BR102013016168A2 - transmissão híbrida para um veículo a motor - Google Patents

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BR102013016168A2
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BR
Brazil
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sprocket
gear
gearbox
mainshaft
electric machine
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Application number
BR102013016168A
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English (en)
Inventor
Claudio Torrelli
Original Assignee
Oerlikon Graziano Spa
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Publication date
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    • Y10T74/19051—Single driven plural drives

Abstract

“transmissao hlbrlda para um velculo a motor” a transmisséo (10) compreende uma caixa de marchas principal (12) feita na forma de uma caixa de marchas mecénica com uma pluralidade de marchas e uma maquina elétrica (14). a caixa de marchas principal (12) compreende pelo menos um eixo principal (24), pelo menos um eixo secundario (26), e uma pluralidade de conjuntos de engrenagem (30, 44, 32, 46, 34, 48, 36, 50, 38, 52, 40, 54) cada um deles adaptado para implementar uma respectiva marcha (l, ll, lll, iv, v vl), e cada um compreendendo uma roda dentada de acionamento (30, 32, 34, 36, 38, 40) portada por um respectivo eixo principal (24) e uma roda dentada acionada (44, 46, 48, 50, 52, 54) portada por um respectivo eixo secundério (26) e engrenando direta ou indiretamente na respectiva roda dentada de acionamento (30, 32, 34, 36, 38, 40). uma primeira roda dentada (30) e uma segunda roda dentada (44) que se engrenam uma na outra séo montadas inativamente no eixo principal (24) e no eixo secundério (26), respectivamente, e podem ser conectadas seletivamente para rotagéio com 0 respectivo eixo (24, 26) por meio de um primeiro dispositivo de acoplamento (42) e de um segundo dispositivo de acoplamento (56), respectivamente. a maquina elétrica (14) é liberavelmente conectada a primeira roda dentada (30) ou a segunda roda dentada (44), de maneira que com o primeiro dispositivo de acoplamento (42) em uma posicao de engate a méquina elétrica (14) é capaz de transmitir torque para o eixo principal (24) no qual a primeira roda dentada (30) esta montada, enquanto com 0 segundo dispositivo de acoplamento (56) em uma posigéo engrenada a méquina elétrica (14) é capaz de transmitir torque para o eixo secundario (26) no qual a segunda roda dentada (44) esta montada. a transmissao (10) compreende ainda uma caixa de marchas secundaria (16) com duas ou mais engrenagens colocadas entre a maquina elétrica (14) e a primeira (30) ou a segunda roda dentada (44).

Description

“TRANSMISSÃO HÍBRIDA PARA UM VEÍCULO A MOTOR” A presente invenção refere-se a uma transmissão híbrida para um veículo a motor, compreendendo uma caixa de marchas principal, que é feita na forma de uma caixa de marchas mecânica com uma pluralidade de velocidades de marcha, e é adaptada para ser conectada a um eixo de transmissão do motor de combustão interna do veículo, e uma única máquina elétrica que está conectada à caixa de marchas principal de modo a ajudar o motor de combustão interna do veículo a produzir o torque de transmissão a ser transmitido para as rodas do veículo. São conhecidas transmissões híbridas para veículos a motor, tanto do tipo com uma só embreagem quanto do tipo de embreagem dupla, nas quais a máquina elétrica está permanentemente conectada ou pode ser seletivamente conectada a um eixo principal ou a um eixo secundário da caixa de marchas principal de modo a poder transmitir torque para aquele eixo ou receber torque daquele eixo. A máquina elétrica assim tem a possibilidade de executar não apenas as funções principais de tração (geração de energia mecânica para as rodas do veículo tirando-se energia das baterias do veículo) e de regeneração (geração de energia elétrica para as baterias do veículo pela recuperação da energia cinética do veículo ou pela exploração do motor de combustão interna quando ele funciona enquanto o veículo está parado), mas também funções auxiliares tais como, por exemplo, as funções de altemador e de motor de partida.
Uma transmissão híbrida para um veículo a motor tendo as características descritas no preâmbulo da reivindicação 1 independente é conhecida do documento EP-A-1 232 891. É um objetivo da presente invenção proporcionar uma transmissão híbrida para um veículo a motor que disponibiliza um faixa mas ampla de modos de operação.
Esse e outros objetivos são totalmente alcançados de acordo com a presente invenção em virtude de uma transmissão híbrida para um veículo a motor tendo as características descritas na reivindicação independente 1.
Modalidades preferidas da invenção são a matéria das reivindicações dependentes, cujo teor deve ser considerado parte integral e integrante da descrição a seguir.
