BR102015008450B1 - Grupo propulsor para um veículo incluindo um motor, e, veículo com um motor - Google Patents

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Abstract

grupo propulsor para um veículo incluindo um motor, e, veículo com um motor. um grupo propulsor e um veículo relacionado são descritos para a transmissão de energia continuamente variável. um conjunto de engrenagens inclui primeiro e segundo componentes de entrada e um componente de saída. um motor provê energia mecânica ao primeiro componente de entrada e, quando um dispositivo de embreagem está em um primeiro estado, a uma primeira fonte de energia continuamente variável ("cvp"). com o dispositivo de embreagem em um segundo estado, a primeira cvp é desacoplada do motor. uma segunda cvp recebe energia não mecânica da primeira cvp, e converter a energia não mecânica em energia mecânica. quando um dispositivo de freio não está engatado, a segunda cvp provê a energia mecânica resultante ao segundo componente de entrada. quando o dispositivo de freio está engatado, o dispositivo de freio impede que o segundo componente de entrada rote.

Description

CAMPO DA DESCRIÇÃO
[001] Esta descrição se refere a transmissões continuamente variáveis, incluindo transmissões para a operação de veículos de trabalho para aplicações agrícolas, florestais, de construção, e outras aplicações.
FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO
[002] Pode ser útil, em uma variedade de equipamentos, utilizar tanto um motor tradicional (por exemplo, um motor de combustão interna) quanto uma ou mais fontes de energia continuamente variável (por exemplo, um motor/gerador elétrico ou motor/bomba hidráulico, um acionamento de corrente variável, e outros) para prover energia útil. Por exemplo, uma porção da energia de motor pode ser desviada para acionar uma primeira fonte de energia continuamente variável (“CVP”) (por exemplo, um primeiro motor/gerador elétrico atuando como um gerador, um primeiro motor/bomba hidrostático ou hidrodinâmico atuando como uma bomba, e outros), que pode, por sua vez, acionar uma segunda CVP (por exemplo, um segundo motor/gerador elétrico atuando como um motor, usando energia elétrica do primeiro motor/gerador elétrico, um segundo motor/bomba hidrostático ou hidrodinâmico atuando como um motor, usando a energia hidráulica do primeiro motor/bomba hidrostático ou hidrodinâmico, e outros).
[003] Em certas aplicações, energia de ambos os tipos de fontes de energia (isto é, um motor e uma CVP) pode ser combinada para fornecer energia útil (por exemplo, para acionar um eixo de roda de veículo) por intermédio de uma transmissão infinitamente variável (“IVT”) ou transmissão continuamente variável (“CVT”). Isto pode ser referido como “modo de divisão” ou “modo de trajeto dividido”, porque a transmissão para um dissipador de energia de veículo (ou outro) pode ser dividida entre um trajeto mecânico a partir do motor e um trajeto infinitamente/continuamente variável através de uma ou mais CVPs. Em outras aplicações, em contraste, energia útil pode ser provida para dissipadores de energia a partir do motor (por exemplo, por intermédio de vários elementos de transmissão mecânicos, tais como eixos e engrenagens), mas não a partir de uma CVP. Isto pode ser referido como o "modo de trajeto mecânico". Será entendido que vários dispositivos de transmissão de energia, não mecânicos, tais como conversores de torque, podem, às vezes, ser usados no modo de trajeto mecânico. Em vista disso, um modo de trajeto mecânico pode ser visualizado simplesmente como um modo de transmissão de energia, no qual o motor, mas não as CVPs, provê energia útil para um dissipador de energia particular.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[004] Um grupo propulsor e um veículo para prover relações de engrenagem continuamente (ou infinitamente) variáveis são descritos. De acordo com um aspecto da descrição, um grupo propulsor para um veículo com um motor inclui um conjunto de engrenagens com um primeiro componente de entrada, um segundo componente de entrada, e um componente de saída, em que o motor provê energia mecânica para o componente de saída por intermédio do primeiro componente de entrada. Uma primeira CVP é configurada para receber energia mecânica do motor por intermédio um dispositivo de embreagem e converter a energia mecânica recebida para uma energia não mecânica. Uma segunda CVP é configurada para receber a energia não mecânica a partir da primeira CVP, converter a energia não mecânica recebida para energia mecânica, e prover energia mecânica para o componente de saída do conjunto de engrenagens por intermédio do segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens. Um dispositivo de freio está em comunicação com a segunda CVP e o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens.
[005] Quando o dispositivo de freio está em um estado engatado, o dispositivo de freio impede que o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens rote. Quando o dispositivo de embreagem está em um primeiro estágio, a primeira CVP é desacoplada do motor. Quando o dispositivo de embreagem está em um segundo estado de embreagem e o dispositivo de freio não está engatado, energia mecânica é provida para a primeira CVP a partir do motor e energia mecânica é provida para o componente de saída a partir da segunda CVP por intermédio do segundo componente de entrada.
[006] Uma ou mais das seguintes características podem também ser incluídas no grupo propulsor descrito. O motor pode prover energia mecânica para o primeiro componente de entrada por intermédio de um primeiro eixo. A primeira CVP pode ser configurada para receber energia mecânica a partir do motor por intermédio do primeiro eixo, uma primeira engrenagem afixada ao primeiro eixo, uma segunda engrenagem engrenada com a primeira engrenagem, e um segundo eixo afixado à segunda engrenagem. A segunda CVP pode ser configurada para prover energia mecânica para o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens por intermédio de um terceiro eixo, o dispositivo de freio sendo configurado para impedir a rotação de um ou mais do terceiro eixo e do segundo componente de entrada. O grupo propulsor pode incluir adicionalmente uma transmissão multiengrenagem que recebe energia mecânica a partir do componente de saída do conjunto de engrenagens.
