BR0111022B1 - unidade de controle para uma caixa de cámbio de veìculos automotivos. - Google Patents

Description

"UNIDADE DE CONTROLE PARA UMA CAIXA DE CÂMBIO DE VEÍCULOS AUTOMOTIVOS"

A presente invenção se refere a uma unidade decontrole para uma caixa de câmbio em múltiplos estágios paraveículos automotivos, compreendendo um eixo de entrada, mon-tada de forma rotativa em um invólucro, pelo menos uma eixointermediário, o qual se encontra montado no invólucro e a-presentando pelo menos uma roda de engrenagem em engate coma roda de engrenagem no eixo de entrada, um eixo principal,montado de forma rotativa no invólucro, com rodas de engre-nagem que engatam com as rodas de engrenagem no eixo inter-mediário, pelo menos uma roda de engrenagem em cada par dasrodas de engrenagem mutuamente engatadas no eixo intermediá-rio e o eixo principal estando montado de forma rotativa emseu eixo e podendo ser travado em seu eixo por dispositivosde engate, e também dispositivos de operação, os quais inte-ragem com dispositivos de engate e podem ser controlados poruma unidade de controle, dependente de sinais alimentados àunidade de controle, representando vários dados de motor edo veículo, os quais compreendem pelo menos a velocidade domotor, a velocidade do veículo e a posição do pedal de ace-leração.

Caixas de câmbio automáticas deste tipo, as quaissão conhecidas como caixas de câmbio automáticas em múlti-pios estágios, tornaram-se cada vez mais comuns em veículospesados, à medida em que a tecnologia de computadores se de-senvolveu adicionalmente e tornando possível a utilização deum computador de controle e uma quantidade de acionadores,por exemplo servo motores, para regulagem precisa da veloci-dade do motor, engate e desengate de um disco de em-breagem ou acoplamento entre o motor e a caixa de câmbio etambém de dispositivos de engate da caixa de câmbio, um emrelação ao outro, de forma que a comutação é sempre obtidacom a velocidade de motor correta. A vantagem deste tipo decaixa de câmbio automática, em comparação com uma caixa decâmbio automática convencional, construída com estágios deengrenagens planetárias e com um conversor hidrodinâmico detroque na lateral de entrada é que, em especial ao que serefere à utilização em veículos pesados, por um lado é maissimples e mais robusta e pode ser produzida com custos con-sideravelmente mais baixos do que a caixa de câmbio automá-tica convencional e, por outro lado, possui maior eficiên-cia, o que significa que é possível um consumo mais baixo decombustível.

A caixa de câmbio construída a partir de engrena-gens planetárias, de forma geral, possui um dispositivo deengate de forma única, entre os estágios das engrenagensplanetárias, o qual, quando o motor se encontra em movimentona posição de transmissão automática, trava para transmissãode torque proveniente do motor para as rodas de movimento,mas quando a transmissão de torque ocorre na direção oposta,quer dizer com aceleração zero e o veículo em movimento, de-sengata e permite que o veículo role livremente, sem frena-gem de motor, o que resulta em um consumo mais baixo de com-bustível através da utilização da energia motriz do veículo,ao invés do motor permanecer engatado e freiar. Anteriormen-te era possível a obtenção da função de rodagem livre cor-respondente, nas caixas de câmbio automáticas com múltiplosestágios, apenas através do desengate manual do disco de em-breagem entre o motor e a caixa de câmbio.

0 objetivo da presente invenção é a concretizaçãode uma caixa de câmbio automática, em múltiplos estágios, dotipo indicado na introdução, que seja fabricada de tal ma-neira que a função de rodagem livre correspondente à da cai-xa de câmbio automática convencional com estágios de engre-nagens planetárias e de embreagens de movimento sobrepostopossa ser obtida.

