Силовой агрегат для транспортных средств

Силовой агрегат для транспортных средств

Реферат

 

Силовой агрегат (10) для транспортных средств содержит двигатель внутреннего сгорания (12) (ДВС) и коробку передач (18), передающую приводное усилие на ведущие колеса транспортного средства, первичный вал (20) коробки передач имеет возможность кинематического соединения с выходным валом (14) ДВС, а также имеющий электрическую машину (32), которая имеет возможность кинематического соединения через промежуточную коробку (34) с коробкой передач (18) и переключения на работу в режиме электродвигателя стартера для пуска ДВС (12) и на работу в режиме генератора для питания электрической бортовой сети транспортного средства. Кроме того, электрическая машина обеспечивает синхронизацию коробки передач при переключении ее ступеней с помощью по меньшей мере одной имеющей электронное управление муфты и маховой массы (24). Для того чтобы электрическая машина, работая в режиме генератора, всегда обеспечивала достаточное количество электроэнергии, начиная от режима холостого хода и заканчивая номинальной частотой вращения вала ДВС, частоту вращения ее ротора изменяют при определенной частоте вращения вала двигателя путем переключения ступеней в промежуточной коробке. Технический результат заключается в рациональном использовании мощности электрической машины и обеспечении синхронизации при переключении ступеней коробки передач. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к силовому агрегату для транспортных средств, имеющему двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и основную коробку передач, которая передает приводное усилие на ведущие колеса транспортного средства и первичный вал которой имеет возможность кинематического соединения с выходным валом ДВС, а также имеющему электрическую машину, которая имеет возможность кинематического соединения через промежуточную коробку передач с основной коробкой передач и имеет возможность переключения на работу в режиме электродвигателя стартера для пуска ДВС и на работу в режиме генератора для питания электрической бортовой сети транспортного средства, при этом выходной вал ДВС и первичный вал основной коробки передач, а также электрическая машина через промежуточную коробку передач имеют возможность кинематического соединения друг с другом и с маховой массой с помощью по меньшей мере одной управляемой муфты.

В заявке DE 196298393 описан силовой агрегат для транспортных средств, состоящий из ДВС и коробки передач, передающей приводное усилие на ведущие колеса транспортного средства, при этом первичный вал коробки передач имеет возможность кинематического соединения с выходным валом ДВС, а также с электрической машиной, которая имеет возможность кинематического соединения через промежуточную коробку с коробкой передач и имеет возможность переключения на работу в режиме электродвигателя стартера для пуска ДВС и на работу в режиме генератора для питания электрической бортовой сети транспортного средства.

Синхронизация коробки передач, т.е. согласование частоты вращения вводимых в зацепление зубчатых колес коробки передач при переключении ее ступеней, происходит у известных ступенчатых коробок передач транспортных средств с помощью обеспечивающих соединение с геометрическим замыканием сцепных элементов с инерционной синхронизацией включения передач. Эти сцепные элементы не только требуют определенных затрат на их изготовление, но и подвержены значительному износу в процессе эксплуатации из-за испытываемых ими относительно высоких механических нагрузок, в результате чего эффективность синхронизации снижается.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача объединить функции стартера, генератора и синхронизации коробки передач в одном узле, а также обеспечить совместное управление ими.

В отношении силового агрегата для транспортных средств указанного в начале описания типа эта задача решается благодаря тому, что электрическая машина через ступенчатую промежуточную коробку передач кинематически связана с первичным валом основной коробки передач и предусмотрен электронный блок управления, который выполнен с возможностью управлять по меньшей мере одной муфтой, а также электрической машиной на основании информации о частоте вращения вала двигателя, частоте вращения колес и требуемом режиме работы основной коробки передач.

Согласно одному из предпочтительных вариантов указанная маховая масса способна накапливать кинетическую энергию, достаточную для импульсного пуска ДВС.

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом выходной вал ДВС и первичный вал основной коробки передач имеют возможность кинематического соединения друг с другом через муфту и маховик. При этом ступенчатая промежуточная коробка передач предпочтительно имеет по меньшей мере две ступени и одно нейтральное положение.