[007] O conjunto de engrenagens pode inclui um conjunto de engrenagens planetárias. O primeiro componente de entrada pode incluir uma engrenagem anular do conjunto de engrenagens planetárias. O segundo componente de entrada pode incluir uma engrenagem solar do conjunto de engrenagens planetárias. O componente de saída pode incluir uma engrenagem de suporte dos planetários do conjunto de engrenagens planetárias.
[008] De acordo com outro aspecto da descrição, um veículo com um motor inclui um conjunto de engrenagens com um primeiro componente de entrada, um segundo componente de entrada, e um componente de saída, em que o motor provê energia mecânica para o componente de saída por intermédio do primeiro componente. Uma primeira CVP é configurada para receber energia mecânica a partir do motor com base em, pelo menos em parte, um estado de um primeiro dispositivo de controle, e converter a energia mecânica recebida para energia não mecânica. Uma segunda CVP é configurada para receber a energia não mecânica a partir da primeira CVP, converter a energia não mecânica recebida para energia mecânica, e prover energia mecânica para o componente de saída do conjunto de engrenagens por intermédio do segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens. Um segundo dispositivo de controle está em comunicação com a segunda CVP e o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens.
[009] Quando o segundo dispositivo de controle está em um primeiro estado, o segundo dispositivo de controle impede que o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens receba energia da segunda CVP. Quando o primeiro dispositivo de controle está em um segundo estado, a primeira CVP é desacoplada do motor. Quando o primeiro dispositivo de controle está em um terceiro estado e o primeiro dispositivo de controle não está no primeiro estado, energia mecânica é provida para a primeira CVP a partir do motor e energia mecânica é provida para o componente de saída a partir da segunda CVP por intermédio do segundo componente de entrada.
[0010] Uma ou mais das seguintes características podem também ser incluídas no veículo descrito. O motor pode prover energia mecânica para o primeiro componente de entrada por intermédio de um primeiro eixo. A primeira CVP pode ser configurada para receber energia mecânica a partir do motor por intermédio do primeiro eixo, uma primeira engrenagem afixada ao primeiro eixo, uma segunda engrenagem engrenada com a primeira engrenagem, e um segundo eixo afixado à segunda engrenagem. A segunda CVP pode ser configurada para prover energia mecânica para o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens por intermédio de um terceiro eixo, o segundo dispositivo de controle sendo configurado para impedir de maneira controlável a rotação de um ou mais do terceiro eixo e do segundo componente de entrada. O veículo pode incluir adicionalmente uma transmissão multiengrenagem que recebe energia mecânica a partir do componente de saída do conjunto de engrenagens.
[0011] O conjunto de engrenagens pode incluir um conjunto de engrenagens planetárias. O primeiro componente de entrada pode incluir uma engrenagem anular do conjunto de engrenagens planetárias. O componente de saída pode incluir uma engrenagem de suporte dos planetários do conjunto de engrenagens planetárias.
[0012] De acordo com ainda outro aspecto da descrição, um grupo propulsor para um veículo com um motor inclui um conjunto de engrenagens planetárias com uma engrenagem anular, um suporte dos planetários, e uma engrenagem solar, o suporte dos planetários recebendo energia mecânica a partir do motor por intermédio a engrenagem anular e um primeiro eixo conectando o motor à engrenagem anular. Uma primeira CVP é configurada par receber energia mecânica rotacional a partir do motor por intermédio do primeiro eixo, uma primeira engrenagem afixada ao primeiro eixo, uma segunda engrenagem engrenada com a primeira engrenagem, um segundo eixo afixado à segunda engrenagem, e um dispositivo de embreagem afixado ao segundo eixo, e converter a energia mecânica rotacional recebida para energia não mecânica. Uma segunda CVP é configurada para receber energia não mecânica a partir da primeira CVP, converter a energia não mecânica recebida para energia mecânica rotacional, e prover a energia mecânica rotacional convertida para a engrenagem solar por intermédio de um terceiro eixo. Um dispositivo de freio está em comunicação com o terceiro eixo ou a engrenagem solar.
[0013] Quando o dispositivo de freio está em um estado engatado, o dispositivo de freio impede que o terceiro eixo e a engrenagem solar rotem. Quando o dispositivo de embreagem está em um primeiro estado de embreagem, a primeira CVP é desacoplada do motor com relação à energia mecânica rotacional transmitida do motor para o primeiro eixo. Quando o dispositivo de embreagem está em um segundo estado de embreagem e o dispositivo de freio não está engatado, a energia mecânica rotacional é fornecida do motor para a primeira CVP e a energia mecânica rotacional é provida da segunda CVP para o suporte dos planetários por intermédio da engrenagem solar.
[0014] Os detalhes de uma ou mais implementações são descritos nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outras características e vantagens se tornarão aparentes a partir da descrição, dos desenhos, e das reivindicações.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0015] A figura 1 é uma vista lateral de um veículo de exemplo, que pode incluir uma transmissão continuamente variável, de acordo com a presente descrição; a figura 2 é uma vista esquemática de um grupo propulsor de exemplo do veículo de exemplo da figura 1; a figura 3 é uma vista esquemática de uma configuração de exemplo do grupo propulsor de exemplo da figura 2.
[0016] Os mesmos números de referência nos vários desenhos indicam os mesmos elementos.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0017] O que segue descreve uma ou mais modalidades de exemplo do grupo propulsor (ou veículo) descrito, como mostrado nas figuras anexas dos desenhos descritos brevemente acima. Várias modificações nas modalidades de exemplo podem ser contempladas por uma pessoa de conhecimento na técnica.
