помощью пятого элемента 93 сцепления.

Для вращения выходного вала 20 коробки передач для начала с целью продвижения транспортного средства четвертую шестерню 80 и четвертое зубчатое колесо 82 на промежуточном валу следует заставлять вращаться, что достигается с помощью второго водила 51 планетарного колеса, которое заставляют вращаться. Когда это происходит так, второй вторичный вал 36 также будет вращаться и, следовательно, четвертая шестерня 80 тоже, расположенная на нем. Второе водило 51 планетарного колеса заставляют вращаться с помощью второй кольцевой передачи 28, приводимой в действие второй электрической машиной 16. Активация второй электрической машины и запуск двигателя внутреннего сгорания с пригодной скоростью приводит к тому, что транспортное средство начинает перемещаться с помощью второго вторичного вала 36, начинающего вращаться. Когда второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 достигают одинаковой скорости, они закрепляются вместе с помощью второго блока 58 сцепления. Как отмечено выше, второй блок 58 сцепления предпочтительно выполнен таким образом, что второе солнечное колесо и второе водило планетарного колеса механически зацепляются друг с другом. Альтернативно второй блок сцепления может быть выполнен в виде скользящего тормозного или дискового сцепления, которое мягко соединяет второе солнечное колесо со вторым водилом планетарного колеса. Когда они соединены таким образом, второе водило планетарного колеса будет вращаться с той же скоростью, что и выходной вал 97 двигателя. Крутящий момент, генерируемый двигателем внутреннего сгорания, будет, таким образом, передаваться выходному валу 20 коробки передач с помощью четвертой шестерни 80, четвертого зубчатого колеса 82 на промежуточном валу, пятого зубчатого колеса 92 на промежуточном валу и шестого зубчатого колеса 94 на выходном валу коробки передач. Транспортное средство будет в связи с этим начинать перемещение и двигаться на первой передаче.

Каждая из первой, второй, третьей и четвертой зубчатых пар 60, 66, 72, 78 имеет отношение, подходящее для требуемых рабочих характеристик транспортного средства. В примере варианта выполнения на Фиг. 2 четвертая пара 78 имеет более высокое отношение, чем первая, вторая и третья пары 60, 66, 72, таким образом, она соединяется при включении низшей передачи. Подобно четвертой паре вторая зубчатая пара 66 передает крутящий момент между вторым вторичным валом 36 и промежуточным валом и может вместо этого иметь более высокое отношение, чем другие пары 60, 72, 78, и в этом случае она будет в связи с этим соединяться при включении низшей передачи.

Когда промежуточный вал заставляют вращаться с помощью четвертого зубчатого колеса 82, расположенного на нем, третье зубчатое колесо 76 на этом же валу будет также вращаться. Промежуточный вал, таким образом, приводит в движение третье зубчатое колесо 76, которое само приводит в движение третью шестерню 74 на первом вторичном валу 34. При вращении первого вторичного вала первое солнечное колесо 26 также будет вращаться и будет в связи с этим, в зависимости от скорости выходного вала 97 двигателя и, следовательно, скорости первого водила 50 планетарного колеса, заставлять вращаться первую кольцевую передачу 22 и первый ротор 24 первой электрической машины 14. В этой ситуации возможно заставлять первую электрическую машину служить в качестве генератора для подачи тока к накопителю 46 энергии и/или второй электрической машине 16. Альтернативно первая электрическая машина 14 может передавать увеличение крутящего момента с помощью блока 48 управления, заставляя его сообщать приводящий в движение крутящий момент.

Для переключения с первой передачи на вторую передачу закрепление между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса следует прекращать, что достигается с помощью первой и/или второй электрической машины 14, 16, приводимых в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента. Это сопровождается тем, что второй блок 58 сцепления заставляют отцеплять второе солнечное колесо 32 и второе водило 51 планетарного колеса друг от друга. Вторая передача включается блоком 48 управления, приводящим в действие двигатель внутреннего сгорания таким образом, что между первым водилом 50 планетарного колеса и первым солнечным колесом 26 достигается синхронная скорость с целью закрепления между ними, что осуществляется первым блоком 56 сцепления, приводимым в действие таким образом, что они становятся механически соединенными друг с другом. Альтернативно первый блок 56 сцепления может быть выполнен в виде скользящего тормозного или дискового сцепления, которое мягко соединяет первое солнечное колесо 26 с первым водилом 50 планетарного колеса. Путем синхронизации работы двигателя внутреннего сгорания и соответственных первой и второй электрических машин 14 и 16 может выполняться плавный и непрерывный переход с первой передачи на вторую.

Первый вторичный вал 34 будет далее вращаться и приводиться в движение выходным валом 97 двигателя и сам будет приводить в движение третью шестерню 74. Первое водило 50 планетарного колеса будет, таким образом, приводить в движение третью шестерню 74 с помощью первого солнечного колеса 26 и первого вторичного вала 34. Третье зубчатое колесо 76, находящееся в зацеплении с третьей шестерней 74 и прочно соединенное с промежуточным валом, будет приводить в движение промежуточный вал, который сам приводит в движение пятое зубчатое колесо 92, расположенное на нем. Пятое зубчатое колесо приводит в движение выходной вал 20 коробки передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, расположенного на последнем. Транспортное средство будет далее двигаться на второй передаче.