De acordo com invenção, isso se obtém devido aofato da unidade de controle ficar disposta de tal forma que,no caso de um sinal de entrada, representando aceleraçãozero, fornecer um sinal de saída para colocação da marchasincronizada correntemente utilizada na posição neutra e, deforma a, quando a aceleração ê subseqüentemente aberta, for-necer ao dispositivo de operação um sinal para engate damarcha sincronizada, quando o motor atingiu uma velocidadeapropriada para o procedimento sincronizado.

Devido ao fato de se colocar a marcha sincronizadaem sua posição neutra, a linha de acionamento é desacoplada,de forma que o veículo pode rolar livremente, sem efeito defrenagem, o qual é obtido de outra forma, através de perdasde atrito no motor. Desta maneira, se obtém então uma funçãode rodagem livre, sem a utilização de embreagens especiaisde movimento sobreposto.

Em uma modalidade preferida da caixa de câmbio deacordo com a invenção, se faz uso, para a função de rodagemlivre, de uma engrenagem de separação sincronizada, a qualfica acoplada à frente e em série com uma caixa de câmbiobásica a apresenta pelo menos duas rodas de engrenagem, mon-tadas de forma rotativa, as quais podem ser simultaneamentedesengatadas e alternativamente travadas em relação ao eixode entrada por meio de dispositivos de engate e sincroniza-ção, controlados pelo referido dispositivos de operação ecada engate com a roda de engrenagem no eixo intermediário.

Com referência a tal fato, a unidade de controle fica dis-posta de tal forma que, no caso dos sinais representandoaceleração zero e frenagem de motor desligados, desengatar aroda de engrenagem correntemente travada em relação ao eixode entrada através da colocação do referência dispositivo deengate e sincronização na posição neutra. Através da utili-zação da engrenagem de separação sincronizada para a funçãode rodagem livre, pode se fazer uso da caixa de câmbio bási-ca não sincronizada, o que simplifica adicionalmente e reduzos custos da caixa de câmbio como um todo.

No desenvolvimento da caixa de câmbio de acordocom a invenção, a fim de impedir uma possível parada do rao-tor, ao mesmo tempo em que a função de rodagem livre é ati-vada, resultando em vários servos, por exemplo servo direçãoe servo frenagem, cessando sua função devido ao fato do ser-vo bombeamento para simultaneamente ao motor, o eixo de en-trada fica conectado a uma embreagem a disco automática,controlada pela unidade de controle, esta unidade de contro-le estando disposta de forma a - no recebimento de sinais deentrada representando velocidade de motor zero e uma dadavelocidade de veículo ao mesmo tempo e que a marcha sincro-nizada se encontra desengatada - fornecer um sinal, primeiropara desengate da embreagem a disco e então, de engate damarcha sincronizada e, por final engate da embreagem a dis-co. Quando a embreagem a disco acopla a caixa de câmbio aomotor, este motor e os servo bombeamentos acoplados à mesmasão acionados pelo veículo, de forma que as servo funçõessão mantidas.

A invenção se encontra descrita com maiores deta-lhes com referência à modalidades ilustrativas, apresentadasnos desenhos em anexo, nos quais a Figura 1 ilustra uma re-presentação em diagrama de um motor de combustão interna comuma embreagem ou acoplamento e caixa de câmbio adjacentes ea Figura 2 ilustra a embreagem e a caixa de câmbio da Figura1 em escala ampliada.