[0018] Para conveniência de notação, "componente" pode ser usado aqui, particularmente no contexto de um conjunto de engrenagens planetárias, para indicar um elemento para a transmissão de energia, tal como uma engrenagem solar, uma engrenagem anular, ou um portador de engrenagem planetária. Ainda, referências a um CVT (ou grupo propulsor ou fonte de energia continuamente variável) serão entendias para também englobar, em várias modalidades, configurações que incluem um IVT (ou grupo propulsor ou fonte de energia infinitamente variável), e vice-versa.
[0019] Na discussão abaixo, várias configurações de exemplo de eixos, engrenagens e outros elementos de transmissão são descritos. Será entendido que várias configurações alternativas podem ser possíveis, dentro do espírito desta descrição. Por exemplo, várias configurações podem utilizar múltiplos eixos em lugar de um único eixo (ou um único eixo em lugar de múltiplos eixos), podem interpor uma ou mais engrenagens loucas entre os vários eixos ou engrenagens para a transmissão de energia rotacional, e outros.
[0020] No uso de grupos propulsores continuamente (ou infinitamente) variáveis, a eficiência de transmissão de energia em vários modos pode ser de alguma preocupação. Será entendido, por exemplo, que a transmissão mecânica de energia somente de um motor para um conjunto de engrenagens (isto é, em um modo de transmissão de trajeto mecânico) pode ser um modo altamente eficiente de transmissão de energia, enquanto que a transmissão de energia através de uma CVP (isto é, em um modo de transmissão de trajeto dividido) pode ser menos eficiente. Isto pode resultar, por exemplo, das perdas de energia inerentes à conversão de energia mecânica do motor para energia elétrica ou hidráulica usando uma primeira CVP, transmitindo a energia convertida para uma segunda CVP, e então convertendo a energia transmitida de volta para energia mecânica. Consequentemente, em certas circunstâncias, pode ser desejável utilizar o modo de transmissão de trajeto mecânico mais fortemente que o modo de trajeto dividido (por exemplo, ou um modo puramente energizado por CVP, com o motor, por exemplo, provendo energia útil somente para acionar uma ou mais CVPs). Todavia, em outras circunstâncias, a flexibilidade e outras vantagens providas pelo uso de CVPs (por exemplo, em um modo de trajeto dividido) pode superar as perdas de energia inerentes.
[0021] Dentre outras vantagens, o grupo propulsor descrito aqui pode facilitar utilmente a transição entre os modos de trajeto dividido e trajeto mecânico para um veículo ou outra plataforma energizada. Por exemplo, através do uso seletivo de embreagens e/ou freios, o grupo propulsor descrito pode permitir que um veículo seja acionado ou no modo de trajeto dividido (isto é, quando acionado tanto por um motor quanto por uma ou mais CVPs) ou no modo de trajeto mecânico (isto é, quando acionado somente por um motor), dependendo das necessidades de uma operação particular.
[0022] Por exemplo, em certas configurações do grupo propulsor contemplado, um motor pode prover energia por intermédio de vários elementos de transmissão mecânicos de energia (ou outros) (por exemplo, vários eixos e engrenagens, e outros) tanto para um primeiro componente de entrada de um conjunto de engrenagens de soma e uma interface de entrada (por exemplo, uma conexão estriada para um eixo de rotação) de uma primeira CVP. Um conjunto de controle (por exemplo, uma embreagem, freio, ou outro dispositivo capaz de permitir ou impedir, de forma controlada, a transmissão de energia mecânica entre dois ou mais componentes) pode ser provido entre o motor e a primeira CVP. Em um primeiro estado (por exemplo, um estado engatado de uma embreagem), o dispositivo de controle pode permitir que energia mecânica seja transmitida do motor para a primeira CVP, e, em um segundo estado (por exemplo, um estado desengatado de uma embreagem), o dispositivo de controle pode impedir que energia mecânica seja transmitida do motor para a primeira CVP.
[0023] Uma segunda CVP pode receber energia não mecânica (por exemplo, energia elétrica ou hidráulica, a partir da primeira CVP. A segunda CVP pode ser configurada para prover energia mecânica, quando controlada por um segundo dispositivo de controle (por exemplo, um freio), para um segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens de soma. Em um primeiro estado (por exemplo, um estado desengatado de um freio), o segundo dispositivo de controle pode permitir que energia mecânica seja transmitida da interface de saída da segunda CVP (por exemplo, uma conexão estriada para um eixo de rotação) para o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens de soma, e, em um segundo estado (por exemplo, um estado engatado de um freio), o segundo dispositivo de controle pode não permitir que energia mecânica seja transmitida da interface de saída da segunda CVP para o segundo componente de entrada. Em certas modalidades, quando o segundo dispositivo de controle é engatado, ele pode parar a rotação de um eixo que conecta a segunda CVP ao segundo componente de entrada, o segundo componente de entrada propriamente dito, ou ambos. Desta maneira, através da ativação seletiva dos dois (ou mais) dispositivos de controle), vários modos operacionais do grupo propulsor podem ser efetuados.