Em resumo, a invenção se baseia na idéia de fazer tanto o lado de entrada (eixo ou eixos principais) e o lado de saída (eixo ou eixos secundários) da caixa de marchas principal conectáveis à máquina elétrica. A máquina elétrica pode ser seletivamente conectada ao eixo principal (ou a um dos eixos principais) e ao eixo secundário (ou a um dos eixos secundários) da caixa de marchas principal por meio de um conjunto de engrenagens compreendendo uma primeira roda dentada montada inativamente no referido eixo principal e uma segunda roda dentada montada inativamente no referido eixo secundário, cada uma das referidas primeira e segunda rodas dentadas podendo ser conectada para rotação com o respectivo eixo por meio de um respectivo dispositivo de acoplamento. Controlando-se adequadamente os dispositivos de acoplamento associados às referidas primeira e segunda rodas dentadas, a máquina elétrica pode ser assim conectada ao lado de entrada ou ao lado de saída da caixa de marchas principal. A transmissão compreende ainda uma caixa de marchas secundária acoplada à máquina elétrica de modo a mudar a relação de transmissão entre esta última e a caixa de marchas principal.
Outras características e vantagens da presente invenção se tornarão claras a partir da seguinte descrição detalhada, dada puramente a título de exemplo não-limitativo com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma transmissão híbrida para um veículo a motor de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figura 2 mostra o desenvolvimento em um plano da seção transversal da transmissão da Figura 1;
As Figuras 3 e 4 são um a vista em corte e uma vista frontal, respectivamente, que mostram em detalhe, em uma escala aumentada, a caixa de marchas secundária {isto é, a caixa de marchas associada à máquina elétrica) da transmissão da Figura 1; A Figura 5 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição neutra; A Figura 6 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição de tração em modo híbrido com a primeira marcha engrenada; A Figura 7 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição de tração em modo híbrido com a segunda marcha engrenada; A Figura 8 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição de tração em modo híbrido com a terceira marcha engrenada; A Figura 9 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição de tração em modo híbrido com a quarta marcha engrenada; A Figura 10 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição de tração em modo híbrido com a quinta marcha engrenada; A Figura 11 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição de tração em modo híbrido com a sexta marcha engrenada; A Figura 12 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 em uma condição de tração em modo puramente elétrico com a primeira marcha da caixa de marchas secundária engrenada; A Figura 13 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 em uma condição de tração de modo puramente elétrico com a segunda marcha da caixa de marchas secundária engrenada; A Figura 14 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição em que a máquina elétrica está conectada ao motor de combustão interna do veículo com a primeira marcha da caixa de marchas secundária engrenada; e A Figura 15 é uma vista esquemática da transmissão da Figura 1 na condição em que a máquina elétrica está conectada ao motor de combustão interna do veículo com a segunda marcha da caixa de marchas secundária engrenada.
Com referência primeiramente às Figuras 1 e 2, uma transmissão híbrida para um veículo a motor de acordo com uma modalidade da presente invenção é indicada de modo geral por 10 e compreende basicamente um caixa de mudanças principal 12 associada ao motor de combustão interna do veículo, uma máquina elétrica 14 liberavelmente conectada à caixa de mudanças principal 12 e uma caixa de mudanças secundária 16 associada à máquina elétrica 14. A caixa de mudanças principal 12 é uma caixa de mudanças mecânica (isto é, uma caixa de mudanças dotada de rodas dentadas) com uma pluralidade de marchas (na modalidade proposta, uma caixa de marchas com seis marchas) e é projetada para ser conectada em seu lado de entrada ao motor de combustão interna (não mostrado) do veículo através de uma embreagem de fricção 18 (esquematicamente mostrada nas Figuras 5 a 15) e em seu lado de saída às rodas do veículo (não mostradas) através de uma engrenagem diferencial 20 e de um par de semieixos 22. A embreagem de fricção 18, bem como a marcha diferencial 20, são do tipo conhecido em si e não desempenham nenhum papel na presente invenção, e, portanto, não serão descritas em detalhe na descrição a seguir. A máquina elétrica 14 pode estar conectada ao lado de entrada e ao lado de saída da caixa de marchas principal 12 e é, portanto, capaz de mudar (isto é, transmitir e receber) torque com o motor de combustão interna e com as rodas do veículo, de acordo com uma pluralidade de modos de operação que serão ilustrados em maior detalhe adiante. A caixa de marchas secundária 16 é colocada entre a máquina elétrica 14 e a caixa de marchas principal 12 para mudar a velocidade de transmissão com a qual a máquina elétrica 14 transmite/recebe o movimento para a/vindo da caixa de marchas principal 12.