Когда промежуточный вал 18 заставляют вращаться с помощью третьего зубчатого колеса 76, четвертое зубчатое колесо 82 также будет вращаться. Промежуточный вал, таким образом, приводит в движение четвертое зубчатое колесо 82, которое само приводит в движение четвертую шестерню 80 на втором вторичном валу 36. При вращении второго вторичного вала второе водило 51 планетарного колеса также будет вращаться и будет в связи с этим, в зависимости от скорости выходного вала 97 двигателя и, следовательно, скорости первого водила 50 планетарного колеса, заставлять вращаться вторую кольцевую передачу 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16. В этой ситуации возможно заставлять вторую электрическую машину служить в качестве генератора для подачи тока к накопителю 46 энергии и/или к первой электрической машине 14. Вторая электрическая машина 16 также может передавать увеличение крутящего момента с помощью блока 48 управления, заставляя его сообщать приводящий в движение крутящий момент.

Для переключения со второй передачи на третью передачу четвертое зубчатое колесо 82 на промежуточном валу следует отсоединять от промежуточного вала с помощью четвертого элемента 90 сцепления так, что оно может свободно вращаться относительно промежуточного вала. Далее промежуточный вал соединяется со вторым зубчатым колесом 70 на нем с помощью второго элемента 86 сцепления. Соединение промежуточного вала со вторым зубчатым колесом 70 на нем предпочтительно осуществляется с помощью приведения в действие второй электрической машины 16 таким образом, что между ними достигается синхронная скорость. Синхронная скорость может устанавливаться путем измерения скорости второго ротора 30 второй электрической машины и скорости выходного вала 20. Скорость второго вторичного вала 36 и скорость промежуточного вала могут в связи с этим определяться с помощью заданных отношений передаточного отношения. Скорости соответственных валов 18, 36 управляются, и при достижении синхронной скорости между промежуточным валом и вторым зубчатым колесом 70 они соединяются вместе с помощью второго элемента 86 сцепления.

Для осуществления переключения со второй передачи на третью передачу закрепление между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарного колеса следует прекращать, что достигается с помощью первой и/или второй электрической машины 14, 16, приводимых в действие таким образом, что в первой планетарной передаче 10 возникает баланс крутящего момента, после чего первый блок 56 сцепления заставляют отцеплять первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарного колеса друг от друга. Далее двигатель внутреннего сгорания приводится в действие таким образом, что между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса достигается синхронная скорость так, что второй блок 58 сцепления может включаться для того, чтобы соединять второе солнечное колесо со вторым водилом планетарного колеса посредством муфты 57 переключения. Путем синхронизации работы двигателя внутреннего сгорания и соответственных первой и второй электрических машин 14 и 16 может выполняться плавный и непрерывный переход со второй передачи на третью.

Третье зубчатое колесо 76 отцепляется с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и третьим зубчатым колесом возникает состояние без крутящего момента, в результате чего третий элемент 88 сцепления заставляют отцеплять третье зубчатое колесо от промежуточного вала. Это сопровождается приведением в действие первой электрической машины 14 таким образом, что между промежуточным валом и первым зубчатым колесом 64 на нем достигается синхронная скорость, в результате чего первое зубчатое колесо соединяется с промежуточным валом с помощью первого элемента 84 сцепления. Синхронная скорость может устанавливаться путем измерения скорости первого ротора 24 первой электрической машины 14 и скорости выходного вала 20 с последующим управлением скоростями валов 18, 34, таким образом, что достигается синхронная скорость. Скорости этих валов могут в связи с этим определяться с помощью заданных отношений передаточного отношения.

Второй вторичный вал 36 будет далее вращаться с той же скоростью, что и выходной вал 97 двигателя, и сам будет приводить в движение вторую шестерню 68. Второе зубчатое колесо 70, находящееся в зацеплении со второй шестерней 68 и прочно соединенное с промежуточным валом, будет приводить в движение промежуточный вал, который сам приводит в движение пятое зубчатое колесо 92, расположенное на нем. Пятое зубчатое колесо приводит в движение выходной вал 20 коробки передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, расположенного на последнем. Транспортное средство будет далее двигаться на третьей передаче.

Когда промежуточный вал заставляют вращаться с помощью второго зубчатого колеса 70, расположенного на нем, первое зубчатое колесо 64 на этом же валу также будет вращаться. Промежуточный вал, таким образом, приводит в движение первое зубчатое колесо 64, которое само приводит в движение первую шестерню 62 на первом вторичном валу 34. При вращении первого вторичного вала первое солнечное колесо 26 также будет вращаться и будет в связи с этим, в зависимости от скорости выходного вала 97 двигателя и, следовательно, скорости первого водила 50 планетарного колеса, заставлять вращаться первую кольцевую передачу 22 и первый ротор 24 первой электрической машины 14. В этой ситуации возможно заставлять первую электрическую машину 14 служить в качестве генератора для подачи тока к накопителю 46 энергии и/или второй электрической машине 16. Альтернативно первая электрическая машина может передавать увеличение крутящего момента с помощью блока 48 управления, заставляя его сообщать приводящий в движение крутящий момент.

Для переключения с третьей передачи на четвертую передачу закрепление между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса следует прекращать, что достигается с помощью первой и/или второй электрической машины 14, 16, приводимых в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента возникает, после чего второй блок 58 сцепления заставляют отцеплять второе солнечное колесо 32 и второе водило 51 планетарного колеса друг от друга. Четвертая передача далее включается блоком 48 управления, приводящим в действие двигатель внутреннего сгорания таким образом, что между первым водилом 50 планетарного колеса и первым солнечным колесом 26 достигается синхронная скорость с целью закрепления между ними, что осуществляется первым блоком 56 сцепления, приводимым в действие таким образом, что они становятся механически соединенными друг с другом. Путем синхронизации работы двигателя внутреннего сгорания и соответственных первой и второй электрических машин 14 и 16 может выполняться плавный и непрерывный переход с третьей на четвертую передачу.