[0024] Em várias configurações, um ou mais conjuntos de engrenagens planetárias (ou várias outras configurações conhecidas de conjuntos de engrenagens) podem ser utilizados para combinar a saída de energia da segunda CVP e do motor. Por exemplo, um primeiro componente de um conjunto de engrenagens planetárias (por exemplo, uma engrenagem anular) pode receber energia a partir do motor, um segundo componente do conjunto de engrenagens planetárias (por exemplo, uma engrenagem solar) pode receber energia da segunda CVP, e um terceiro componente do conjunto de engrenagens planetárias (por exemplo, um suporte dos planetários) pode prover a energia somada a partir do motor e da CVP em uma interface de saída (por exemplo, um eixo de saída) do conjunto de engrenagens. Um dispositivo de embreagem (por exemplo, uma embreagem úmida ou seca de várias configurações) pode controlar a transmissão de energia mecânica entre o motor e a primeira CVP, com a energia mecânica sendo transmitida entre o motor e a primeira CVP quando o dispositivo de embreagem está engatado. Um dispositivo de freio (por exemplo, um dispositivo capaz de parar a rotação de um eixo) pode controlar a transmissão de energia mecânica entre a segunda CVP e a engrenagem solar do conjunto de engrenagens planetárias, com tanto um eixo conectando a segunda CVP quanto a engrenagem solar e a engrenagem solar propriamente dita sendo paradas de rodar quando o dispositivo de freio é engatado. Uma tal configuração pode permitir um número essencialmente infinito (e continuamente variável) de relações de engrenagens para o conjunto de engrenagens planetárias. Por exemplo, para uma velocidade de motor fixa, uma particular relação de engrenagens efetiva (ou velocidade de saída, torque, e outros) pode ser ajustada pela variação da velocidade da segunda CVP com relação à velocidade do motor. Ainda, através do controle seletivo da embreagem e dos dispositivos de freio, o grupo propulsor pode ser facilmente apresentar transição entre o trajeto dividido e os modos mecânicos.
[0025] Como ficará aparente a partir da discussão feita aqui, o grupo propulsor descrito pode ser usado vantajosamente em uma variedade de equipamentos e com uma variedade de máquinas. Por exemplo, com referência agora à figura 1, o grupo propulsor descrito (por exemplo, configurado como o grupo propulsor 12) pode ser incluído no veículo 10. Na figura 1, o veículo 10 é representado como um trator com um grupo propulsor 12. Será entendido, todavia, que outras configurações podem ser possíveis, incluindo as configurações com o veículo 10 como um tipo diferente de trator, uma colheitadeira, uma esteira de arraste, uma niveladora, ou um de vários outros tipos de veículos de trabalho. Será ainda entendido que o grupo propulsor descrito pode também ser usado em veículos de não trabalho e aplicações não veiculares (por exemplo, instalações de energia em local fixo).
[0026] Com referência agora à figura 2, uma configuração de exemplo do grupo propulsor 12 é representada. Por exemplo, o grupo propulsor 12 pode incluir um motor 20, o qual pode ser um motor de combustão interna de várias configurações conhecidas. O motor 20 pode prover energia rotacional para o eixo de saída 22, para a transmissão para vários dissipadores ou consumidores de energia (por exemplo, rodas, eixos de tomada de energia ("PTO"), e outros) do veículo 10 (não mostrado na figura 2). Em certas modalidades, um conversor de torque ou outro dispositivo pode ser incluído entre o motor 20 e o eixo 22 (ou outro eixo (não mostrado)), embora tal dispositivo não seja necessário para a operação do grupo propulsor 12, como contemplado por esta descrição. Ainda, em certas modalidades, múltiplos eixos (não mostrados), ou dispositivos de transmissão de energia equivalentes (por exemplo, correntes, correias, e outros), podem ser podem ser usados em lugar do eixo de saída 22 (ou de vários outros eixos discutidos aqui), incluindo vários eixos interconectados por várias engrenagens ou outros dispositivos de transmissão.
[0027] O eixo 22 pode ser configurado para prover energia mecânica para a engrenagem 24, ou outro componente de transmissão de energia (não mostrado), para a transmissão de energia do motor 20 para a o conjunto de engrenagens 26. Por exemplo, a engrenagem 24 pode ser diretamente montada por uma conexão estriada no eixo 22. O conjunto de engrenagens 26, como discutido em maior detalhe abaixo, pode ser um conjunto de engrenagens de soma, tal como um conjunto de engrenagens planetárias, e pode incluir um componente de saída (por exemplo, uma conexão estriada (não mostrada), acoplada ao eixo 28. Consequentemente, energia mecânica pode ser transmitida por intermédio de um trajeto puramente mecânico (ou outro) do eixo 20 para o eixo 28, por intermédio do eixo 22, engrenagem 24 e conjunto de engrenagens 26. O eixo 28, por sua vez, pode transmitir energia mecânica pra um dissipador de energia do veículo 10, tal como várias rodas de veículo (por exemplo, por intermédio de um ou mais diferenciais (não mostrados) ou transmissões (não mostradas na figura 2)), vários eixos de PTO, e outros.
[0028] O grupo propulsor 12 pode também incluir as CVPs 30 e 32. Cada uma das CVPs 30 e 32, por exemplo, pode ser um motor/gerador elétrico ou um motor/bomba hidráulico, com energia elétrica ou hidráulica, respectivamente, sendo transmitida entre as CVPs 30 e 32 por intermédio de condutos apropriados (por exemplo, condutores elétricos 18). Por conveniência, a discussão abaixo pode considerar as CVPs 30 e 32 como sendo máquinas elétricas (isto é, motores/geradores elétricos). Será entendido, todavia, que o grupo propulsor descrito não é limitado a esta configuração.
[0029] Em certas modalidades, vários dispositivos de armazenamento (não mostrados) podem também ser incluídos no grupo propulsor 12. Por exemplo, com as CVPs 30 e 32 configuradas como motores/geradores elétricos, uma bateria (ou outro dispositivo de armazenamento) pode estar em comunicação elétrica (ou outra) com ambas as CVPs 30 e 32 para o armazenamento (e fornecimento) de energia elétrica.