Согласно другому предпочтительному варианту электрическая машина кинематически связана с промежуточным валом, который имеет возможность кинематического соединения с первичным валом основной коробки передач с помощью двух управляемых муфт, каждая из которых включает различные ступени. В этом варианте предусмотренный электронный блок управления предпочтительно выполнен с возможностью управлять обеими установленными на промежуточном валу муфтами, а также электрической машиной на основании информации о частоте вращения вала двигателя, частоте вращения колес и требуемом режиме работы основной коробки передач.

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом выполнения предлагаемого в изобретении силового агрегата электрическая машина имеет возможность кинематического соединения через по меньшей мере одну управляемую муфту с первичным валом основной коробки передач таким образом, чтобы она для синхронизации этой основной коробки передач при включении следующей низшей передачи, работая в режиме электродвигателя, ускоряла соответствующее вращающееся более медленно зубчатое колесо в соединяемой зубчатой паре или же при включении следующей высшей передачи, работая в режиме генератора, тормозила соответствующее вращающееся более быстро зубчатое колесо.

Помимо этого в предлагаемом в изобретении силовом агрегате электрическая машина имеет возможность кинематического соединения через промежуточную коробку передач с первичным валом основной коробки передач таким образом, чтобы для синхронизации этой основной коробки передач обеспечить возможность выбора определенной ступени в промежуточной коробке передач и тем самым изменения момента инерции масс электрической машины в соответствии с требуемым согласованием частот вращения первичного вала основной коробки передач.

Преимущество предлагаемого в изобретении силового агрегата состоит в возможности простым образом использовать для пуска ДВС электрическую машину, которая в этом случае включается на работу в режиме электродвигателя стартера и которая в процессе работы ДВС переключается на генераторный режим, обеспечивая питание электрической бортовой сети транспортного средства. Выходной вал ДВС кинематически связан с первичным валом коробки передач, причем эту кинематическую связь можно прерывать. Указанная кинематическая связь обеспечивается с помощью по меньшей мере одной управляемой муфты, а также соединенного с ней маховика. Кроме того, первичный вал коробки передач соединен со ступенчатой промежуточной коробкой, обеспечивающей кинематическую связь с электрической машиной. Переключением имеющихся в промежуточной коробке ступеней можно изменять ее передаточное отношение, чтобы в зависимости от частоты вращения вала ДВС обеспечить работу электрической машины в генераторном режиме с оптимальным КПД, а при ее работе в режиме электродвигателя стартера обеспечить достаточный пусковой момент. Ступени в промежуточной коробке могут иметь передаточные отношения, например, 1:2 и 1: 5.

Кинематически электрическая машина может быть соединена с первичным валом коробки передач различным образом. Так, например, кинематическая связь может осуществляться через промежуточный вал с двумя зубчатыми парами, которые в зависимости от требуемого передаточного отношения электрической машины соединяются с первичным валом коробки передач посредством двух установленных на зубчатых колесах управляемых муфт. Равным образом на каждом из выступающих из электрической машины концов ее ротора можно установить по свободно вращающемуся зубчатому колесу, каждое из которых зацепляется с соответствующим сопряженным зубчатым колесом на первичном валу коробки передач и через соответствующую управляемую муфту кинематически соединяется с валом ротора.

Электрической машиной, а также муфтами предпочтительно управляет электронный блок управления, который на основании собранной информации, такой как частота вращения вала двигателя, частота вращения ведущих колес, а также включаемая при переключении ступеней коробки передача, управляет муфтами и тем самым регулирует передаточное отношение электрической машины. Аналогичным образом можно также легко задавать нужную функцию электрической машины, переключая ее на работу в режиме стартера или генератора, и управлять этой функцией.