Na modalidade proposta, a transmissão é do tipo embreagem única e, portanto, a caixa de marchas 12 compreende um único eixo principal 24 que pode ser conectado trançadamente ao eixo de transmissão do motor de combustão interna do veículo por meio da embreagem de fricção 18. De qualquer maneira, a transmissão poderia até mesmo ser do tipo embreagem dupla, e nesse caso a caixa de marchas principal compreendería, de maneira conhecida, dois eixos principais, cada um podendo ser conectado ao eixo de transmissão do motor de combustão interna do veículo por meio de uma respectiva embreagem de fricção. Além disso, na modalidade proposta, a caixa de marchas principal 12 é uma caixa de marchas com dois eixos geométricos e, portanto, compreende um único eixo secundário 26 colocado em paralelo ao eixo principal 24. De qualquer maneira, a caixa de marchas 12 pode até mesmo compreender mais que um eixo secundário. O eixo principal 24 da caixa de marchas principal 12 porta uma pluralidade de rodas dentadas de acionamento (na modalidade proposta, seis rodas dentadas de acionamento), cada uma associada a uma respectiva marcha, enquanto o eixo secundário 26 porta uma pluralidade correspondente de rodas dentadas acionadas, cada uma permanentemente engrenando em uma roda dentada de acionamento respectiva para implementar uma marcha respectiva. O eixo secundário 26 também porta um pinhão de redução final 28 posicionado para se engrenar em uma roda dentada de entrada da engrenagem diferencial 20. Mais especificamente, na modalidade proposta o eixo principal 24 porta, na direção da esquerda para a direita com relação a uma pessoa que está olhando para a Figura 2, uma roda dentada de acionamento 30 associada à terceira marcha, uma roda dentada de acionamento 32 associada à sexta marcha, uma roda dentada de acionamento 34 associada à quarta marcha, uma roda dentada de acionamento 36 associada à segunda marcha, uma roda dentada de acionamento 38 associada à quinta marcha e uma roda dentada de acionamento 40 associada à primeira marcha. As rodas dentadas de transmissão 34, 36, 38 e 40 são construídas como rodas dentadas fixas e, são, portanto, permanentemente conectadas para rotação com o eixo principal 24, enquanto as rodas dentadas de acionamento 30 e 32 são montadas inativamente no eixo principal 24 e são seletivamente conectáveis para rotação com esse último por meio de um dispositivo de acoplamento 42 do tipo conhecido em si. O dispositivo de acoplamento 42 pode ser desviado para uma primeira posição de encaixe (posição à esquerda com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele conecta a roda dentada de acionamento 30 para rotação com o eixo principal 24, para uma segunda posição de encaixe (posição à direita com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele conecta a roda dentada de acionamento 32 para rotação com o eixo principal 24, e para uma posição intermediária neutra, na qual ele não se conecta nem com a roda dentada de acionamento 30 nem com a roda dentada de acionamento 32 para rotação com o eixo principal 24. Na modalidade proposta, o eixo secundário 26 porta, na direção da esquerda para a direita com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2, uma roda dentada acionada 44 se engrenando permanentemente com a roda dentada de acionamento 30 para formar o conjunto de engrenagens da terceira marcha, uma roda dentada acionada 46 se engrenando permanentemente com a roda dentada de acionamento 32 para formar o conjunto de engrenagens da sexta marcha, uma roda dentada acionada 48 se engrenando permanentemente com a roda dentada de acionamento 34 para formar o conjunto de engrenagens da quarta marcha, uma roda dentada acionada 50 se engrenando permanentemente com a roda dentada de acionamento 36 para formar o conjunto de engrenagens da segunda marcha, uma roda dentada acionada 52 se engrenando permanentemente com a roda dentada de acionamento 38 para formar o conjunto de engrenagens da quinta marcha e uma roda dentada acionada 54 se engrenando permanentemente com a roda dentada de acionamento 40 para formar o conjunto de engrenagens da primeira marcha. Enquanto a roda dentada acionada 46 é fabricada como uma roda dentada fixa, e é, portanto, permanentemente conectada para rotação com o eixo secundário 26, todas as outras rodas dentadas acionadas são montadas inativas no eixo secundário 26 e podem ser seletivamente conectadas para rotação com esse último por meio de dispositivos de acoplamento do tipo conhecido em si. Mais especificamente, o eixo secundário 26 porta um dispositivo de acoplamento 56 colocado próximo da roda dentada acionada 44 (na modalidade proposta, colocado entre a roda dentada acionada 44 e a roda dentada acionada 46) para conectar essa roda dentada para rotação com o eixo secundário 26, um dispositivo de acoplamento 58 colocado entre as rodas dentadas acionadas 48 e 50 para conectar seletivamente