[0030] Em certas modalidades, a CVP 30 pode receber energia mecânica (por exemplo, para ser usada para a geração de energia elétrica) a partir do motor 20. Por exemplo, a engrenagem 34 pode ser configurada para receber energia mecânica a partir do eixo 22 (por exemplo, por intermédio de uma conexão estriada (não mostrada)), a engrenagem 36 pode ser configurada para receber energia mecânica a partir da engrenagem 34 (por exemplo, por intermédio de um engrenamento entre as engrenagens 34 e 36, por intermédio de uma ou mais engrenagens loucas (não mostradas), e outras) e transmitir energia mecânica para o eixo 38 (por intermédio de uma conexão estriada (não mostrada)). Em certas modalidades, o eixo 38 pode ser dividido entre porções de eixo 38a e 38b. O eixo 38 (por exemplo, na porção de eixo 38b) pode ser configurado para prover a energia mecânica recebida da engrenagem 36 para a CVP 30 (por exemplo, através de outra conexão estriada (não mostrada)).
[0031] Em certas modalidades, o dispositivo de controle 40 (por exemplo, uma embreagem ou dispositivo similar) pode ser utilizado para controlar o fluxo de energia mecânica entre a engrenagem 36 e a CVP 30. Por exemplo, com referência também à figura 3, o dispositivo de controle 40 pode ser configurado como o dispositivo de embreagem 40a (por exemplo, uma embreagem úmida, embreagem seca, embreagem de colar tipo “dog”, ou outro dispositivo configurado para replicar a funcionalidade conhecida de uma embreagem), interposto entre as porções de eixo 38a e 38b. O dispositivo de embreagem 40a pode, consequentemente, ser utilizado para controlar seletivamente se energia mecânica é transmitida da engrenagem 36 para a CVP 30. Por exemplo, em um primeiro estado de embreagem do dispositivo de embreagem 40a (por exemplo, um estado totalmente engatado ou travado), a porção de eixo 38b pode ser apropriadamente acoplada à porção de eixo 38a para a transmissão de energia da engrenagem 36 para a CVP 30. Consequentemente, energia mecânica rotacional pode ser transmitida do motor 20 para a CVP 30, por intermédio do eixo 22, engrenagens 34 e 36, embreagem 40a e porções de eixo 38a e 38b. Esta energia mecânica pode então ser convertida para energia elétrica (ou outra) pela CVP 30 e, por exemplo, transmitida para a CVP 32. De forma inversa, em um segundo estado de embreagem do dispositivo de embreagem 40a (por exemplo, um estado desengatado ou destravado), a porção de eixo 38b pode não ser acoplada à porção de eixo 38a e energia pode não ser transmitida da engrenagem 36 para a CVP 30.
[0032] O dispositivo de controle 40 (por exemplo, configurado como o dispositivo de embreagem 40a) pode ser controlado por vários atuadores de configuração conhecida (não mostrada). Esses atuadores, por sua vez, podem ser controlados por uma unidade de controle de transmissão ("TCU") (não mostrada), a qual pode receber várias entradas a partir de vários sensores ou dispositivos (não mostrados) por intermédio de uma barra coletora rede de área de controlador ("CAN") (não mostrada) do veículo 10. Em certas modalidades, o dispositivo de controle 40 pode ser, por exemplo, controlado de acordo com lógica de controle de mudança de marcha, programada ou "cabeada", contida em, ou executada por, uma TCU.
[0033] Como também notado geralmente acima, será entendido que outras configurações para a transmissão de energia do motor 20 para a CVP 30 podem ser também possíveis. Por exemplo, o dispositivo de controle 40 (incluindo quando configurado como o dispositivo de embreagem 40a) pode ser posicionado em qualquer lugar no grupo propulsor 12, ou pode ser acoplado a vários outros componentes do grupo propulsor 12, enquanto ainda controla a transmissão de energia entre o motor 20 e a CVP 30.
[0034] Em certas modalidades, ainda com referência à figura 2, a CVP 32 pode ser configurada para prover energia mecânica para o conjunto de engrenagens 26. Por exemplo, a CVP 32 pode receber energia não mecânica (por exemplo, elétrica) a partir da CVP 30 (por exemplo, como descrito acima) e pode converter a energia recebida para energia mecânica rotacional no eixo 42 (por exemplo, quando dividida entre as porções de eixo 42a e 42b). O eixo 42 (por exemplo, a porção de eixo 42b) pode ser acoplado a um componente de entrada do conjunto de engrenagens 26 (por exemplo, através de uma conexão estriada ou outra conexão (não mostrada)), de forma que energia mecânica provida a partir da CVP 32 pode ser transmitida no conjunto de engrenagens 26 e provida para o eixo 28. A primeira fonte de energia continuamente variável 30 é desacoplada do conjunto de engrenagens 26 com relação à provisão de energia mecânica a partir do conjunto de engrenagens 26 para aquela primeira fonte de energia continuamente variável 30.
[0035] Em certas modalidades, um dispositivo de controle adicional (por exemplo, o dispositivo de controle 44) pode ser utilizado para controlar a transmissão de energia da CVP 32 pelo conjunto de engrenagens 26. Por exemplo, Omo também notado acima, pode ser útil prover um modo de trajeto mecânico, no qual o motor 20, mas não a CVP 32, é usado para prover energia para o eixo 28. O dispositivo de controle 44 pode facilitar um tal modo de trajeto mecânico por, por exemplo, impedir a transmissão de energia da CVP 32 pelo conjunto de engrenagens 26. Por exemplo, com referência novamente à figura 3, o dispositivo de controle 44 pode ser configurado como o dispositivo de freio 44a (isto é, um dispositivo capaz de parar a rotação de um ou mais componentes do grupo propulsor), que pode ser montado em um corpo fixo com relação ao eixo 42, a fim de parar, de forma controlada, a rotação do eixo 42 (e, em certas configurações, a rotação do componente de entrada associado do conjunto de engrenagens 26). Desta maneira, por exemplo, quando o dispositivo de freio 44a é ativado, o eixo 42 pode ser parado e nenhuma energia mecânica pode ser transmitida da CVP 32 para o conjunto de engrenagens 26 (muito embora a energia elétrica possa estar fluindo para a CVP 32).