Преимущество изобретения состоит также в возможности синхронизации при переключении ступеней основной коробки передач с использованием механической инерционности, а также электрической мощности, развиваемой электрической машиной. Благодаря возможности соединять по меньшей мере одной муфтой выходной вал ДВС и первичный вал коробки передач с маховой массой, кинематически связанной с промежуточной коробкой передач, синхронизацию основной коробки передач предпочтительно обеспечивать, используя маховик в сочетании с промежуточной коробкой. При включении пониженной передачи переключаемая на работу в режим электродвигателя электрическая машина может ускорять соответствующее более медленно вращающееся зубчатое колесо в кинематически соединяемой зубчатой паре, точно согласуя таким путем их частоты вращения, соответственно угловые скорости. При включении же повышенной передачи электрическая машина, переключаемая в этом случае на работу в генераторном режиме с управляемой электрической нагрузкой, может притормаживать зубчатое колесо, вращающееся с большей скоростью. Подобная синхронизация коробки передач позволяет полностью отказаться от использования в ней механических муфт синхронизатора, подвергающихся высокой нагрузке и неизбежно связанному с ней интенсивному износу.

Кроме того, пространственное объединение стартера и генератора в одном единственном узле позволяет значительно сократить затраты на изготовление и сборку такой конструкции, что является преимуществом с точки зрения производственных издержек. Кроме того, благодаря достигаемой в результате компактности силового агрегата, в состав которого входит ДВС, обеспечивается большая свобода выбора в отношении не только его размещения в транспортном средстве, но и расположения вспомогательных механизмов двигателя. При этом можно и далее использовать существующее производственное оборудование и технологии, применяемые для изготовления стартеров и генераторов. Различные детали предлагаемой конструкции не требуют внесения конструктивных изменений в серийно выпускаемые в настоящее время стартеры и генераторы.

Кроме того, для охлаждения предлагаемой в изобретении электрической машины, являющейся по существу династартером, предпочтительно использовать жидкостное охлаждение, что можно реализовать ее подключением к системе жидкостного охлаждения ДВС. Однако равным образом можно предусмотреть и воздушное охлаждение, обеспечиваемое с помощью навесного или внешнего вентилятора системы охлаждения. При котором подачу достаточного количества охлаждающего воздуха предпочтительно обеспечивать с помощью постоянно работающего вентилятора системы охлаждения.

И, наконец, предпочтительно предусмотреть смазывание маслом династартерной машины и прежде всего переключаемой планетарной коробки передач, для чего целесообразно использовать трансмиссионное масло из ступенчатой коробки передач.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере нескольких вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг.1 - принципиальная схема силового агрегата транспортного средства согласно первому варианту выполнения, на фиг.2 - принципиальная схема силового агрегата транспортного средства согласно второму варианту выполнения, на фиг. 3 - схематичный разрез показанного на фиг.1 силового агрегата в виде сверху, на фиг.4 - схематичный разрез еще одного варианта выполнения показанной на фиг.3 конструкции, на фиг. 5 - механическая характеристика электрической машины для различных передаточных чисел, на фиг. 6 - блок-схема процесса управления синхронизацией коробки передач, на фиг. 7 - блок-схема процесса управления коробкой передач при работе электрической машины в генераторном режиме.

На фиг. 1 показана принципиальная схема первого из возможных вариантов выполнения силового агрегата 10 транспортного средства. В состав этого силового агрегата 10 входит двигатель 12 внутреннего сгорания (ДВС), выходной вал 14 которого жестко соединен с коленчатым валом 16, кинематически связанным с не показанными на чертеже поршнями, перемещающимися в соответствующих цилиндрах. Кроме того, в состав силового агрегата 10 входит основная коробка 18 передач, имеющая первичный (ведущий) вал 20 и вторичный (ведомый) вал 22. Вторичный вал 22 этой основной коробки передач кинематически связан с не показанными на чертеже ведущими колесами транспортного средства. Между ДВС 12 и основной коробкой 18 передач расположена маховая масса 24, представляющая собой, например, выполненный из двух вращающихся масс маховик 26. Ось вращения маховой массы 24 при этом совпадает с осью вращения выходного вала 14, а также первичного вала 20 основной коробки передач. Между ДВС 12 и маховой массой 24 установлена первая (сцепная) муфта 28, а между маховой массой 24 и основной коробкой 18 передач установлена вторая (сцепная) муфта 30. Кроме того, в состав силового агрегата 10 входит электрическая машина 32, переключаемая с помощью не показанной на чертеже системы управления на работу в режиме электродвигателя стартера ДВС 12 или на работу в режиме генератора, вырабатывающего напряжение питания для электрической бортовой сети транспортного средства. Электрическая машина 32 кинематически связана с промежуточной коробкой 34 передач, взаимодействующей с одной стороны с не показанным на чертеже приводным, соответственно выходным валом электрической машины 32, а с другой стороны - с маховой массой 24. Промежуточная коробка 34 имеет две ступени, при этом передаточное отношение между первичным валом и вторичным валом этой коробки 34 для первой ступени составляет, например, 1:2, а для второй ступени составляет 1:5.