Первый вторичный вал 34 будет далее вращаться и приводиться в движение выходным валом 97 двигателя и сам будет приводить в движение первую шестерню 62. Первое водило 50 планетарного колеса будет, таким образом, приводить в движение первую шестерню с помощью первого солнечного колеса 26 и первого вторичного вала 34. Первое зубчатое колесо 64, находящееся в зацеплении с первой шестерней 62 и прочно соединенное с промежуточным валом, будет приводить в движение промежуточный вал, который сам приводит в движение пятое зубчатое колесо 92, расположенное на нем. Пятое зубчатое колесо приводит в движение выходной вал 20 коробки передач с помощью шестого зубчатого колеса 94, расположенного на последнем. Транспортное средство будет далее двигаться на четвертой передаче.

Когда промежуточный вал 18 заставляют вращаться с помощью первого зубчатого колеса 64, второе зубчатое колесо 70 также будет вращаться. Промежуточный вал, таким образом, приводит в движение второе зубчатое колесо 70, которое само приводит в движение вторую шестерню 68 на втором вторичном валу 36. При вращении второго вторичного вала второе водило 51 планетарного колеса также будет вращаться и будет в связи с этим, в зависимости от скорости выходного вала 97 двигателя и, следовательно, скорости первого водила 50 планетарного колеса, заставлять вращаться вторую кольцевую передачу 28 и второй ротор 30 второй электрической машины 16. В этой ситуации возможно заставлять вторую электрическую машину служить в качестве генератора для подачи тока к накопителю 46 энергии и/или первой электрической машине 14. Вторая электрическая машина также может передавать увеличение крутящего момента с помощью блока 48 управления, заставляя его сообщать приводящий в движение крутящий момент.

Для переключения с четвертой передачи на пятую передачу первое зубчатое колесо 64 следует выводить из зацепления с промежуточным валом так, что четвертая передача отключается. Это достигается с помощью двигателя внутреннего сгорания и первой электрической машины 14, приводимых в действие таким образом, что первое зубчатое колесо 64 вводится в состояние без крутящего момента относительно промежуточного вала, в результате чего первый элемент 84 сцепления отключается так, что первое зубчатое колесо отсоединяется от промежуточного вала.

Далее скорость первого вторичного вала 34 синхронизируется со скоростью выходного вала 20 с последующим использованием механизма 96 сцепления для соединения эти двух валов вместе.

Далее двигатель внутреннего сгорания и первая электрическая машина 14 приводятся в действие таким образом, что приводящий в движение крутящий момент проходит через первый вторичный вал 34 и через механизм 96 сцепления и оттуда к выходному валу 20. Путем уменьшения крутящего момента от второй электрической машины 16 возможно вводить пятый элемент 93 сцепления в состояние без крутящего момента относительно промежуточного вала, в результате чего пятый элемент сцепления расцепляется так, что пятое зубчатое колесо 92 пятой зубчатой пары 21 отсоединяется от промежуточного вала.

Далее вторая электрическая машина 16 используется для синхронизации скорости промежуточного вала со скоростью третьего зубчатого колеса 76 с последующим использованием третьего элемента 88 сцепления для соединения третьего зубчатого колеса с промежуточным валом. Когда это произошло, приводящий в движение крутящий момент может быть разделен между двигателем внутреннего сгорания, первой электрической машиной 14 и второй электрической машиной 16. Далее в первой планетарной передаче 10 создается баланс крутящего момента с последующим отсоединением первым блоком 56 сцепления первого водила 50 планетарного колеса и первого солнечного колеса 26 друг от друга. Наконец, скорость второго водила 51 планетарного колеса синхронизируется со скоростью второго солнечного колеса 32 с последующим использованием второго блока 58 сцепления для соединения их друг с другом.

Второй вторичный вал 36 будет далее вращаться с той же скоростью, что и выходной вал 97 двигателя, и будет сам приводить в движение вторую шестерню 68. Второе зубчатое колесо 70, находящееся в зацеплении со второй шестерней 68 и прочно соединенное с промежуточным валом, будет приводить в движение промежуточный вал, который сам приводит в движение третье зубчатое колесо 76, расположенное на нем. Третье зубчатое колесо 76 приводит в движение первый вторичный вал 34 с помощью третьей шестерни 74, а выходной вал 20 коробки передач, таким образом, приводится в движение с помощью механизма 96 сцепления, который соединяет первый вторичный вал 34 с выходным валом коробки передач. Транспортное средство будет далее двигаться на пятой передаче.

Для переключения с пятой на шестую передачу закрепление между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса следует прекращать, что достигается с помощью первой электрической машины 14 и двигателя внутреннего сгорания, приводимых в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента, после чего второй блок 58 сцепления заставляют отцеплять второе солнечное колесо 32 и второе водило 51 планетарного колеса друг от друга. Шестая передача далее включается блоком 48 управления, приводящим в действие двигатель внутреннего сгорания таким образом, что между первым водилом 50 планетарного колеса и первым солнечным колесом 26 достигается синхронная скорость с целью закрепления между ними, что осуществляется первым блоком 56 сцепления, приводимым в действие таким образом, что они становятся механически соединенными друг с другом. Путем синхронизации работы двигателя внутреннего сгорания и соответственных первой и второй электрических машин 14 и 16 может выполняться плавный и непрерывный переход с пятой на шестую передачу.