[0036] O dispositivo de controle 44 (por exemplo, configurado como o dispositivo de freio 44a) pode ser controlado por vários atuadores de configuração conhecida (não mostrados). Esses atuadores, por sua vez, podem ser controlados por uma unidade de controle de transmissão (“TCU”) (não mostrada), a qual pode receber várias entradas a partir de vários sensores ou dispositivo (não mostrados) por intermédio de uma barra coletora CAN (não mostrada) do veículo 10. Em certas modalidades, o dispositivo de controle 44 pode, por exemplo, ser controlado de acordo com lógica de controle de mudança de marcha, programada ou "cabeada", contida em, ou executada por, uma TCU.
[0037] A CVP 32 (e a CVP 30) pode também ser controlada por vários meios conhecidos. Por exemplo, uma TCU ou outro controlador pode controlar a velocidade de saída (ou outras características) da CVP 32 com base em várias entradas a partir de vários sensores ou outros controladores, várias estratégicas de controle programadas ou “cabeada”, e outros. A transmissão de energia não mecânica entre as CVPs 30 e 32 (e vários dispositivos intermediários), tais como baterias ou outros dispositivos de armazenamento de energia), pode também ser similarmente controlada.
[0038] Em certas modalidades, ainda com referência à figura 3, o conjunto de engrenagens 26 pode ser configurado como o conjunto de engrenagens planetárias 26a, com dois componentes do conjunto de engrenagens planetárias 26a atuando como componentes de entrada e um componente do conjunto de engrenagens planetárias 26a atuando como um componente de saída. Por exemplo, a engrenagem anular 46 pode atuar como um primeiro componente de entrada, recebendo energia mecânica a partir do motor 20 por intermédio da engrenagem 24. A energia pode então fluir a partir do motor 20, por intermédio da engrenagem anular 46 e engrenagens planetárias 50, para o suporte dos planetários 48 (isto é, o componente de saída do conjunto de engrenagens planetárias 26a, como representado na figura 3). Igualmente, a engrenagem solar 52 pode atuar como um segundo componente de entrada, com energia mecânica fluindo a partir da CVP 32, por intermédio o eixo 42, a engrenagem solar 52 e as engrenagens planetárias 50, para o suporte dos planetários 48 e eixo 28. Desta maneira, por exemplo, o conjunto de engrenagens planetárias 26a pode ser configurado para somar energia mecânica recebida, respectivamente, do motor 20 e da CVP 32, provendo potencialmente assim uma energia continuamente variável e saída de velocidade no eixo 28.
[0039] Na configuração representada na figura 3 (e várias configurações alternativas), o grupo propulsor 12 pode ser utilizado para prover uma transição controlada entre os modos de trajeto mecânico e de trajeto dividido, por intermédio da atuação seletiva do dispositivo de embreagem 40a (ou outro dispositivo de controle 40) e do dispositivo de freio 44a (ou outro dispositivo de controle 44). Por exemplo, com o dispositivo de embreagem 40a totalmente engatado, a energia mecânica pode ser transmitida do motor 20 para o conjunto de engrenagens 26a (por exemplo, na engrenagem anular 46 do conjunto de engrenagens planetárias 26a) bem como para a CVP 30 (por intermédio da engrenagem 34, e assim por diante). A CVP 30 pode consequentemente funcionar como um gerador (por exemplo, um gerador elétrico) e pode transmitir a energia não mecânica resultante (por exemplo, elétrica) para a CVP 32 (por exemplo, por intermédio do conduto 18). A CVP 32 pode converter a energia não mecanicamente recebida para energia mecânica, a qual pode ser transmitida para a porção de eixo 42a. Com o dispositivo de freio 44a desengatado (isto é, com o dispositivo de freio 44a não impedindo a rotação das porções de eixo 42a ou 42b), a energia mecânica pode consequentemente ser transmitida da CVP 32 para um componente de entrada do conjunto de engrenagens 26a (por exemplo, a engrenagem solar 52 do conjunto de engrenagens planetárias 26a). Através do controle da velocidade rotacional da porção de eixo 42a (por exemplo, através do controle da velocidade rotacional da CVP 32), a velocidade do componente de entrada associado do conjunto de engrenagens 26a (por exemplo, a engrenagem solar 52 do conjunto de engrenagens planetárias 26a) pode ser então variada. Consequentemente, através da combinação da energia mecânica rotacional proveniente do motor 20 (que pode, por exemplo, ser provida a uma velocidade relativamente fixa, determinada com base em um estado de operação ótimo do motor 20) e da energia mecânica rotacional proveniente da CVP 32 (que pode, por exemplo, ser controladamente variada através de uma ampla faixa de velocidades), o conjunto de engrenagens 26a pode prover uma saída de energia continuamente variável para o eixo 28. Desta maneira, o grupo propulsor descrito (por exemplo, o grupo propulsor 12) pode permitir um modo de transmissão de trajeto dividido, continuamente variável e controlável.
[0040] Será entendido que outros modos operacionais podem também ser possíveis. Por exemplo, a CVP 32 pode receber energia armazenada a partir de um dispositivo de armazenamento de energia (não mostrado), mesmo se a CVP 30 não estivar atualmente gerando energia não mecânica (por exemplo, se o dispositivo de embreagem 40a não estiver totalmente engatado).