В показанной комплектации силовой агрегат 10 может работать в следующих режимах.

При непосредственном пуске ДВС 12 электрическую машину 32 включают в режим электродвигателя стартера. При этом напряжение на электрическую машину 32 подается, например, от аккумуляторной батареи транспортного средства. В этом режиме муфта 30 выключена, т.е. основная коробка 18 передач кинематически отсоединена от маховой массы 24. Одновременно с этим муфта 28 включена, обеспечивая кинематическую связь выходного вала 14, а тем самым и коленчатого вала 16 с маховой массой 24. В результате маховая масса 24, приводимая во вращение промежуточной коробкой 34, со своей стороны передает вращение через включенную муфту 28 на выходной вал 14, соответственно на коленчатый вал 16 ДВС. При этом коленчатый вал ДВС 12 проворачивается с определенной частотой вращения до тех пор, пока двигатель известным образом не запустится. При пуске промежуточную коробку 34 предпочтительно включать на передачу с большим передаточным отношением, составляющим 1:5, что позволяет понизить относительно высокую частоту вращения электрической машины 32, включенной на работу в режиме электродвигателя стартера, производя пуск ДВС 12 с такой пониженной частотой вращения его вала.

Кроме того, показанная на чертеже кинематическая цепь пригодна для так называемого импульсного (или инерционного) пуска двигателя. Электрическая машина 32 в данном случае снова работает как электродвигатель стартера, причем одновременно с этим обе муфты 28 и 30 выключены. В результате маховая масса 24 разгоняется электрической машиной 32 до достижения заданной частоты вращения. При этом промежуточная коробка 34 включена на передачу с большим передаточным отношением, составляющим, например, 1:5. По достижении маховой массой 24 заданной частоты вращения муфту 28 включают, в результате чего накопившаяся в этой маховой массе 24 кинетическая энергия сразу, т.е. импульсно, отдается на вал ДВС 12, обеспечивая пуск последнего.

В обоих вышеописанных случаях пуска ДВС 12 электрическая машина 32 отключается сразу же по достижении выходным валом 14 ДВС 12, а тем самым соответственно и коленчатым валом 16 их заданной частоты вращения. При этом происходит переключение электрической машины 32 с работы в режиме электродвигателя на работу в генераторном режиме, при котором вращающаяся за счет включенной муфты 28 маховая масса 24 кинематически связана с промежуточной коробкой 34, которая в свою очередь в соответствии с выбранным в ней передаточным отношением приводит в действие электрическую машину 32. Вырабатываемое в генераторном режиме работы напряжение используется для питания электрической бортовой сети транспортного средства. При этом в промежуточной коробке 34 при частоте вращения n выходного вала 14, превышающей 1500 об/мин, включается ступень с меньшим передаточным отношением, составляющим 1: 2, в результате чего частота вращения у работающей в генераторном режиме электрической машины 32 понижается, но тем не менее остается достаточной для подачи в бортовую сеть напряжения необходимой величины.