Na Figura 1, o numerai de referência 1 designa ummotor de combustão interna de seis cilindros, por exemplo,um motor a diesel, o eixo virabrequim 2 do qual está acopla-do a uma embreagem a disco seca, em placa única, a qual seencontra designada, de forma geral, pelo numerai de referên-cia 3 é fica envolvida em um invólucro de embreagem 4. 0eixo virabrequim 2 fica conectado de forma não rotativa a umalojamento de embreagem 5 da embreagem 3, enquanto que aplaca de disco 6 fica conectada de forma não rotativa a umeixo de entrada 7, o qual se encontra montado de forma rota-tiva em um invólucro 8 de uma caixa de câmbio designada, deforma geral, pelo numerai de referência 9. Um eixo principal10 e um eixo intermediário 11 também se encontram montados,rotativamente, no invólucro 8.Como pode ser mias claramente visualizado a partirda Figura 2, uma roda de engrenagem 12 fica montada de formarotativa no eixo de entrada 7 e podendo ser travado no eixopor meio de uma luva de engate 13, a qual se encontra provi-da com dispositivo de sincronização e montada de forma nãorotativa, mas podendo ser deslocada axialmente em um cubo14, conectado de forma não rotativa ao eixo de entrada 7.Por meio da luva de engate 13, uma roda de engrenagem 15,montada de forma rotativa no eixo principal 10, também podeser travada em relação ao eixo de entrada 7. Com a luva deengate 13 em uma posição central, ambas as rodas de engrena-gem 12 e 15são desengatadas de seus eixos 7 e 10, respecti-vamente. As rodas de engrenagem 12 e 15 engatam as rodas deengrenagem 16 e 17, respectivamente, as quais ficam conecta-das de forma noa rotativa ao eixo intermediário 11. Dispos-tas de uma maneira fixa em relação à rotação no eixo inter-mediário 11, se encontram rodas de engrenagem adicionais 18,19 e 20, as quais engatam em rodas de engrenagem 21, 22 e23, respectivamente, as quais ficam montadas de forma rota-tiva no eixo principal 10 e podem ser travadas no eixo prin-cipal, por meio de luvas de engate 25 e 25, respectivamente,as quais, na modalidade ilustrativa apresentada, não possuemdispositivos de sincronização. Uma roda de engrenagem adici-onal 2 8 fica montada de forma rotativa no eixo principal 10e engata em uma roda de engrenagem intermediária 30, a qualfica montada de forma rotativa em um eixo separado 2 9 e en-gatando, por sua vez, uma roda de engrenagem de eixo inter-mediário 20. A roda de engrenagem 2 8 pode ser travada em seueixo por meio de uma luva de engate 26.

Os pares de rodas de engrenagem 12, 16 e 15, 17etambém a luva de engate 13 formam uma engrenagem de separa-ção com estágio de alcance baixo LS e um estágio alto de al-cance HS. 0 par de rodas de engrenagem 15, 17 também forma,em conjunto com os pares de rodas de engrenagem 21, 18, 22,19, 23, 20 e 28, 30 uma caixa de câmbio básica com quatromarcha à frente e uma marcha reversa. Disposta de uma manei-ra fixa em relação à rotação na extremidade de saída do eixoprincipal se encontra a roda de engrenagem 13, a qual confi-gura a engrenagem solar ou principal em uma engrenagem dedois estágios do tipo planetário, designada pelo numerai dereferência 32, o suporte de roda planetária 33 da qual, co-nectada de uma maneira fica em relação à rotação ao eixo 34,que forma o eixo de saída da caixa de câmbio. As rodas pla-netárias 35 da engrenagem de alcance 32 engatam em uma en-grenagem anelar 36 a qual, por meio de uma luva de engate37, pode ser travada em relação ao invólucro de caixa decâmbio 8 para um baixo alcance LS em relação ao suporte deroda planetária 33 para alto alcance HR. as luvas de engate13, 24, 25, 26 e 37 podem ser deslocadas, como ilustrado pe-las setas na Figura 2, os estágios de marcha ilustrados pró-ximo à setas, sendo obtidos. 0 deslocamento é concretizadoatravés de servo dispositivos 40, 41, 42, 43 e 44 os quaisse encontram indicados em forma de diagrama na Figura 2 epodem ser operados de forma pneumática por disposições decilindro / pistom, do tipo utilizado em uma caixa de câmbiodo tipo descrito acima, a qual é comercializada sob a nomen-clatura Geartronic ®.