[0041] O grupo propulsor descrito (por exemplo, o grupo propulsor 12) pode também permitir o uso de um modo de trajeto mecânico, através do controle seletivo dos dispositivos 40 e 44 (por exemplo, do dispositivo de embreagem 40a e do dispositivo de freio 44a). Por exemplo, ainda com referência à figura 3, o dispositivo de embreagem 40a pode ser engatado, impedindo assim a transmissão de energia mecânica a partir do motor 20 para a CVP 30. Ainda, o dispositivo de freio 44a pode ser engatado, impedindo assim a transmissão de energia mecânica a partir da CVP 32 para o conjunto de engrenagens planetárias 26a e, em certas configurações, impedindo também a rotação da engrenagem solar 52. Consequentemente, a energia mecânica total do motor 20 (ou uma fração total da mesma, se energia mecânica a partir do motor 20 é também desviada para outros dispositivos (não mostrados) por intermédio de outras interfaces de saída ou eixos (não mostrados) pode ser transmitida para o conjunto de engrenagens planetárias 26a, através da engrenagem 24, e então para o eixo 28, por intermédio da engrenagem anular 46, engrenagens planetárias 50 e suporte dos planetários 48.
[0042] Em certas modalidades, o dispositivo de freio 44a (ou de outro dispositivo de controle 44) pode ser similarmente engatado para parar a rotação do eixo 42 e da engrenagem solar 52 (ou outro componente de entrada do conjunto de engrenagens 26a), enquanto o dispositivo de embreagem 40a (ou outro dispositivo de controle 40) pode ser engatado a fim de permitir a transmissão de energia mecânica a partir do motor 20 para a CVP 30. Desta maneira, por exemplo, somente energia mecânica a partir do motor 20 pode ser provida para o eixo 28 (por exemplo, por intermédio da engrenagem anular 46, e assim por diante) enquanto a energia não mecânica a partir da CVP 30 pode ser provida para vários outros componentes associados com o veículo 10 (por exemplo, dispositivos de armazenamento de energia ou implementos ou dispositivos elétricos, não configurados, para extrair energia do eixo 28).
[0043] Em certas modalidades, conjuntos de engrenagens adicionais (por exemplo, um conjunto de engrenagens de escalonamento de velocidades) podem ser interpostos entre o grupo propulsor 12 e vários dissipadores de energia do veículo 10 (por exemplo, um diferencial ou eixo de PTO (não mostrado)). Por exemplo, uma transmissão de várias configurações (por exemplo, transmissão de escalonamento de velocidades, multivelocidade, 54) pode ser provida a jusante do conjunto de engrenagens 26, para ulterior ajuste da velocidade e torque para vários dissipadores de energia do veículo.
[0044] Em certas modalidades, vários dispositivos de controle adicionais (ou alternativos) podem ser empregados a fim de regular o fluxo de energia entre os vários componentes descritos acima. Por exemplo, em adição (ou como uma alternativa) ao controle de fluxo de energia a partir de (ou para) uma CVP com um dispositivo de embreagem ou de freio (ou outros dispositivos de controle similares), um controlador pode ser utilizado para regular diretamente a saída de energia, conversão de energia, ou outra funcionalidade de uma CVP. Desta maneira, por exemplo, não somente pode a saída atual mecânica, hidráulica, elétrica ou outra, de uma CVP, ser regulada, mas uma CVP particular pode ser engatada para funcionar efetivamente como um dispositivo de freio ou mecanismo similar com relação a outros componentes do grupo propulsor 12.
[0045] Ainda com referência à figura 3, por exemplo, um dispositivo de controle na forma do controlador 60 pode estar em comunicação com uma ou ambas das CVPs 30 e 32. O controlador 60 pode incluir, por exemplo, um dispositivo de computação, um dispositivo de controle hidráulico com várias válvulas de controle, um dispositivo de controle elétrico com vários circuitos de controle, um dispositivo de componentes eletrônicos incluindo vários inversores de energia, retificadores, acionamentos de motor, ou outros componentes, ou vários outros dispositivos de controle elétricos, ou vários outros dispositivos de controle. Quando apropriado, o controlador 60 pode ser utilizado para controlar a saída de energia de uma ou de ambas as CVPs 30 e 32 (ou várias outras funcionalidades de CVP), a fim de assistir no controle de arqueamento excessivo da transmissão de energia entre o motor 20 e a transmissão 54 (ou outros componentes a jusante do grupo propulsor 12). Em certas modalidades, tanto o controlador 60 quanto o dispositivo de freio 44a (bem como vários outros dispositivos de controle) podem ser incluídos no grupo propulsor 12. Em certas modalidades, somente um dentre o controlador 60 e o dispositivo de freio 44a pode ser provido.
[0046] Em certas modalidades, como uma substituição (ou suplemento para) para o dispositivo de freio 44a impedindo que a engrenagem solar 52 receba energia a partir da CVP 32, o controlador 60 pode diretamente causar com que a CVP cesse de prover energia para o eixo 42a (por exemplo, por impedir que a CVP 32 converta a energia recebida da CVP 30 de volta para rotação mecânica, ou por orientar a CVP 30 para cessar de prover a energia convertida para a CVP 32). Desta maneira, por exemplo, o controlador 60 pode assistir em impedir que o conjunto de engrenagens planetárias 26a receba energia a partir da CVP 32 e permita assim que o grupo propulsor 32 opere em um modo de trajeto mecânico. Alternativamente, em certos casos, o controlador 60 pode orientar o CVP 32 para prover ativamente um torque para o eixo 42a que pode resistir a outros torques relevantes para impedir a rotação da engrenagem solar 52. Por exemplo, quando a engrenagem anular 46 está recebendo energia rotacional a partir do motor 20, a engrenagem anular 26 pode, por intermédio das engrenagens planetárias 50, impor um torque sobre a engrenagem solar 52. Em um tal caso, o controlador 60 pode, às vezes, causar com que a CVP 32 aplique um correspondente contratorque à engrenagem solar 52 para impedir geralmente que a engrenagem solar 52 rote. Várias outras estratégias de controle, que envolvem o controlador 60 e outros dispositivos de controle, podem também ser possíveis.
