PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 12/14

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B60R 25/06 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów pojazdu hybrydowego (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 12/14 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/16 (72) Twórca(y) wynalazku: EMIL KRÓL, Rybnik, PL MARCIN MACIĄŻEK, Będzin, PL TADEUSZ GLINKA, Gliwice, PL TOMASZ CZAJA, Czeladź, PL

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazki jest elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów pojazdu hybrydowego napędzanego jednocześnie tylko jednym sinikiem albo spalinowym albo elektrycznym. Pojazd hybrydowy standardowo wyposażony jest w dwa silniki napędowe tj. spalinowy i elektryczny. W zależności od przeznaczenia pojazdu, wzajemna konfiguracja tych silników jest różna. Uniwersalne rozwiązanie napędu hybrydowego pozwala realizować cztery warianty pracy: trzy przy jeździe pojazdu i jeden w czasie postoju pojazdu. Jazdę pojazdu można realizować: tylko silnikiem spalinowym, tylko silnikiem elektrycznym oraz silnikami spalinowym i elektrycznym pracującymi równocześnie przy czym, w tym reżimie, silnik elektryczny może pracować także jako prądnica ładując akumulatory i baterie kondensatorów. W czasie postoju pojazdu silnik spalinowy może napędzać silnik elektryczny, który pracuje jako prądnica ładując akumulatory i baterie kondensatorów. Uniwersalne rozwiązanie hybrydowego układu napędowego wymaga zastosowania co najmniej dwóch sprzęgieł i przekładni mechanicznej z pozycją neutralną (luz) w której wał napędowy kół nie jest sprzęgnięty z wałami silników spalinowego i elektrycznego. W pojazdach specjalnych np. w dostawczych, używanych głównie w mieściły można stosować uproszczony mechanicznie wariant napędu hybrydowego. Wymagania trakcyjne dla takiego układu napędowego pojazdu można ograniczyć do dwóch stanów pracy: pracuje tylko silnik spalinowy albo pracuje tylko silnik elektryczny. Silnik spalinowy wykorzystywany jest do przejazdu na dalszych trasach z większą prędkością, natomiast silnik elektryczny umożliwia bezemisyjne poruszanie się pojazdu w aglomeracjach miejskich lub na innych terenach, gdzie ważne jest utrzymanie niskiej emisji zanieczyszczeń oraz poziomu emitowanego hałasu (np. parki, rezerwaty ścisłe, hale produkcyjne). W tym, rozwiązaniu hybrydowy układ napędowy pojazdu może być mechanicznie uproszczony. Znane rozwiązania bazują na katalogowym bloku napędowym z silnikiem spalinowym i silnikiem elektrycznym umieszczonym na wale napędowym pojazdu, między skrzynią biegów i przekładnią różnicową (dyferencjałem). W przypadku braku możliwości blokady skrzyni biegów rozwiązanie to nie jest rozwiązaniem bezpiecznym. Dla przykładu gdy pojazd jest napędzany silnikiem elektrycznym, blok napędowy z silnikiem spalinowym jest na luzie i nie pracuje, a gdy kierowca pomyłkowo zaprzęgli sinik spalinowy wówczas może dojść do uszkodzenia jednego z elementów napędu. Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów pojazdu hybrydowego bazująca na drążku skrzyni biegów i wykorzystująca katalogowy elektrozaczep według wynalazku charakteryzuje się tym. że na zewnętrznej części drążka skrzyni biegów, w kabinie kierowcy, przymocowali) jest okrągły trzpień blokady o średniej dopasowanej do średnicy otworu elektrozaczepu, a elektrozaczep jest zamocowany na saniach, tak aby mógł być. w pozycji luzu drążka, nasuwany na trzpień. Uzyskuje się to gdy oś trzpienia, w pozycji luzu drążka, pokrywała się z osią otworu