Для приведения транспортного средства в движение при запущенном ДВС 12 включается муфта 30, благодаря чему в соответствии с включенной в основной коробке 18 передач ступенью крутящий момент со вторичного вала 22 этой основной коробки передач известным образом передается на ведущие колеса транспортного средства, приводя их во вращение. После этого при необходимости включить в основной коробке 18 передач следующую, более высокую передачу вначале при принятой частоте вращения n выходного вала, составляющей менее 1500 об/мин, выключается муфта 30, а промежуточная коробка 34 переключается с передачи с более низким передаточным отношением на передачу с более высоким передаточным отношением. В результате на выходном валу 14 происходит резкое возрастание (бросок) передаваемого от маховой массы 24 тормозящего крутящего момента, за счет чего частота вращения n этого выходного вала 14 снижается до частоты, необходимой для синхронизации с основной коробкой 18 передач. По достижении указанной синхронизированной частоты вращения муфта 30 включается, и основную коробку передач 18 можно переключать на следующую, более высокую передачу.

При необходимости включить в основной коробке 18 передач следующую высшую передачу при частоте вращения n выходного вала 14, составляющей более 1500 об/мин, таким же образом вначале выключается муфта 30, а частота вращения выходного вала 14 снижается до синхронизированной частоты с помощью электрической машины 32, вал которой вращается при меньшем передаточном отношении в промежуточной коробке 34, при этом у электрической машины одновременно отбирается в виде нагрузки много электроэнергии. В соответствии с более высокой отбираемой электрической нагрузкой на вход также должно поступать больше энергии, которую получают за счет отбора кинетической энергии маховой массы 24, в результате чего последняя тормозит выходной вал 14. По достижении выходным валом 14 синхронизированной частоты вращения основную коробку 18 передач можно переключить на следующую высшую передачу и включить муфту 30.

Другая рабочая ситуация возникает в случае, когда основную коробку 18 передач при частоте вращения n выходного вала 14, превышающей 1500 об/мин, необходимо переключить на низшую по отношению к включенной передачу. Для этого вначале выключается муфта 28, а электрическая машина 32 переключается на работу в режиме электродвигателя. В промежуточной коробке 34 при частоте вращения n больше 1500 об/мин включена передача с меньшим передаточным отношением, благодаря чему необходимую для синхронизации частоту вращения первичного вала 20 основной коробки передач можно регулировать с помощью электрической машины 32, работающей в режиме электродвигателя. По достижении такой необходимой для синхронизации частоты вращения происходит переключение основной коробки 18 передач на следующую низшую передачу и включение муфты 28.

При необходимости включить в основной коробке 18 передач следующую низшую передачу при частоте вращения n выходного вала 14 менее 1500 об/мин и в этом случае вначале выключается муфта 28. Затем промежуточная коробка с передачи с большим передаточным отношением, составляющим, например, 1:5 при частотах вращения n<1500 об/мин, переключается на передачу с меньшим передаточным отношением, например, 1:2, в результате чего частота вращения первичного вала 20 основной коробки передач повышается в соответствии с этим передаточным отношением. Повышение частоты вращения до частоты, необходимой для синхронизации, происходит при этом за счет броска крутящего момента, возникающего в результате очень быстрого переключения промежуточной коробки 34 с передачи с большим передаточным отношением на передачу с меньшим передаточным отношением.

Кроме того, существует возможность переключать промежуточную коробку 34 на передачу с более низким передаточным отношением, например, 1:2, независимо от мгновенной частоты вращения n первичного вала 20, эффективно снижая таким путем механическую инерционность вращающихся деталей промежуточной коробки 34 и электрической машины 32 относительно коленчатого вала 16, соответственно выходного вала 14. Благодаря этому достигаются наилучшие динамические характеристики (т.е. характеристики ускорения) транспортного средства.