[0047] A terminologia usada aqui é para a finalidade apenas da descrição de modalidades particulares e não é destinada a ser limitativa da descrição. Quando usadas aqui, as formas singulares "um", "uma" e "o" e "a" são destinadas a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda entendido que qualquer uso dos termos "compreende" e/ou "compreendendo" nesta descrição especifica a presença das características, integradores, etapas, operações, elementos, e/ou componentes, mas não exclui a presença ou adição de uma ou mais de outras características, integradores, etapas, operações, elementos, e/ou componentes, e/ou grupos dos mesmos.
[0048] A descrição da presente descrição foi apresentada para finalidades de ilustração e descrição, mas não é destinada a ser exaustiva ou limitada à descrição na forma descrita. Muitas modificações e variações serão aparentes para aqueles de conhecimento comum na técnica sem fugir do escopo e espírito da descrição. As modalidades explicitamente referenciadas aqui foram escolhidas e descritas a fim de mais bem explicar os princípios da descrição e sua aplicação prática, e para permitir que outros de conhecimento comum na técnica compreendam a descrição e reconheçam muitas alternativas, modificações, e variações no(s) exemplo(s). Consequentemente, várias outras implementações estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims (9)

1. Grupo propulsor (12) para um veículo (10) incluindo um motor (20), o grupo propulsor (12) compreendendo: um conjunto de engrenagens (26) com um primeiro componente de entrada, um segundo componente de entrada, e um componente de saída, em que o motor (20) provê energia mecânica para o componente de saída por intermédio do primeiro componente de entrada; uma primeira fonte de energia continuamente variável (30) que é configurada para receber energia mecânica do motor (20) por intermédio de um dispositivo de embreagem (40a) e converter a energia mecânica recebida para energia não mecânica; uma segunda fonte de energia continuamente variável (32) que é configurada para receber a energia não mecânica da primeira fonte de energia continuamente variável, converter a energia não mecânica recebida para energia mecânica, e prover energia mecânica para o componente de saída do conjunto de engrenagens (26) por intermédio de uma interface de saída daquela segunda fonte de energia continuamente variável (32) e daquele segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens (26); e um dispositivo de freio (44a) em comunicação com um ou mais dentre a interface de saída da segunda fonte de energia continuamente variável (32) e o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens (26); caracterizado pelo fato de que, quando o dispositivo de freio (44a) está em um estado engatado, o dispositivo de freio (44a) impede que o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens (26) gire; em que, quando o dispositivo de embreagem (40a) está em um primeiro estado de embreagem, aquela primeira fonte de energia continuamente variável (30) é desacoplada do motor (20) em relação a uma provisão de energia mecânica a partir do motor (20) para a primeira fonte de energia continuamente variável (30) e a referida primeira fonte de energia continuamente variável (30) é desacoplada do conjunto de engrenagens (26) em relação a uma provisão de energia mecânica a partir do conjunto de engrenagens (26) para a primeira fonte de energia continuamente variável (30); e em que, quando o dispositivo de embreagem (40a) está em um segundo estado de embreagem e o dispositivo de freio (44a) não está engatado, energia mecânica é provida para a primeira fonte de energia continuamente variável (30) a partir do motor (20) e energia mecânica é provida ao componente de saída a partir daquela segunda fonte de energia continuamente variável (32) por intermédio do segundo componente de entrada.
2. Grupo propulsor (12) de acordo com a reivindicação 1, sendo caracterizado pelo fato de que o motor (20) provê energia mecânica ao primeiro componente de entrada por intermédio de um primeiro eixo (22); e em que a primeira fonte de energia continuamente variável (30) é configurada para receber energia mecânica a partir do motor (20) por intermédio do primeiro eixo (22), uma primeira engrenagem afixada ao primeiro eixo, uma segunda engrenagem engrenada com a primeira engrenagem, e um segundo eixo (28) afixado à segunda engrenagem.
3. Grupo propulsor (12) de acordo com a reivindicação 1, sendo caracterizado pelo fato de que a segunda fonte de energia continuamente variável (32) é configurada para prover energia mecânica para o segundo componente de entrada do conjunto de engrenagens (26) por intermédio de um terceiro eixo (38), o dispositivo de freio (44a) sendo configurado para impedir rotação de um ou mais dentre o terceiro eixo (38) e o segundo componente de entrada.
4. Grupo propulsor (12) de acordo com a reivindicação 1, sendo caracterizado pelo fato de que o conjunto de engrenagens (26) inclui um conjunto de engrenagens planetárias (26a).
5. Grupo propulsor (12) de acordo com a reivindicação 4, sendo caracterizado pelo fato de que o primeiro componente de entrada inclui uma engrenagem anular (46) do conjunto de engrenagens planetárias (26a).
6. Grupo propulsor (12) de acordo com a reivindicação 4, sendo caracterizado pelo fato de que o segundo componente de entrada inclui uma engrenagem solar (52) do conjunto de engrenagens planetárias (26a).
7. Grupo propulsor (12) de acordo com a reivindicação 4, sendo caracterizado pelo fato de que o componente de saída inclui um suporte de planetários (48) do conjunto de engrenagens planetárias (26a).
8. Grupo propulsor (12) de acordo com a reivindicação 1, sendo caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma transmissão multiengrenagem que recebe energia mecânica a partir do componente de saída do conjunto de engrenagens (26).
9. Veículo (10) com um motor (20), o veículo (10) caracterizado pelo fato de compreender um grupo propulsor (12) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
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