qualquer uma dessas rodas dentadas para rotação com o eixo secundário 26 e um dispositivo de acoplamento 60 colocado entre as rodas dentadas acionadas 52 e 54 para conectar seletivamente qualquer uma dessas rodas dentadas para rotação com o eixo secundário 26. O dispositivo de acoplamento 56, que pode ser sincronizado ou não, indiferentemente, pode ser alternada entre uma posição de engate (posição à esquerda com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele conecta a roda dentada acionada 44 para rotação com o eixo secundário 26, e uma posição neutra, na qual ele não conecta aquela roda dentada para rotação com aquele eixo. O dispositivo de acoplamento 58 pode ser deslocado entre uma primeira posição de engate (posição à esquerda com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele se conecta a roda dentada 48 para rotação com o eixo secundário 26, e uma segunda posição de encaixe (posição à direita com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele conecta a roda dentada acionada 50 para rotação com o eixo secundário 26, passando através de uma posição intermediária neutra, na qual ele não conecta nem a roda dentada acionada 48 nem a roda dentada acionada 50 para rotação com o eixo secundário 26. O dispositivo de acoplamento 60 pode ser deslocado entre uma primeira posição de engate (posição à esquerda com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele conecta a roda dentada acionada 52 para rotação com o eixo secundário 26, e uma segunda posição de engate (posição à direita com relação a uma pessoa olhando a Figura 2), na qual ele conecta a roda dentada acionada 54 para rotação com o eixo secundário 26, passando através de uma posição intermediária neutra 54, na qual ele não conecta nem a roda dentada acionada 52 nem a roda dentada acionada 54 para rotação com o eixo secundário 26. Não apenas o número de eixos da caixa de marchas principal 12, como já enunciado acima, mas também o número de marchas e o posicionamento dos conjuntos de engrenagens associados às diversas marchas podem evidentemente variar com relação àqueles descritos aqui, ficando claro que pelo menos um dos conjuntos de engrenagens tem tanto sua roda dentada de acionamento quanto sua roda dentada acionada montadas inativamente nos respectivos eixos principal e secundário dessa caixa de marchas. O conjunto de engrenagens tendo tanto sua roda dentada de acionamento quanto sua roda dentada acionada montadas inativamente nos respectivos eixos principal e secundário dessa caixa de marchas é preferivelmente o conjunto de engrenagens associado a uma marcha intermediária da caixa de marchas principal, isto é, nem a uma marcha mais lenta nem a uma marcha mais rápida. Na modalidade proposta, na qual a caixa de marchas principal tem seis marchas, esse conjunto de engrenagens é associado à terceira marcha.
Como já mencionado acima, a máquina elétrica 14 é conectada liberavelmente tanto ao lado de entrada quanto ao lado de saída da caixa de marchas principal 12, a saber, através de um conjunto de engrenagens tendo tanto sua roda dentada de acionamento quanto sua roda dentada acionada montadas inativamente nos respectivos eixos. Um conjunto de engrenagens como esses é de preferência, embora não necessariamente, um conjunto de engrenagens definindo uma das marchas da caixa de marchas principal, no presente caso o conjunto de engrenagens da terceira marcha. Mais especificamente, a máquina elétrica 14 está conectada à roda dentada de acionamento 30 de maneira que com o dispositivo de acoplamento 42 na primeira posição de engate (isto é, com a roda dentada de acionamento 30 conectada para rotação com o eixo principal 24) a máquina elétrica 14 transmite torque, através da roda dentada de acionamento 30, para o eixo principal 24, enquanto com o dispositivo de acoplamento 56 na posição de engate (isto é, com a roda dentada acionada 44 conectada para rotação com o eixo secundário 26) a máquina elétrica 14 transmite torque, através de roda dentada de acionamento 30 e da roda dentada acionada 44, para o eixo secundário 26. Na modalidade proposta, a máquina elétrica 14 está posicionada com seu próprio eixo de saída (indicado por 62) paralelo aos eixos 24 e 26 da caixa de marchas principal 12 e está conectada à roda dentada de acionamento 30 dessa caixa de marchas através de um conjunto de engrenagens que compreende uma roda dentada de saída 64 que pode ser conectada para rodar com o eixo de saída 62 e uma roda dentada intermediária 66 permanentemente se engrenando tanto com a roda dentada de saída 64 quanto com a roda dentada de acionamento 30. Entre a roda dentada de saída 64 e a roda dentada de acionamento 30. Entre a roda dentada de acionamento 30 e a roda dentada de acionamento 30 pode haver outras rodas dentadas intermediárias, além da roda dentada 66. A máquina elétrica 14 também pode estar conectada à roda dentada acionada 44, e não à roda