elektrozaworu, a sanie są zamocowane przesuwnie na łożu z blokadą w skrajnych położeniach realizowana bolcami blokady, przy czym łoże jest przymocowane do konstrukcji kabiny pojazdu w takim miejscu aby elektrozaczep mógł być nasuwany i wysuwany z trzpienia blokady. Łoże ma trzy podłużne symetrycznie rozmieszczone otwory: dwa skrajne otwory blokady i środkowy otwór prowadzący w łożu. o długości dopasowanej do długości elektrozaczepu, przy czym otwory skrajne są krótsze i na końcach są nieprzelotowe, od strony przeciwnej do sań. cylindrycznie poszerzone, a otwór środkowy jest dłuższy i na całej długości od strony sań, jest nieprzelotowo szerszy. Na przedniej części sań jest zamocowany elektrozaczep, a w tylnej części sań są dwa okrągłe otwory usytuowane wzdłuż osi sań i dwu okrągłe otwory usytuowane poprzecznie do osi sań. Istotną rolę spełniają bolce blokad, które na jednym końcu są nagwintowane, a na drugim końcu, od strony zewnętrznej loża. mają główki okrągłe o średnicy dopasowanej do średnicy poszerzonych końców otworów skrajnych w łożu. Bolce te łączą łoże z saniami przechodząc przez otwory skrajne w łożu i otwory w saniach usytuowane poprzecznie do osi sań. Na bolce, od strony zewnętrznej sań. są nałożone sprężyny i podkładki, a nagwintowane końcówki bolców są wkręcone w uchwyt blokujący. Sanie są przykręcone przesuwnie do łoża śrubami prowadzanymi, poprzez otwory usytuowane wzdłuż osi sań i otwór prowadzący w łożu, przy czym między saniami i łożem jest podkładka dystansowa, korzystnie teflonową która umieszczona jest w części szerszej otworu w łożu, a od strony zewnętrznej łoża jest także podkładka ślizgowa, korzystnie teflonowa i podkładka metalowa przykręcona nakrętką i skontrowana nakrętką Przykład rozwiązania elektromagnetycznej blokad skrzy ni biegów pojazdu hybrydowego jest przedstawiony na rysunku na którym pokazano: Fig. 1 schemat blokowy napędu, Fig. 2 widok 3D elementów blokady w stanie rozłożonym, Fig. 3 widok rzutu bocznego blokady, Fig. 4 przekrój po-

3 PL B1 3 przeczy blokady w płaszczyźnie A-A przechodzącej przez oś jednej ze śrub prowadzącej sanie, Fig. 5 przekrój poprzeczny blokady w płaszczyźnie B-B przechodzącej przez osie bolców blokady 3.1, Fig. 6 widok 3D łoża od strony przeciwnej do sań, Fig. 7 powierzchnia loża od strony sań i Fig. 8 widok powierzchni sań na której jest zamocowany elektrozaczep typu BF Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów pojazdu hybrydowego ma zastosowanie w układzie napędowym przedstawionym na rysunku fig. 1. Napęd ten składa się ze standardowego bloku: silnik spalinowy 8, manualna skrzynia biegów 8.1, oraz silnika elektrycznego 6, przy czym silnik elektryczny 6 zabudowany jest na wale napędowym 8.2 między manualną skrzynią biegów 8.1 i mechanizmem różnicowym 8.3, który jest połączony walkami z kołami jezdnymi pojazdu 8.4. Silnik 6 elektryczny jest zasilany z zasobnika energii, poprzez przekształtnik energoelektroniczny 6.1, który jest sterowany i kontrolowany komputerem pokładowym 6.2. Zasobnikiem energii standardowo jest bateria akumulatorów, a dodatkowo może być także bateria superkondensatorów. Na drążku skrzyni biegów 5 jest przymocowany (przy spawany lub przykręcony) okrągły trzpień blokady 5.1 elektromagnetycznej. Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów 7 pojazdu hybrydowego składa się z trzpienia blokady 5.1 i katalogowego elektrozaczepu 4, które są umieszczone w kabinie kierowcy. Średnica trzpienia blokady 5.1 jest dopasowana do średnicy otworu elektrozaczepu 4.1. Elektrozaczep 4 jest zamocowany na saniach 2, tak aby mógł być w pozycji luzu drążka skrzyni biegów 5. nasuwany na trzpień blokady 5.1 i wysuwany z trzpienia blokady 5.1. Uzyskuje się to gdy oś trzpienia blokady 5.1, w pozycji luzu drążka skrzyni biegów 5. pokrywa się z osią otworu elektrozaczepu 4.1, a sanie 2 są zamocowane przesuwnie na łożu 1 z blokada w skrajnych położeniach, przy czym łoże 1 jest przymocowane do konstrukcji kabiny pojazdu w takim miejscu aby elektrozaczep 4 mógł być nasuwany i wysuwany z trzpienia 5.1 blokady. Przesuwanie sań 2 oraz ich blokadę w skrajnych położeniach zapewnia konstrukcja łoża 1. Loże 1 ma trzy podłużne symetrycznie rozmieszczone otwory: dwa identyczne skrajne otwory 1.6 blokady położenia sań 2 i środkowy otwór prowadzący sanie 1.7 po łożu 1. Długość otworów blokady położenia sań 1.6 i otworu prowadzącego sań 1.7 jest dopasowana do długości elektrozaczepu 4. Otwory blokady położenia sań 1.6 są krótsze i na końcach są nieprzelotowe, od strony przeciwnej do sań 2, cylindrycznie poszerzone, co uwidocznione jest na rysunku Fig. 6. Otwór prowadzący sań 1.7 jest dłuższy i na całej długości od strony sań 2, jest nieprzelotowe szerszy, co widać na rysunku Fig. 7. Elektrozaczep 4 jest przykręcony do przedniej części sań 2.1 śrubami mocującymi elektrozaczep 4.2, pokazują to rysunki Fig. 2 i Fig. 8. W tylnej części sań 2.2 są dwa okrągłe otwory wzdłużne w saniach 23 i dwa okrągłe otwory poprzeczne sań 2.4. Istotną rolę spełniają bolce blokady 3.1. które na jednym końcu są nagwintowane, a na drugim końcu, od strony zewnętrznej łoża, mają główki okrągłe o średnicy dopasowanej do średnicy poszerzonych końców otworów blokady położenia sań 1.6. Bolce blokady 3.1 łączą łoże 1 z saniami 2 przechodząc przez otwory blokady położenia sań 1.6 i otwory poprzeczne sań 2.4. Na bolce blokady 3.1, od strony zewnętrznej sań, są nałożone sprężyny 3.2 i podkładki 3.3, a nagwintowane końcówki bolców blokady 3.1 są wkręcone w uchwyt blokujący 3. Sanie 2 są przykręcone przesuwnie do łoża 1 śrubami prowadzanymi sanie 2.5, poprzez otwory wzdłużne w saniach 2.3 i otwór prowadzący sań 1.7, przy czym między saniami 2 i łożem 1 jest podkładka dystansowa 1.1, korzystnie teflonowa, która umieszczona jest w części szerszej otworu prowadzącego sanie 1.7 w łożu 1, a od strony zewnętrznej loża 1 jest także podkładka ślizgowa 1,2, korzystnie teflonowa i podkładka metalowa 13 przykręcona nakrętką 1.4 i skontrowana nakrętką kontrującą 1.5. Kierowca chcąc jechać z napędem silnikiem elektrycznym 6, ustawia drążek 5 skrzyni biegów 8.1 w pozycję luz naciska uchwyt blokujący 3 i przesuwa sanie 2 w skrajne położenie w którym trzpień blokady 5.1 zajmuje położenie w otworze 4.1 elektrozaczepu 4, W tym stanie skrzynia biegów 13 jest zablokowana i nie ma możliwości przesunięcia sań 2 ani wrzucenia jakiegokolwiek biegu. Jeśli kierowca chce jechać z napędem silnikiem spalinowym 8, to musi przycisnąć odpowiedni przycisk sterujący komputera pokładowego 6.2, który poprzez zaciski elektrozaczep 4.3 zwolni elektrozaczep 4 i wówczas kierowca może, naciskając uchwyt blokujący 3, ręcznie przesunąć sanie 2 w drugie skrajne położenie w którym trzpień blokady 5.1 jest na zewnątrz elektrozaczepu 4. W tym stanie blokada nie działa i kierowca może swobodnie jadąc zmieniać biegi. Założenie blokady w pojeździć z napędem, hybrydowym w rozwiązaniu jak na rysunku Fig. 1 zabezpiecza przed, przypadkowym niechcącym, sprzęgnięciem spalinowego silnika I napędowego z wałem napędowym 8.2, gdy wał 8.2 jest napędzany silnikiem 6 elektrycznym.