Первый вторичный вал 34 будет далее вращаться и приводиться в движение выходным валом 97 двигателя внутреннего сгорания и будет сам приводить в движение выходной вал 20 коробки передач с помощью механизма 96 сцепления, который соединяет первый вторичный вал 34 с выходным валом коробки передач. Транспортное средство будет далее двигаться на шестой передаче.

Для переключения с шестой на седьмую передачу третье зубчатое колесо 76 на промежуточном валу следует сначала отсоединять от промежуточного вала с помощью третьего элемента 88 сцепления так, что оно может свободно вращаться относительно промежуточного вала. Далее промежуточный вал соединяется с первым зубчатым колесом 64 на нем с помощью первого элемента 84 сцепления. При достижении промежуточным валом и первым зубчатым колесом 64 на нем синхронной скорости первый элемент 84 сцепления используется для соединения их вместе.

Для осуществления переключения с шестой передачи на седьмую передачу закрепление между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарного колеса следует прекращать, что достигается с помощью первой и/или второй электрической машины 14, 16, приводимых в действие таким образом, что в первой планетарной передаче 10 возникает баланс крутящего момента, после чего первый блок 56 сцепления заставляют отцеплять первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарного колеса друг от друга. Далее двигатель внутреннего сгорания приводится в действие таким образом, что между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса достигается синхронная скорость так, что второй блок 58 сцепления может зацепляться для того, чтобы соединять второе солнечное колесо 32 со вторым водилом 51 планетарного колеса. Путем синхронизации работы двигателя внутреннего сгорания и соответственных первой и второй электрических машин 14 и 16 может выполняться плавный и непрерывный переход с шестой передачи на седьмую.

Второй вторичный вал 36 будет далее вращаться с той же скоростью, что и выходной вал 97 двигателя, и будет сам приводить в движение вторую шестерню 68. Второе зубчатое колесо 70, находящееся в зацеплении со второй шестерней 68 и прочно соединенное с промежуточным валом, будет приводить в движение промежуточный вал, который сам приводит в движение первое зубчатое колесо 64, расположенное на нем. Первое зубчатое колесо 64 приводит в движение первый вторичный вал 34 с помощью первой шестерни 62, а выходной вал 20 коробки передач, таким образом, приводится в движение с помощью механизма 96 сцепления, который соединяет первый вторичный вал 34 с выходным валом коробки передач. Транспортное средство будет далее двигаться на седьмой передаче.

Согласно вышеуказанному способу для того, чтобы передавать скорость и крутящий момент вращения, коробка 2 передач обеспечена шестернями 62, 68, 74, 80 на вторичных валах 34, 36 и зубчатыми колесами 64, 70, 76, 82 на промежуточном валу 18, но возможно использовать некоторый другой тип трансмиссии, например, трансмиссии с цепью и ремнем, для передачи скорости и крутящего момента вращения в коробке передач.

Устройство 19 трансмиссии имеет в вышеуказанном примере варианта выполнения четыре зубчатые пары 60, 66, 72, 78, но может иметь любое требуемое количество зубчатых пар.

Как описано выше, крутящий момент от коробки 2 передач выводится с помощью выходного вала 20. Также возможно выводить крутящий момент непосредственно из первого или второго вторичного вала 34, 36 или непосредственно из промежуточного вала 18. Он также может выводиться параллельно из двух или всех трех валов 18, 34, 36 одновременно.

Фиг. 3 иллюстрирует гибридный силовой агрегат 3 на Фиг. 2 в упрощенном виде, на котором определенные компоненты были исключены для ясности. G1 на Фиг. 3 принимает форму по меньшей мере одной зубчатой пары, соединенной с первым вторичным валом 34 и тем самым с первой планетарной передачей 10, а G2 принимает форму по меньшей мере одной зубчатой пары, соединенной со вторым вторичным валом 36 и тем самым со второй планетарной передачей 12. Эти зубчатые пары G1, G2 также соединены с выходным валом 20 с помощью промежуточного вала 18. Каждая из G1 и G2 может содержать одну или более зубчатых пар. Зубчатая пара G1, соединенная с первой планетарной передачей 10, может, например, содержать первую зубчатую пару 60 и/или третью зубчатую пару 72, которые описаны со ссылкой на Фиг. 2. Зубчатая пара G2, соединенная со второй планетарной передачей 12, может, например, содержать вторую зубчатую пару 66 и/или четвертую зубчатую пару 78, которые описаны со ссылкой на Фиг. 2. Также изображена по меньшей мере одна зубчатая пара G3, которая соединена с выходным валом 20 и промежуточным валом 18 и может принимать форму пятой зубчатой пары 21, описанной со ссылкой на Фиг. 2. G3 может содержать одну или более зубчатых пар.

Фиг. 4a и 4b представляют собой блок-схемы способа управления гибридным силовым агрегатом 3, содержащим двигатель 4 внутреннего сгорания; коробку 2 передач, обеспеченную входным валом 8 и выходным валом 20; первую планетарную передачу 10, соединенную с входным валом 8; вторую планетарную передачу 12, соединенную с первой планетарной передачей 10; первую электрическую машину 14, соединенную с первой планетарной передачей 10; вторую электрическую машину 16, соединенную со второй планетарной передачей 12; первую зубчатую пару 60 и третью зубчатую пару 72, которые расположены между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20; и вторую зубчатую пару 66 и четвертую зубчатую пару 78, которые расположены между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20.