dentada de acionamento 30. A caixa de marchas secundária 16 permite mudar a velocidade de transmissão com a qual a máquina elétrica 14 transmite o movimento para a roda dentada de acionamento 30 da caixa de marchas principal 12 e, se necessário, até mesmo desconectar a máquina elétrica 14 da caixa de marchas principal 12. Na modalidade proposta, a caixa de marchas secundária 16 compreende um mecanismo de redução 68 colocado entre o eixo de saída 62 e a roda dentada de saída 64 da máquina elétrica 14 e um dispositivo de acoplamento 70 adaptado para conectar a roda dentada de saída 64 para rotação alternativamente com o mecanismo de redução 68 ou com o eixo de saída 62. Dessa maneira, com a roda dentada de saída 64 conectada para rotação com o mecanismo de redução 68 a máquina elétrica 14 transmite o movimento para a caixa de marchas principal 12 com uma primeira velocidade de transmissão (marcha lenta), o torque passando através do eixo de saída 62, do mecanismo de redução 68, da roda dentada de saída 64 e da roda dentada intermediária 66, ou vice-versa (dependendo se a máquina elétrica 14 funciona como motor ou como gerador), enquanto que com a roda dentada de saída 64 diretamente conectada para rotação com o eixo de saída 62 a máquina elétrica 14 transmite o movimento para a caixa de marchas principal 12 com uma segunda velocidade de transmissão (marcha rápida), o torque passando através do eixo 62, da roda dentada de saída 64 e da roda dentada intermediária 66, ou vice-versa (dependendo se a máquina elétrica 14 funciona como motor ou como gerador). Mais especificamente, com referência também às Figuras 3 e 4, na modalidade proposta o mecanismo de redução 68 é um mecanismo de redução planetária e compreende uma engrenagem solar 72 que é conectada acionavelmente para rotação com um eixo intermediário 74, por sua vez conectado para rotação, por exemplo, por meio de um acoplamento acanelado 76, com o eixo de saída 62 da máquina elétrica 14, um portador planetário 78 portando uma pluralidade de engrenagens planetárias 80 (três engrenagens planetárias, na modalidade proposta), e uma engrenagem de anel 82. Tanto o portador planetário 78 quanto a roda dentada de saída 64 estão montados inativamente no eixo intermediário 74. O dispositivo de acoplamento 70 permite conectar alternativamente o portador planetário 78 ou a roda dentada de saída 64 para rotação com o eixo intermediário 74, e assim com o eixo de saída 62 da máquina elétrica 14. Na modalidade proposta, o dispositivo de acoplamento 70 é feito como uma luva deslizante e é proporcionado por um lado com primeiros dentes de engate 84 (que são fabricados como dentes internos no exemplo ilustrado) adaptados para se engrenar alternativamente com os dentes de engate 86 correspondentes do portador planetário 78 ou com dentes de engate 88 correspondentes do eixo intermediário 74 (ambos os dentes sendo feitos como dentes externos no exemplo ilustrado) e por outro lado com segundos dentes de engate 90 (que são feitos como dentes internos no exemplo ilustrado) engrenando permanentemente com dentes de engate correspondentes 92 (que são feitos como dentes externos no exemplo ilustrado) da roda dentada de saída 64. O dispositivo de acoplamento 70 é deslocável entre uma primeira posição de engate (posição à esquerda com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele se conecta ao portador planetário 78 para rotação com a roda dentada de saída 64, implementando assim a marcha lenta, uma segunda posição de engate (posição à direita com relação a uma pessoa olhando para a Figura 2), na qual ele se conecta ao eixo intermediário 74, e assim ao eixo de saída 62, para rotação com a roda dentada de saída 64, implementando desta forma a marcha rápida, e uma posição neutra, na qual a roda dentada de saída 64 não está conectada nem ao portador planetário 78 nem ao eixo intermediário 74.
Algumas das várias condições de operação da transmissão 10 serão descritas agora, com referência às Figuras 5 a 15, nas quais os conjuntos de engrenagens associados à primeira, à segunda, à terceira, à quarta, à quinta e à sexta marchas da caixa de marchas principal 12 são indicados com os numerais romanos I, II, III, IV, V e VI, respectivamente, enquanto as posições do dispositivo de acoplamento 70 da caixa de marchas secundária 16 correspondentes ao engate da marcha lenta e das marcha rápida são indicadas por L e H, respectivamente. Em cada um dos desenhos esquemáticos mostrados nas Figuras 5 a 15, a trajetória de torque na transmissão é indicada por uma flecha. A Figura 5 mostra a condição neutra da transmissão 10, na qual todos os três dispositivos 42, 56 e 58 da caixa de marchas principal 12 e do dispositivo de acoplamento 70 da caixa de marchas secundária 16 estão na posição neutra. Nessa condição, portanto, nem o motor de combustão interna nem a máquina elétrica 14 transmitem torque para as rodas do veículo.