На фиг. 2 показана принципиальная схема второго варианта выполнения силового агрегата 10 транспортного средства. В состав этого силового агрегата 10 входит ДВС 12, выходной вал 14 которого жестко соединен с коленчатым валом 16, кинематически связанным с не показанными на чертеже поршнями, перемещающимися в соответствующих цилиндрах. Кроме того, в состав силового агрегата 10 входит основная коробка 18 передач, имеющая первичный вал 20 и вторичный вал 22. Вторичный вал 22 этой основной коробки передач кинематически связан с не показанными на чертеже ведущими колесами транспортного средства. Между ДВС 12 и основной коробкой 18 передач расположена маховая масса, представляющая собой, например, выполненный из двух вращающихся масс маховик 27. Ось вращения этой маховой массы 27 при этом совпадает с осью вращения выходного вала 14, а также первичного вала 20 основной коробки передач. Выходной вал ДВС 12 жестко соединен с маховиком 27. Между этим маховиком 27 и первичным валом 20 установлена (сцепная) муфта 31. Кроме того, в состав силового агрегата 10 входит электрическая машина 32, переключаемая с помощью не показанной на схеме системы управления на работу в режиме электродвигателя стартера ДВС 12 или на работу в режиме генератора, вырабатывающего напряжение питания для электрической бортовой сети транспортного средства. Электрическая машина 32 кинематически связана с промежуточной коробкой 34 передач, взаимодействующей с одной стороны с не показанным на чертеже приводным, соответственно выходным валом электрической машины 32, а с другой стороны - с первичным валом 20. Промежуточная коробка 34 имеет две ступени, при этом передаточное отношение между первичным валом и вторичным валом этой коробки 34 для первой ступени составляет, например, 1:2, а для второй ступени - 1:5. Переключение с одной из указанных ступеней на другую происходит с помощью двух независимо управляемых и не показанных на чертеже муфт в промежуточной коробке 34. Эти муфты позволяют наряду с переключением передач разорвать кинематическую связь между электрической машиной 32 и первичным валом 20.

В показанной комплектации силовой агрегат 10 может работать в следующих режимах.

При непосредственном пуске ДВС 12 электрическую машину 32 включают на работу в режиме электродвигателя стартера. При этом напряжение на электрическую машину 32 подается, например, от аккумуляторной батареи транспортного средства. Основная коробка 18 передач находится при этом в нейтральном положении, разрывая таким образом кинематическую связь между первичным валом 20 и вторичным валом 22. В этом режиме муфта 31 выключена, т.е. выходной вал 14, а тем самым и коленчатый вал 16 ДВС 12 кинематически связаны с первичным валом 20 основной коробки передач. Приводимая от электрической машины 32 промежуточная коробка 34, кинематически связанная с первичным валом 20, приводит во вращение через включенную муфту 31 выходной вал 14, соответственно коленчатый вал 16. При этом коленчатый вал ДВС 12 проворачивается с определенной частотой вращения до тех пор, пока двигатель известным образом не запустится. При пуске промежуточную коробку 34 предпочтительно включать на передачу с большим передаточным отношением, составляющим 1:5, что позволяет понизить относительно высокую частоту вращения электрической машины 32, включенной на работу в режиме электродвигателя стартера, производя пуск ДВС 12 с такой пониженной частотой вращения его вала.

Кроме того, показанная на фиг.2 кинематическая цепь пригодна для так называемого импульсного пуска двигателя. Электрическая машина 32 в данном случае снова работает как электродвигатель стартера, причем одновременно с этим муфта 31 выключена. Основная коробка 18 передач и в этом случае находится в нейтральном положении, разрывая тем самым кинематическую связь между первичным валом 20 и вторичным валом 22 и отключая, следовательно, привод от ведущих колес транспортного средства. При работе электрической машины 32 вращение ее выходного вала передается через ведомый диск муфты 31 на первичный вал 20 коробки, который ускоряется до достижения заданной частоты вращения. При этом промежуточная коробка 34 включена на передачу с большим передаточным отношением, составляющим, например, 1:5. По достижении первичным валом 20 заданной частоты вращения включается муфта 31, в результате чего энергия вращения, накопленная в роторе электрической машины 32 и во вращающихся деталях основной коробки 18 передач и муфты 31, сразу, т.е. импульсно, может отдаваться на вал ДВС, обеспечивая пуск последнего. Кроме того, электрическая машина 32 создает необходимый пусковой крутящий момент до тех пор, пока ДВС 12 не заведется.