Фиг. 4a иллюстрирует способ, включающий этапы, на которых:

а) соединяют первую или третью зубчатую пару 60, 72,

b) соединяют вторую или четвертую зубчатую пару 66, 78,

с) соединяют пятую зубчатую пару 21 с промежуточным валом 18 так, что промежуточный вал соединяют с выходным валом 20, и

d) включают передачу путем соединения двух вращаемых компонентов 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг с другом.

Преимущественно этапы a), b) и c) выполняют параллельно. Альтернативно их могут выполнять в любой требуемой последовательности.

Два вращаемых компонента 28, 32, 51 предпочтительно содержат второе солнечное колесо 32 и второе водило 51 планетарного колеса, и в этом случае двигатель 4 внутреннего сгорания будут на этапе d) приводить в действие таким образом, что между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса достигают синхронной скорости с последующим перемещением второго блока 58 сцепления с возможностью закрепления их друг с другом.

Преимущественно первая зубчатая пара 60 содержит первую шестерню 62, прочно прикрепленную к первой планетарной передаче 10 и находящуюся во взаимном зацеплении с первым зубчатым колесом 64, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала 18. Также преимущественно третья зубчатая пара 72 содержит третью шестерню 74, прочно прикрепленную к первой планетарной передаче 10 и находящуюся во взаимном зацеплении с третьим зубчатым колесом 76, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала. Этап а) предпочтительно содержит этап, на котором соединяют первое или третье зубчатое колесо 64, 76 с промежуточным валом.

Преимущественно вторая зубчатая пара 66 содержит вторую шестерню 68, прочно прикрепленную к первой планетарной передаче 12 и находящуюся во взаимном зацеплении со вторым зубчатым колесом 70, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала 18. Четвертая зубчатая пара 78 содержит преимущественно четвертую шестерню 80, прочно прикрепленную к первой планетарной передаче 12 и находящуюся во взаимном зацеплении с четвертым зубчатым колесом 82, которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала. Этап b) предпочтительно содержит этап, на котором соединяют второе или четвертое зубчатое колесо 70, 82 с промежуточным валом.

Соединение первой или третьей зубчатой пары 60, 72 на этапе a) предпочтительно осуществляют с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 64, 76, которое образует часть зубчатой пары 60, 72, достигают синхронной скорости. При достижении синхронной скорости зубчатое колесо 64, 76 соединяют с промежуточным валом с помощью соответственного первого или третьего элемента 84, 88 сцепления.

Соединение второй или четвертой зубчатой пары 66, 78 на этапе b) предпочтительно осуществляют с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 70, 82, которое образует часть зубчатой пары 66, 78, достигают синхронной скорости. При достижении синхронной скорости зубчатое колесо 70, 82 соединяют с промежуточным валом с помощью соответственного второго или четвертого элемента 86, 90 сцепления.

Отсоединение первой или третьей зубчатой пары 60, 72 предпочтительно осуществляют с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 64, 76, которое образует часть зубчатой пары 60, 72, возникает состояние без крутящего момента. При достижении состояния без крутящего момента соответственный первый или третий элемент 84, 88 сцепления используют для отсоединения зубчатого колеса 64, 76 от промежуточного вала.

Отсоединение второй или четвертой зубчатой пары 66, 78 предпочтительно осуществляют с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 70, 82, которое образует часть зубчатой пары 66, 78, возникает состояние без крутящего момента. При достижении состояния без крутящего момента соответственный второй или четвертый элемент 86, 90 сцепления используют для отсоединения зубчатого колеса 70, 82 от промежуточного вала.

Преимущественно пятая зубчатая пара 21 содержит пятое и шестое зубчатые колеса 92, 94, которые находятся во взаимном зацеплении, причем пятое зубчатое колесо 92 выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала с помощью пятого элемента 93 сцепления и соединения с ним на этапе с).

Фиг. 4b представляет собой блок-схему для способа, включающего этапы a-d, описанные со ссылкой на Фиг. 4а, и дополнительные этапы, на которых:

е) отсоединяют вращаемые компоненты 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг от друга, и

f) включают последующую передачу с использованием первого блока 56 сцепления для соединения двух вращаемых компонентов 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10.

Преимущественно этап е) содержит этап, на котором приводят в действие первую и/или вторую электрическую машину 14, 16 таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента с последующим перемещением второго блока 58 сцепления с возможностью отсоединения второго солнечного колеса 32 и второго водила 51 планетарного колеса друг от друга.

Преимущественно два вращаемых компонента 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 содержат первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарного колеса, и в этом случае двигатель внутреннего сгорания приводят в действие на этапе f) таким образом, что между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарного колеса достигают синхронной скорости с последующим перемещением первого блока 56 сцепления с возможностью закрепления их друг с другом.

Способ предпочтительно дополнительно включает этапы, на которых:

g) разъединяют ту из второй и четвертой зубчатых пар 66, 78, которую соединяли на этапе b),

h) соединяют ту из второй и четвертой зубчатых пар 66, 78, которую не соединяли на этапе b),

i) отсоединяют вращаемые компоненты 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг от друга,

j) включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12,

k) разъединяют ту из первой и третьей зубчатых пар 60, 72, которую соединяли на этапе а), и

l) соединяют ту из первой и третьей зубчатых пар 60, 72, которую не соединяли на этапе а).

Преимущественно этап i) содержит этап, на котором приводят в действие первую и/или вторую электрическую машину 14, 16 таким образом, что в первой планетарной передаче 10 возникает баланс крутящего момента с последующим перемещением первого блока 56 сцепления с возможностью отсоединения первого солнечного колеса 26 и первого водила 50 планетарного колеса друг от друга.