4 4 PL B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów pojazdu hybrydowego bazująca na drążku skrzyni biegów i wykorzystująca katalogowy elektrozaczep, znamienna tym, że na zewnętrznej części drążka skrzyni biegów (5), w kabinie kierowcy, przymocowany jest okrągły trzpień blokady (5.1) o średnicy dopasowanej do średnicy otworu elektrozaczepu (4.1), a elektrozaczep (4) jest zamocowany na saniach (2), tak aby oś trzpienia blokady (5.1), w pozycji luzu drążka skrzyni biegów (5), pokrywała się z osią otworu elektrozaczepu (4.1), przy czym sanie (2) są zamocowane przesuwnie na łożu (1) z blokadą w skrajnych położeniach realizowaną bolcami blokady (3.1), a łoże (1) jest przymocowane do konstrukcji kabiny pojazdu tak aby elektrozaczep (4) mógł być nasuwany na trzpień (5.1). 2. Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że łoże (1) ma trzy podłużne symetrycznie rozmieszczone otwory: dwa otwory blokady położenia sań (1.6) i środkowy otwór prowadzący sań (1.7), o długości dopasowanej do długości elektrozaczepu (4), przy czym otwory blokady położenia sań (1.6) są krótsze i na końcach są nieprzelotowo, od strony przeciwnej do sań (2), cylindrycznie poszerzone, a otwór prowadzący sań (1.7) jest dłuższy i na całej długości od strony sań (2) jest nieprzelotowo szerszy. 3. Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że na przedniej części sań (2.1) jest zamocowany elektrozaczep (4), a w tylnej części sań (2.2) są dwa okrągłe otwory wzdłużne sań (2.3) i dwa okrągłe otwory poprzeczne sań (2.4). 4. Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów według zastrzeżeń 1, 2 i 3, znamienna tym, że ma bolce blokady (3.1), które na jednym końcu są nagwintowane, a na drugim końcu, od strony zewnętrznej łoża (1), mają główki okrągłe o średnicy dopasowanej do średnicy końców otworów blokady położenia sań (1.6) i łączą łoże (1) z saniami (2) przechodząc przez otwory blokady położenia sań (1.6) i otwory poprzeczne sań (2.4), przy czym na nie, od strony zewnętrznej sań (2), są nałożone sprężyny (3.2) i podkładki (3.3), a nagwintowane końcówki bolców (3.1) są wkręcone w uchwyt blokujący (3). 5. Elektromagnetyczna blokada skrzyni biegów według zastrzeżeń 1, 2 i 3, znamienna tym, że sanie (2) są przykręcone przesuwnie do łoża (1) śrubami prowadzącymi sanie (2.5), poprzez otwory wzdłużne sań (2.3) i otwór prowadzący sań (1.7), przy czym między saniami (2) i łożem (1) jest podkładka dystansowa (1.1), korzystnie teflonowa, która umieszczona jest w części szerszej otworu prowadzącego sanie (1.7), a od strony zewnętrznej łoża (1) jest także podkładka ślizgowa(1.2), korzystnie teflonowa, i podkładka metalowa (1.3) przykręcona nakrętką (1.4) i skontrowana nakrętką kontrującą (1.5).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)