As Figuras 6 a 11 se referem à condição na qual o dispositivo de acoplamento 56 da caixa de marchas principal 12 está na posição de engate. Nessa condição, a máquina elétrica 14 pode ser conectada ao eixo secundário 26 da caixa de marchas principal 12 movendo-se o dispositivo de acoplamento 70 da caixa de marchas secundária 16 para a primeira ou segunda posição de engate e pode, portanto, transmitir torque para as rodas do veículo em paralelo ao motor de combustão interna. Com relação a este fato, deverá ser notado que ter uma caixa de marchas secundária associada à máquina elétrica torna possível para esta última operar em condições de um número ótimo de revoluções por minuto (eficiência máxima) em uma faixa de velocidade mais ampla do veículo a motor. A Figura 6 mostra a condição de engate da primeira marcha, obtida movendo-se o dispositivo de acoplamento 60 para a segunda posição de engate definida acima, na qual esse dispositivo conecta a roda dentada acionada 54 da primeira marcha para rotação com o eixo secundário 26. A transmissão do movimento do eixo principal 24 para o eixo secundário 26 da caixa de marchas principal 12 acontece, portanto, através do conjunto de engrenagens da primeira engrenagem formada pela roda dentada de acionamento 40 e pela roda dentada acionada 54. A Figura 7 mostra a condição de engate da segunda marcha, obtida ao se mover o dispositivo de acoplamento 58 para a segunda posição de engate definida acima, na qual esse dispositivo conecta a roda dentada acionada 50 da segunda marcha para rotação com o eixo secundário 26. A transmissão do movimento do eixo principal 24 para o eixo secundário 24 da caixa de marchas principal 12 ocorre, portanto, através do conjunto de engrenagens da segunda marcha formado pela roda dentada de acionamento 36 e pela roda dentada acionada 50. A Figura 8 mostra a condição de engate da terceira marcha, obtida tanto pelo movimento do dispositivo de acoplamento 42 para a primeira posição de engate definida acima, na qual esse dispositivo conecta a roda dentada de acionamento 30 da terceira marcha para rotação com o eixo principal 24, quanto pelo movimento do dispositivo de acoplamento 56 para a primeira posição de engate definida acima, na qual esse dispositivo conecta a roda dentada acionada 44 da terceira marcha para rotação com o eixo principal 26. A transmissão do movimento do eixo principal 24 para o eixo secundário 26 da caixa de marchas principal 12 ocorre, portanto, através do conjunto de engrenagens da terceira marcha formado pela roda dentada de acionamento 30 e pela roda dentada acionada 44. A Figura 9 mostra a condição de engate da quarta engrenagem, obtida pelo movimento do dispositivo de acoplamento 58 para a primeira posição de engate definida acima, na qual esse dispositivo conecta a roda dentada acionada 48 da quarta marcha para rotação com o eixo secundário 26. A transmissão do movimento do eixo principal 24 para o eixo secundário 26 da caixa de marchas principal 12 ocorre, portanto, através do conjunto de engrenagens da quarta marcha formado pela roda dentada de acionamento 34 e pela roda dentada acionada 48. A Figura 10 mostra a condição de engate da quinta marcha, obtida pelo movimento do dispositivo de acoplamento 60 para a primeira posição de engate definida acima, na qual esse dispositivo conecta a roda dentada acionada 52 da quinta marcha para rotação com o eixo secundário 26. A transmissão do movimento do eixo principal 24 para o eixo secundário 26 da caixa de marchas principal 12 ocorre, portanto, através do conjunto de engrenagens da quinta marcha formado pela roda dentada de acionamento 38 e pela roda dentada acionada 52. A Figura 11 mostra a condição de engate da sexta marcha, obtida pelo movimento do dispositivo de acoplamento 42 para a segunda posição de engate definida acima, na qual esse dispositivo conecta a roda dentada de acionamento 32 da sexta marcha para rotação com o eixo principal 24. A transmissão do movimento do eixo principal 24 para o eixo secundário 26 da caixa de marchas principal 12 ocorre, portanto, através do conjunto de engrenagens da sexta marcha formado pela roda dentada de acionamento 32 e pela roda dentada acionada 46.
As Figuras 12 e 13 mostram a condição de operação puramente elétrica da transmissão, na qual a máquina elétrica 14 está conectada ao eixo secundário 26 da caixa de marchas principal em virtude do dispositivo de acoplamento 56 estar na primeira posição de engate (e daí a roda dentada acionada 44 estar conectada para rotação com o eixo secundário 26) e na qual o dispositivo de acoplamento 70 da caixa de marchas secundária 16 está na primeira ou segunda posição de engate. Todos os outros dispositivos de acoplamento 42, 58 e 60 da caixa de marchas principal 12 são mantidos na posição neutra. Na condição ilustrada na Figura 12 a máquina elétrica 14 transmite torque com marcha lenta engatada, enquanto a Figura 13 se refere à condição de engate da marcha rápida da caixa de marchas secundária 16.