Os servo dispositivos 40, 41, 42, 43 e 44 são con-trolados por uma unidade de controle eletrônico 45 (Figura1) , compreendendo um microcomputador, dependendo se sinaisalimentados à unidade de controle, representando os váriosdados de motor e de veículo, os quais compreendem pelo menosa velocidade de motor, a velocidade de veículo, posição depedal de aceleração e, neste caso, o motor ligado / desliga-do, quando o seletor de engrenagem eletrônico 46, acoplado àunidade de controle 45 se encontra na posição de transmissãoautomática. Quando o seletor se encontra na posição de comu-tação manual, a comutação é efetuada através de um seletorde marchas 46, sob comando do motorista. A unidade de con-trole 45 também controla a injeção de combustível, isto é,,a velocidade de motor, dependendo da posição de pedal deaceleração, e também o suprimento de ar à disposição pneumá-tica de pistom / cilindro 47, por meio da qual a embreagem 3é desengatada.

De acordo com a invenção, a unidade de controle 45se encontra programada de forma que a função de rodagem li-vre é ativada quando o motorista ou controle de movimento,normais requisitam qualquer combustível (aceleração zero) ouativação de qualquer freio de motor, por exemplo, uma regu-lagem de pressão à gás ou frenagem de compressão. Isso éefetuado pela unidade de controle 45, primeiro controlando avelocidade de motor de forma que nenhum torque seja transmi-tido entre o eixo de entrada 7 e o eixo principal 10 da cai-xa de câmbio. A unidade de controle 45 fornece então um si-nal ao servo dispositivo 40, ara colocação da luva de engate-13 em posição neutra, após o que o motor é controlado paravelocidade de trabalho sem carga. A linha de acionamento éentão desacoplada e o veículo pode rodar livremente. Atravésdo desengate de uma engrenagem de separação sincronizada, afunção de rodagem livre é obtida, através do desengate deuma e da mesma engrenagem, independentemente de qual engre-nagem se encontra engatada na caixa de câmbio básica.

A unidade de controle 4 5 se encontra programadapara desativar a função de rodagem livre, quando o motoristarequisita combustível com o pedal de aceleração ou o contro-le de movimento ou requisita a frenagem de motor, por exem-plo, por meio da ativação do freio de gás de exaustão oufreio de compressão. Em relação a este fato, a unidade decontrole primeiro regula a velocidade de motor em direção àvelocidade que torna a sincronização possível e então a luvade engate 13 pode ser deslocada em sua posição de engateprévia. A linha de acionamento é então acoplada, em conjuntoe o movimento ou frenagem de motor se tornam novamente pos-síveis.

Também programada na unidade de controle 45 se en-contra uma função de segurança, em caso de haver parada demotor, quando a função de rodagem livre se encontra ativada,o que envolve a unidade de controle 45 fornecer então, pri-meiro, um sinal para desengate da embreagem 3 entre o motore a caixa de câmbio e então deslocar a luva de engate 13,localizada na posição neutra em sua posição anterior de en-gate. Após o engate da marcha sincronizada, a unidade decontrole 45 fornece um sinal para novo engate da embreagem3. Quando a embreagem 3 se encontra engatada, o motor é aci-onado pelo veículo e quaisquer conjuntos auxiliares, taiscomo servo bombeamentos e freios de motor, normalmente acio-nados pelo motor são então acionados pelo veículo através domotor.

A invenção foi descrita acima com referência à mo-dalidade preferida, na qual a função de rodagem livre é ob-tida por meio de desengate de uma e da mesma engrenagem, es-pecificamente a engrenagem de separação sincronizada, inde-pendentemente de qual marcha se encontra engatada, quando arolagem livre do veículo é desejada. Dentre o escopo da in-venção, evidentemente é possível a concepção do desengate daengrenagem sincronizada correntemente engatada em uma caixade câmbio sincronizada sem engrenagem de separação.