В обоих вышеописанных случаях пуска ДВС 12 электрическая машина 32 отключается сразу же по достижении выходным валом 14 ДВС 12, а тем самым соответственно и его коленчатым валом 16 их заданной частоты вращения. При этом происходит переключение электрической машины 32 с работы в режиме стартера на работу в генераторном режиме, при котором приводимый через включенную муфту 31 первичный вал основной коробки приводит в действие промежуточную коробку 34, которая в свою очередь в соответствии с выбранным в ней передаточным отношением приводит в действие электрическую машину 32. Вырабатываемое в генераторном режиме работы напряжение используется для питания электрической бортовой сети транспортного средства. При этом в промежуточной коробке 34 при частоте вращения n выходного вала 14, превышающей 1500 об/мин, включается ступень с меньшим передаточным отношением, в результате чего частота вращения у работающей в генераторном режиме электрической машины 32 для достижения более высокого КПД понижается, но тем не менее остается достаточной для подачи в бортовую сеть напряжения необходимой величины.

Для приведения транспортного средства в движение при запущенном ДВС 12 включается муфта 31, благодаря чему в соответствии с предварительно включенной в основной коробке 18 передач ступенью крутящий момент со вторичного вала 22 этой основной коробки передач известным образом передается на ведущие колеса транспортного средства, приводя их во вращение. После этого при необходимости включить в основной коробке 18 передач следующую, более высокую передачу вначале при принятой частоте вращения n выходного вала, составляющей менее 1500 об/мин, сначала выключается муфта 31, основная коробка 18 передач переключается в нейтральное положение, а промежуточная коробка 34 при этом переключается с передачи с более низким передаточным отношением на передачу с более высоким передаточным отношением. В результате на первичном валу 20 происходит резкое возрастание (бросок) тормозящего крутящего момента, за счет чего частота вращения n этого первичного вала 20 снижается до частоты, необходимой для синхронизации с основной коробкой 18 передач. По достижении указанной синхронизированной частоты вращения основную коробку передач 18 можно переключать на следующую, более высокую передачу и включением муфты 31 снова подключить ДВС 12 к кинематической цепи, восстановив тем самым силовое замыкание.

При необходимости включить в основной коробке 18 передач следующую высшую передачу при частоте вращения n выходного вала 14, составляющей более 1500 об/мин, таким же образом вначале выключается муфта 31, а основная коробка 18 передач переключается в нейтральное положение. Частота вращения первичного вала 20 снижается до синхронизированной частоты с помощью электрической машины 32, вал которой вращается при меньшем передаточном отношении в промежуточной коробке 34, при этом у электрической машины 32 одновременно отбирается в виде нагрузки много электроэнергии. По достижении первичным валом 20 синхронизированной частоты вращения основную коробку 18 передач можно переключить на следующую высшую передачу и включить муфту 31.

Альтернативная возможность переключить основную коробку 18 передач на следующую высшую передачу при частоте вращения п выходного вала 14 менее 1500 об/мин состоит в том, чтобы вначале переключением промежуточной коробки 34 на передачу с меньшим передаточным отношением затормозить электрическую машину 32. Это достигается за счет соответствующего включения не показанных на чертеже муфт в промежуточной коробке 34. После этого выключают муфту 31 и промежуточную коробку снова переключают на передачу с большим передаточным отношением. В результате частота вращения первичного вала 20 снижается. По достижении первичным валом 20 синхронизированной частоты вращения основную коробку 18 передач можно переключить на следующую высшую передачу и включить муфту 31.

Другая рабочая ситуация возникает в случае, когда основную коробку 18 передач при частоте вращения n выходного вала 14, превышающей 1500 об/мин, необходимо переключить на низшую по отношению к включенной передачу. Для этого вначале выключается муфта 31, основная коробка 18 передач переключается в нейтральное положение, а электрическая машина 32 переключается на работу в режиме электродвигателя. С помощью электрической машины 32 частота вращения первичного вала 20 повышается до соответствующей синхронизированной частоты. В промежуточной коробке 34 при частоте вращения n больше 1500 об/мин включена передача с меньшим передаточным отношением, благодаря чему необходимую для синхронизации частоту вращения первичного вала 20 основной коробки передач можно регулировать с помощью электрической машины 32, работающей в режиме электродвигателя. По достижении такой необходимой для синхронизации частоты вращения происходит переключение основной коробки 18 передач на следующую низшую передачу и включение муфты 31.