Преимущественно этап j) содержит этап, на котором приводят в действие двигатель внутреннего сгорания таким образом, что между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса достигают синхронной скорости с последующим перемещением второго блока 58 сцепления с возможностью закрепления их друг с другом.

Способ дополнительно включает этап m), на котором:

повторяют этап е), на котором отсоединяют вращаемые компоненты 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг от друга и этап f), на котором включают последующую передачу с использованием первого блока 56 сцепления для соединения двух вращаемых компонентов 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг с другом.

Способ предпочтительно дополнительно включает этапы, на которых:

n) разъединяют ту из первой и третьей зубчатых пар 60, 72, которую соединяли на этапе l),

o) закрепляют механизм 96 сцепления, расположенный между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20 так, что первую планетарную передачу соединяют с выходным валом,

p) разъединяют пятую зубчатую пару G3, 21,

q) соединяют ту из первой и третьей зубчатых пар 60, 72, которую не разъединяли на этапе n),

r) отсоединяют вращаемые компоненты 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг от друга, и

s) включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг с другом.

Преимущественно этап r) содержит этап, на котором приводят в действие первую и/или вторую электрическую машину 14, 16 так, что в первой планетарной передаче 10 возникает баланс крутящего момента с последующим перемещением первого блока 56 сцепления с возможностью отсоединения первого солнечного колеса 26 и первого водила 50 планетарного колеса друг от друга.

Преимущественно этап s) содержит этап, на котором приводят в действие двигатель внутреннего сгорания таким образом, что между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса достигают синхронной скорости с последующим перемещением второго блока 58 сцепления с возможностью закрепления их друг с другом.

Преимущественно способ включает дополнительный этап t), на котором:

повторяют этап e), на котором отсоединяют вращаемые компоненты 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг от друга и этап f), на котором включают последующую передачу с использованием первого блока 56 сцепления для соединения двух вращаемых компонентов 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг с другом.

Способ предпочтительно включает дополнительные этапы, на которых:

u) разъединяют ту из первой и третьей зубчатых пар 60, 72, которую соединяли на этапе q),

v) соединяют ту из первой и третьей зубчатых пар 60, 72, которую не разъединяли на этапе u),

x) отсоединяют вращаемые компоненты 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг от друга, и

y) включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг с другом.

Преимущественно этап x) содержит этап, на котором приводят в действие первую и/или вторую электрическую машину 14, 16 так, что в первой планетарной передаче 10 возникает баланс крутящего момента с последующим перемещением первого блока 56 сцепления с возможностью отсоединения первого солнечного колеса 26 и первого водила 50 планетарного колеса друг от друга.

Преимущественно этап y) содержит этап, на котором приводят в действие двигатель внутреннего сгорания таким образом, что между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса достигают синхронной скорости с последующим перемещением второго блока 58 сцепления с возможностью закрепления их друг с другом.

Соединение первой или третьей зубчатой пары 60, 72 предпочтительно осуществляют с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 64, 76, которое образует часть зубчатой пары 60, 72, достигают синхронной скорости. При достижении синхронной скорости зубчатое колесо 64, 76 соединяют с промежуточным валом с помощью соответственного первого или третьего элемента 84, 88 сцепления.

Соединение второй или четвертой зубчатой пары 66, 78 предпочтительно осуществляют с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 70, 82, которое образует часть зубчатой пары 66, 78, достигают синхронной скорости. При достижении синхронной скорости зубчатое колесо 70, 82 соединяют с промежуточным валом с помощью соответственного второго или четвертого элемента 86, 90 сцепления.

Отсоединение первой или третьей зубчатой пары 60, 72 предпочтительно осуществляют с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 64, 76, которое образует часть зубчатой пары 60, 72, возникает состояние без крутящего момента. При достижении состояния без крутящего момента соответственный первый или третий элемент 84, 88 сцепления используют для отсоединения зубчатого колеса 64, 76 от промежуточного вала.

Отсоединение второй или четвертой зубчатой пары 66, 78 предпочтительно осуществляют с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатым колесом 70, 82, которое образует часть зубчатой пары 66, 78, возникает состояние без крутящего момента. При достижении состояния без крутящего момента соответственный второй или четвертый элемент 86, 90 сцепления используют для отсоединения зубчатого колеса 70, 82 от промежуточного вала.

Таким образом, гибридным силовым агрегатом 3 управляют таким образом, что переключения между различными передачами происходят без прерываний крутящего момента.

Изобретение предлагает компьютерную программу P, которая хранится в блоке 48 управления и/или компьютере 53 и которая может содержать процедуры для управления гибридным силовым агрегатом 3 согласно настоящему изобретению.

Программа P может храниться в выполняемой форме или в сжатой форме в памяти М и/или в памяти для чтения/записи.

Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему программный код, хранящийся на машиночитаемом носителе, для выполнения вышеуказанных этапов способа при запуске указанного программного кода в блоке 48 управления или другом компьютере 53, соединенном с блоком 48 управления. Указанный программный код может храниться энергонезависимым образом в указанной среде, которая может считываться компьютером 53.

Изложенные компоненты и признаки, изложенные выше, могут в пределах объема изобретения комбинироваться между различными изложенными вариантами.