Claims (6)

1. Unidade de controle para uma caixa de câmbio emmúltiplos estágios para veículos automotivos, a caixa decâmbio em múltiplos estágios compreendendo um eixo de entra-da (7), montado de forma rotativa em um invólucro (8), pelomenos um eixo intermediário (11), o qual se encontra montadono invólucro e possui pelo menos uma roda de engrenagem (16,18) em engate com a roda de engrenagem (12, 15) no eixo deentrada, um eixo principal (10) montado no invólucro, comrodas de engrenagem (15, 21, 22, 23) que engatam com as ro-das de engrenagem (18, 19, 20) no eixo intermediário, pelomenos uma roda de engrenagem em cada par das rodas de engre-nagem mutuamente engatadas no eixo intermediário e o eixoprincipal estando montado de forma rotativa em seu eixo epodendo ser travado em seu eixo por dispositivos de engate(13, 24, 25), e também dispositivos de operação (40, 41, 42)que interagem com os dispositivos de engate e são controla-dos por uma unidade de controle (45), dependente de sinaisalimentados à unidade de controle, representando vários da-dos de motor e do veículo, os quais compreendem pelo menos avelocidade do motor, a velocidade do veículo e a posição dopedal de aceleração, a unidade de controle (45) sendoCARACTERIZADA pelo fato de ficar disposta de tal forma que,no caso de sinais de entrada representando aceleração zero,fornecer um sinal de saída aos dispositivo de operação (40,-41, 42) para colocação da marcha sincronizada correntementeengatada na posição neutra e, de forma a, quando a acelera-ção é subseqüentemente aberta, fornecer ao dispositivo deoperação um sinal para engate da marcha sincronizada, quandoo motor atingiu uma velocidade apropriada para o procedimen-to sincronizado.

2. Unidade de controle para uma caixa de câmbio,de acordo com a reivindicação 1, acoplada a um motor comdispositivo de frenagem de motor a fim de aumentar o efeitode frenagem do motor, a unidade de controle (45) sendoCARACTERIZADA pelo fato de ser disposta de tal forma a, emcaso de sinais de entrada, representando aceleração zero e odispositivo de frenagem de motor desligado, fornecer um si-nal de saida ao dispositivo de operação (40, 41, 42) paracolocação da marcha sincronizada correntemente engatada naposição neutra.

3. Unidade de controle para uma caixa de câmbio,de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fa-to de que pelo menos duas rodas de engrenagem (12, 15), mon-tadas de forma rotativa são simultaneamente desengatáveis ealternativamente traváveis em relação ao eixo de entrada a-través do dispositivo de engate e sincronização (13), con-trolado pelo dispositivo de operação (40) e cada engate coma roda de engrenagem (16, 17) no eixo intermediário (11), eonde a unidade de controle (45) está disposta de tal formaque, no caso de um sinais de entrada, representando acelera-ção zero e frenagem de motor desligada, desengatar a roda deengrenagem correntemente travada em relação ao eixo de en-trada (7), através da colocação do referido dispositivo deengate e sincronização em uma posição neutra.

4. Unidade de controle para uma caixa de câmbio,de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato deque a roda de engrenagem que pode ser desengatada (21, 22-23) em cada par de rodas de engrenagem mutuamente engatadasno eixo intermediário (11) e no eixo principal (10) poderser travada em seu.eixo por meio do dispositivo de engate(24, 25), que não possui função de sincronização.

5. Unidade de controle para uma caixa de câmbio,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,CARACTERIZADA pelo fato de que o eixo de entrada (7) estáconectado a uma embreagem a disco automática (3), controladapela unidade de controle e que a unidade de controle (45)fica disposta de tal forma a, sob recebimento de sinais deentrada, representando velocidade de motor zero e uma dadavelocidade de veiculo ao mesmo tempo em que a referida mar-cha sincronizada é desengatada, fornecer um sinal, primeiropara desengate da embreagem a disco, então para engate damarcha sincronizada e por fim para engate da embreagem adisco.

6. Unidade de controle para uma caixa de câmbio,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,CARACTERIZADA pelo fato de que o eixo principal (10) suportade uma maneira fixa rotatividade a engrenagem solar ou prin-cipal (35) em uma engrenagem planetária, o suporte de rodaplanetária (33) da qual ficando conectado a um eixo de saida(34), montado de forma rotativa no invólucro.