Finalmente, as Figuras 14 e 15 se referem à condição na qual a máquina elétrica 14 está conectada ao eixo principal 24 da caixa de marchas 12 e, portanto, através da embreagem de fricção 18, ao motor de combustão interna do veículo, para operar ou como motor de partida para dar a partida no motor de combustão interna ou como gerador para gerar corrente para carregar as baterias que estão no veículo. Em uma condição como essa, o dispositivo de acoplamento 42 está na primeira posição de engate, de modo a conectar a roda dentada de acionamento 30 para rotação com o eixo principal 24, enquanto o dispositivo de acoplamento 70 da caixa de marchas secundária 16 pode ser colocado na primeira ou na segunda posição de engate, como mostrado na Figura 14 e na Figura 15, respectivamente. Todos os outros dispositivos de acoplamento 56, 58 e 60 da caixa de marchas principal 12 são mantidos na posição neutra.
Para resumir, a transmissão híbrida de acordo com a invenção é assim capaz de operar nos seguintes modos de operação: - modo de tração não-híbrido, no qual a máquina elétrica não é nem conectada ao lado de entrada (eixo principal) nem ao lado de saída (eixo secundário) da transmissão e, portanto, as rodas do veículo recebem torque apenas do motor de combustão interna; - modo de tração híbrido, no qual a máquina elétrica está conectada ao lado de saída da transmissão (eixo secundário) com uma ou mais velocidades de transmissão (duas velocidades de transmissão, na modalidade proposta) e opera como um motor para gerar torque para as rodas do veículo em paralelo ao motor de combustão interna; - modo de tração puramente elétrico, no qual a máquina elétrica está conectada ao lado de saída da transmissão (eixo secundário) com uma ou mais velocidades de transmissão (duas velocidades de transmissão, na modalidade proposta) e opera como um motor para gerar torque para as rodas do veículo substituindo o motor de combustão interna; esse modo pode ser usado ou quando se está dirigindo em um modo puramente elétrico (seja avançando ou em marcha à ré, essa última sendo obtida invertendo-se a direção de rotação da máquina elétrica) ou durante as fases de deslocamento da caixa de marchas principal para compensar ou ao menos reduzir a interrupção na transmissão do torque (o chamado “vazio no torque”) que ocorre quando se muda de uma marcha para outra; - modo de partida, no qual a máquina elétrica está conectada ao lado da entrada da transmissão (eixo principal) e funciona como um motor de parida para dar a partida no motor de combustão interna do veículo; - modo de geração, no qual a máquina elétrica está conectada ao lado de entrada da transmissão (eixo principal) e recebe o movimento do motor de combustão interna do veículo para funcionar como um gerador de energia elétrica para carregar as baterias que se encontram no veículo; e - modo de recuperação de energia cinética, no qual a máquina elétrica está conectada ao lado de saída da transmissão (eixo secundário) e recebe o movimento das rodas do veículo para funcionar como gerador de energia elétrica para carregar as baterias que se encontram no veículo; em um modo de operação como esse o momento da máquina elétrica causa um efeito de frenagem nas rodas do veículo e pode assim ser usado como meio de auxílio para a frenagem.