1. Гибридный силовой агрегат, содержащий:

двигатель (4) внутреннего сгорания;

коробку (2) передач с входным валом (8) и выходным валом (20);

первую планетарную передачу (10), соединенную с входным валом (8) и первым вторичным валом (34);

вторую планетарную передачу (12), соединенную с первой планетарной передачей (10) и вторым вторичным валом (36);

первую электрическую машину (14), соединенную с первой планетарной передачей (10);

вторую электрическую машину (16), соединенную со второй планетарной передачей (12);

первую зубчатую пару (G1, 60) и третью зубчатую пару (G1, 72), которые расположены между первой планетарной передачей (10) и выходным валом (20);

вторую зубчатую пару (G2, 66) и четвертую зубчатую пару (G2, 78), которые расположены между второй планетарной передачей (12) и выходным валом (20);

промежуточный вал (18), расположенный между соответствующими первой и второй планетарными передачами (10, 12) и выходным валом (20),

причем со вторым вторичным валом (36) соединено второе водило (51) планетарного колеса второй планетарной передачи (12), отличающийся тем, что

входной вал (8) непосредственно соединен с первым водилом (50) планетарного колеса первой планетарной передачи (10) и вращает указанное первое водило (50) планетарного колеса; а

промежуточный вал (18) соединен с выходным валом (20) с помощью пятой зубчатой пары (G3, 21).

2. Гибридный силовой агрегат по п. 1, отличающийся тем, что первая и третья зубчатые пары (G1; 60; 72) расположены на первом вторичном валу (34) и промежуточном валу (18), а

вторая и четвертая зубчатые пары (G2; 66; 78) расположены на втором вторичном валу (36) и промежуточном валу (18).

3. Гибридный силовой агрегат по п. 2, отличающийся тем, что первое водило (50) планетарного колеса первой планетарной передачи (10) соединено со вторым солнечным колесом (32) второй планетарной передачи (12), а

первое солнечное колесо (26) первой планетарной передачи (10) соединено со вторым вторичным валом (34).

4. Гибридный силовой агрегат по п. 2 или 3, отличающийся тем, что между первым вторичным валом (34) и выходным валом (20) расположен механизм (96) сцепления.

5. Гибридный силовой агрегат по п. 2 или 3, отличающийся тем, что первая зубчатая пара (G1, 60) содержит первую шестерню (62), прочно прикрепленную к первому вторичному валу (34) и находящуюся во взаимном зацеплении с первым зубчатым колесом (64), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала, причем третья зубчатая пара (G1, 72) содержит третью шестерню (74), прочно прикрепленную к первому вторичному валу (34) и находящуюся во взаимном зацеплении с третьим зубчатым колесом (76), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала (18).

6. Гибридный силовой агрегат по п. 2 или 3, отличающийся тем, что вторая зубчатая пара (G2, 66) содержит вторую шестерню (68), прочно прикрепленную ко второму вторичному валу (36) и находящуюся во взаимном зацеплении со вторым зубчатым колесом (70), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала, причем четвертая зубчатая пара (G2, 78) содержит четвертую шестерню (80), прочно прикрепленную ко второму вторичному валу (36) и находящему во взаимном зацеплении с четвертым зубчатым колесом (82), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала (18).

7. Гибридный силовой агрегат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что пятая зубчатая пара (G2, 21) содержит элемент (92) переключения передач, выполненный с возможностью быть отсоединяемым от промежуточного вала (18) с помощью пятого элемента (93) сцепления.

8. Гибридный силовой агрегат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что элемент переключения передач пятой зубчатой пары (G3, 21) представляет собой пятое зубчатое колесо (92) в зацеплении с шестым зубчатым колесом (94), которое прочно прикреплено к выходному валу (20).

9. Гибридный силовой агрегат по п. 6, отличающийся тем, что первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса (64, 70, 76, 82) выполнены с возможностью быть соединяемыми с и отсоединяемыми от промежуточного вала (18) с помощью соответственных первого, второго, третьего и четвертого элементов (84, 86, 88, 90) сцепления.

10. Гибридный силовой агрегат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что первый ротор (24) первой электрической машины (14) соединен с первой кольцевой передачей (22) первой планетарной передачи (10), а

второй ротор (30) второй электрической машины (16) соединен со второй кольцевой передачей (28) второй планетарной передачи (12).

11. Гибридный силовой агрегат по п. 3, отличающийся тем, что первый блок (56) сцепления выполнен с возможностью соединения с возможностью отцепления первого солнечного колеса (26) с первым водилом (50) планетарного колеса, а

второй блок (58) сцепления выполнен с возможностью соединения с возможностью отцепления второго солнечного колеса (32) со вторым водилом (51) планетарного колеса.

12. Транспортное средство (1), отличающееся тем, что оно содержит гибридный силовой агрегат (3) по любому из пп. 1-11.

13. Способ управления гибридным силовым агрегатом для осуществления переключения передач без прерываний крутящего момента, при этом гибридный силовой агрегат содержит двигатель (4) внутреннего сгорания; коробку (2) передач с входным валом (8) и выходным валом (20); первую планетарную передачу (10), соединенную с входным валом (8) и первым вторичным валом (34); вторую планетарную передачу (12), соединенную с первой планетарной передачей (10) и вторым вторичным валом (36); первую электрическую машину (14), соединенную с первой планетарной передачей (10); вторую электрическую машину (16), соединенную со второй планетарной передачей (12); первую зубчатую пару (G1, 60) и третью зубчатую пару (G1, 72), которые расположены между первой планетарной передачей (10) и выходным валом (20); и вторую зубчатую пару (G2, 66) и четвертую зубчатую пару (G2, 78), которые расположены между второй планетарной передачей (12) и выходным валом (20), причем второе водило (51) планетарного колеса второй планетарной передачи (12) соединено со вторым вторичным валом (36), и входной вал (8) соединен с первым водилом (50) планетарного колеса первой планетарной передачи (10), отличающийся тем, что:

а) соединяют первую или третью зубчатую пару (G1; 60; 72),

b) соединяют вторую или четвертую зубчатую пару (G2; 66; 78),

с) соединяют пятую зубчатую пару (G3, 21) с промежуточным валом (18) так, что промежуточный вал (18) соединяется с выходным валом (20), и

d) включают передачу путем соединения вместе двух вращаемых компонентов (28, 32, 51) второй планетарной передачи (12).