При необходимости включить в основной коробке 18 передач следующую низшую передачу при частоте вращения n выходного вала 14 менее 1500 об/мин и в этом случае вначале выключается муфта 31, а основная коробка 18 передач переключается в нейтральное положение. Затем промежуточная коробка 34 с передачи с большим передаточным отношением, составляющим, например, 1:5 при частотах вращения n<1500 об/мин, переключается на передачу с меньшим передаточным отношением, например, 1:2, в результате чего частота вращения первичного вала 20 основной коробки передач повышается в соответствии с этим передаточным отношением. Повышение частоты вращения до частоты, необходимой для синхронизации, происходит при этом за счет броска крутящего момента, возникающего в результате очень быстрого переключения промежуточной коробки 34 с передачи с большим передаточным отношением на передачу с меньшим передаточным отношением. После этого основную коробку 18 передач можно переключить на следующую низшую передачу и включить муфту 31.

Кроме того, при необходимости придать транспортному средству максимальное ускорение существует также возможность переключать промежуточную коробку 34 на передачу с более низким передаточным отношением, например, 1: 2, независимо от мгновенной частоты вращения п выходного вала 14, снижая таким путем эффективную механическую инерционность вращающихся деталей промежуточной коробки 34 относительно коленчатого вала 16, соответственно выходного вала 14. Другая эффективная возможность уменьшения механической инерционности состоит в переключении промежуточной коробки 34 в нейтральное положение.

На фиг. 3 в разрезе более детально показан вариант, несколько модифицированный по сравнению с вариантом по фиг.1. На этом чертеже наглядно показаны отдельные детали и их расположение друг относительно друга в сборе. Выходной вал 14 двигателя сцепной муфтой, представляющей собой обычное сцепление 37, состоящее из маховика 38 и ведомого диска 39, соединен с первичным валом 20 коробки передач. На этом первичном валу жестко закреплены два зубчатых колеса 43 и 45, находящиеся в зацеплении с двумя соответствующими зубчатыми колесами 46 и 47 на промежуточном валу 40. Этот промежуточный вал 40 еще одной зубчатой парой кинематически связан с электрической машиной 32. Вторичный вал 22 коробки передач кинематически связан с не показанными на чертеже ведущими колесами транспортного средства. Каждое из установленных на промежуточном валу 40 зубчатых колес 46 и 47 соединено соответственно с одной из муфт 42 и 44, которые и обеспечивают жесткое соединение либо зубчатого колеса 46, либо зубчатого колеса 47 с промежуточным валом 40. Управление обеими муфтами 42 и 44, т.е. их включение и выключение, осуществляет электронный блок 50 управления, который в зависимости от режима работы и движения транспортного средства обеспечивает переключение электрической машины 32 на соответствующий режим работы.

Для непосредственного пуска не показанного на чертеже ДВС коробка 18 передач переключается в нейтральное положение, а сцепление 37 при этом выключено. Тем самым коробка 18 кинематически разъединена с ДВС, соответственно с его выходным валом 14. Электрическую машину 32 включают на работу в режиме электродвигателя стартера. Необходимое при этом напряжение на электрическую машину 32 подается, например, от аккумуляторной батареи транспортного средства. Вначале включается муфта 42, в результате чего первичный вал 20 начинает вращаться с определенной частотой. Указанная частота вращения при этом определяется передаточным отношением пары зубчатых колес 47, 43, которое может составлять, например, 1:5 или 1:6. Получаемая в результате кинетическая энергия накапливается всеми вращающимися деталями коробки 18 передач, за исключением ее вторичного вала 22, поскольку эта коробка 18 находится в нейтральном положении. Затем при включении сцепления 37 транспортного средства накопленная вращающимися деталями коробки передач и ротором электрической машины 32 энергия вращения отдается на вал ДВС, прокручивая этот вал, в результате чего одновременно снижается частота вращения первичного вала 20. По достижении этим первичным валом 20 определенной частоты вращения электрическая машина 32 начинает проворачивать вал ДВС до тех пор, пока последний не заведется. Ко