Naturalmente, permanecendo inalterado o princípio da invenção, as modalidades e os detalhes de construção podem variar amplamente em relação àqueles descritos e ilustrados puramente a título de exemplo não-limitativo, sem que aconteça desta maneira um afastamento do escopo da invenção como definido nas reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Transmissão híbrida para um veículo a motor, compreendendo uma caixa de marchas principal (12) e uma única máquina elétrica (14), em que a caixa de marchas (12) é uma caixa de marchas mecânica com uma pluralidade de marchas, e compreende pelo menos um eixo principal (24) adaptado para ser conectado a um eixo de transmissão do motor de combustão interna do veículo, e pelo menos um eixo secundário (26) adaptado para ser conectado às rodas do veículo, em que a máquina elétrica (14) é conectada liberavelmente tanto ao referido eixo principal mínimo (24) quanto ao referido eixo secundário mínimo (26) por meio de um conjunto de engrenagens de conexão (30,44), o qual inclui uma primeira roda dentada (30) montada inativamente no referido eixo principal mínimo (24) e uma segunda roda dentada (44) inativamente montada no referido eixo secundário mínimo (26) e se engrenando direta ou indiretamente com a primeira roda dentada (30), de modo a permitir a transmissão do torque entre a máquina elétrica (14) e o referido eixo principal mínimo (24) e o referido eixo secundário mínimo (26), em que a transmissão (10) compreende ainda um primeiro dispositivo acoplador (42) colocado entre a máquina elétrica (14) e o referido eixo principal mínimo (24) para controlar a conexão entre a máquina elétrica (14) e o referido eixo principal mínimo (24), e um segundo dispositivo de acoplamento (56) colocado entre a máquina elétrica (14) e o referido eixo secundário mínimo (26) para controlar a conexão entre a máquina elétrica (14) e o referido eixo secundário mínimo (26), em que o referido primeiro dispositivo de acoplamento (42) pode ser deslocado para uma posição engrenada, na qual ele conecta a referida primeira roda dentada (30) para rotação com o respectivo eixo principal (24), e para uma posição desengrenada, na qual ele desconecta a referida primeira roda dentada (30) do respectivo eixo principal (24), e o referido segundo dispositivo de acoplamento (56) pode ser deslocado pelo menos para uma posição engrenada, na qual ele conecta a referida segunda roda dentada (44) para rotação com o respectivo eixo secundário (26), e para uma posição desengrenada, na qual ele desconecta a referida segunda roda dentada (44) do respectivo eixo secundário (26), de tal maneira que, com, o referido primeiro dispositivo de acoplamento (42) na posição engatada a máquina elétrica (14) é capaz de transmitir torque para o eixo principal (24) no qual a referida primeira roda dentada (30) está montada, enquanto com o referido segundo dispositivo de acoplamento (56) na posição engrenada a máquina elétrica (14) é capaz de transmitir torque para o eixo secundário (26) no qual a referida segunda roda dentada (44) está montada, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda uma caixa de marchas secundária (16) com duas ou mais engrenagens colocadas entre a máquina elétrica (14) e a referida primeira roda dentada (30) ou a referida segunda roda dentada (44).
2. Transmissão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a caixa de marchas principal (12) compreende uma pluralidade de conjuntos de engrenagens (30, 44, 32, 46, 34, 48, 36, 50, 38, 52, 40, 54) cada um deles adaptado para implementar uma marcha respectiva (I, II, III, IV, V, VI), e cada um compreende uma roda dentada de acionamento (30, 32, 34, 36, 38, 40) portada pelo referido eixo principal mínimo (24) e uma roda dentada acionada (44, 46, 48, 50, 52, 54) portada pelo referido eixo secundário mínimo (26) engrenando direta ou indiretamente na respectiva roda dentada de acionamento (30, 32, 34, 36, 38, 40), e em que o referido conjunto de engrenagens de conexão (30, 44) forma parte da referida pluralidade de conjuntos de engrenagens (30, 44, 32, 46, 34, 48, 36, 50, 38, 52, 40, 54).
3. Transmissão, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de o referido conjunto de engrenagens de conexão (30, 44) é adaptado para implementar uma engrenagem intermediária da caixa de marchas principal (12).
4. Transmissão, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que a caixa de marchas principal (12) é uma caixa de marchas com seis marchas e em que o referido conjunto de engrenagens de conexão (30, 44) é adaptado para implementar a terceira marcha da caixa de marchas principal (12).
5. Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADA pelo fato de que a máquina elétrica (14) compreende um eixo de saída (62) e uma roda dentada de saída (64) montada inativamente no eixo de saída (62) e conectada para rotação com a primeira roda dentada (30) ou com a segunda roda dentada (44), em que a caixa de marchas secundária (16) compreende um mecanismo de redução (68) colocado entre o eixo de saída (62) e a roda dentada de saída (64) e um dispositivo de acoplamento (70) associado à roda dentada de saída (64), em que o mecanismo de redução (68) compreende um membro de entrada (72) e um membro de saída (78), e em que o dispositivo de acoplamento (70) da caixa de marchas secundária (16) pode ser deslocado pelo menos para uma primeira posição de engate, na qual ele conecta a roda dentada de saída (64) para rotação com o membro de saída (78) para implementar uma primeira marcha, ou marcha lenta, da caixa de marchas secundária (16), e para uma segunda posição de engate, na qual ele conecta a roda dentada de saída (64) para rotação diretamente com o eixo de saída (62) para implementar uma segunda marcha, ou marcha rápida, da caixa de marchas secundária (16).
6. Transmissão, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o mecanismo de redução (68) é um mecanismo de redução planetária.
7. Transmissão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo de acoplamento (70) da caixa de marchas secundária (16) também pode ser deslocado para uma posição neutra, na qual ele desconecta a roda dentada de saída (64) tanto do eixo de saída (62) quanto do membro de saída (78).
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