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что этапы a), b) и c) выполняют параллельно.

15. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что первая зубчатая пара (G1, 60) содержит первую шестерню (62), прочно прикрепленную к первой планетарной передаче (10) и находящуюся во взаимном зацеплении с первым зубчатым колесом (64), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала, при этом третья зубчатая пара (G1, 72) содержит третью шестерню (74), прочно прикрепленную к первой планетарной передаче (10) и находящуюся во взаимном зацеплении с третьим зубчатым колесом (76), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала (18), так что на этапе а) первое или третье зубчатое колесо (64, 76) соединяют с промежуточным валом (18).

16. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что вторая зубчатая пара (G2, 66) содержит вторую шестерню (68), прочно прикрепленную ко второй планетарной передаче (12) и находящуюся во взаимном зацеплении со вторым зубчатым колесом (70), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала (18), при этом четвертая зубчатая пара (G2, 78) содержит четвертую шестерню (80), прочно прикрепленную ко второй планетарной передаче (12) и находящуюся во взаимном зацеплении с четвертым зубчатым колесом (82), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала (18), так что на этапе b) второе или четвертое зубчатое колесо (70, 82) соединяют с промежуточным валом (18).

17. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что пятая зубчатая пара (G3, 21) содержит пятое зубчатое колесо (92), которое выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала (18) с помощью пятого элемента (93) сцепления и находится во взаимном зацеплении с шестым зубчатым колесом (94), которое крепко прикреплено к выходному валу (20), так что на этапе с) пятое зубчатое колесо (92) соединяют с промежуточным валом (18).

18. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что на этапе d) два вращаемых компонента (28, 32, 51) содержат второе солнечное колесо (32) и второе водило (51) планетарного колеса, причем двигатель (4) внутреннего сгорания приводят в действие таким образом, что между вторым солнечным колесом (32) и вторым водилом (51) планетарного колеса достигают синхронизированной скорости с последующим перемещением второго блока (58) сцепления с возможностью закрепления второго солнечного колеса (32) и второго водила (51) планетарного колеса друг с другом.

19. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что дополнительно:

e) отсоединяют вращаемые компоненты (28, 32, 51) второй планетарной передачи (12) друг от друга, и

f) включают последующую передачу с использованием первого блока (56) сцепления для соединения двух вращаемых компонентов (22, 26, 50) первой планетарной передачи (10).

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что на этапе е) приводят в действие первую и/или вторую электрическую машину (14; 16) таким образом, что во второй планетарной передаче (12) возникает баланс крутящего момента, при этом на этапе f) два вращаемых компонента (22, 26, 50) содержат первое солнечное колесо (26) и первое водило (50) планетарного колеса, причем двигатель (4) внутреннего сгорания приводят в действие таким образом, что между первым солнечным колесом (26) и первым водилом (50) планетарного колеса достигают синхронизированной скорости с последующим перемещением первого блока (56) сцепления с возможностью закрепления первого солнечного колеса (26) и первого водила (50) планетарного колеса друг с другом.

21. Способ по п. 19, отличающийся тем, что:

g) разъединяют ту из второй и четвертой зубчатых пар (G2; 66; 78), которую соединяли на этапе b),

h) соединяют ту из второй и четвертой зубчатых пар (G2; 66; 78), которую не соединяли на этапе b),

i) отсоединяют вращаемые компоненты (22, 26, 50) первой планетарной передачи (10) друг от друга,

j) включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов (28, 32, 51) второй планетарной передачи (12),

k) разъединяют ту из первой и третьей зубчатых пар (G1; 60; 72), которую соединяли на этапе а), и

l) соединяют ту из первой и третьей зубчатых пар (G1; 60; 72), которую не соединяли на этапе а).

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что включает этап m), на котором повторяют этапы e) и f).

23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что:

n) разъединяют ту из первой и третьей зубчатых пар (G1; 60; 72), которую соединяли на этапе l),

o) закрепляют механизм (96) сцепления, расположенный между первой планетарной передачей (10) и выходным валом (20) так, что первая планетарная передача (10) становится соединенной с выходным валом (20),

p) разъединяют пятую зубчатую пару (G3, 21),

q) соединяют ту из первой и третьей зубчатых пар (G1; 60; 72), которую не разъединяли на этапе n),

r) отсоединяют вращаемые компоненты (22, 26, 50) первой планетарной передачи (10) друг от друга, и

s) включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов (28, 32, 51) второй планетарной передачи (12) друг с другом.

24. Cпособ по п. 23, отличающийся тем, что включает этап t), на котором повторяют этапы e) и f).

25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что:

u) разъединяют ту из первой и третьей зубчатых пар (G1; 60; 72), которую соединяли на этапе q),

v) соединяют ту из первой и третьей зубчатых пар (G1; 60; 72), которую не разъединяли на этапе u),

x) отсоединяют вращаемые компоненты (22, 26, 50) первой планетарной передачи (10) друг от друга, и

y) включают последующую передачу путем соединения двух вращаемых компонентов (28, 32, 51) второй планетарной передачи (12) друг с другом.