BR102017006030B1 - Conjunto de acionamento - Google Patents

Abstract

Um conjunto de acionamento tem um alojamento de acionamento com um conjunto de engrenagens e um apoio de roda configurado para girar em torno de um eixo geométrico de rotação em um conjunto de mancais de roda. Um componente de embreagem é montado em um cubo de embreagem e disposto entre um eixo de entrada e o conjunto de engrenagens para causar seletivamente a rotação do apoio de roda. Um conjunto de atuação de embreagem move o componente de embreagem para os estados energizado e desenergizado com relação ao eixo de entrada. O conjunto de atuação de embreagem tem uma mola para posicionar o componente de embreagem em um dos estados energizado e desenergizado e um êmbolo para posicionar o componente de embreagem no outro dos estados energizado e desenergizado. O conjunto de atuação de embreagem tem uma placa de reação que é atuada em uma primeira direção axial pela mola e é atuada pelo êmbolo em uma segunda direção axial.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção se refere a arranjos de acionamento, e em particular para acionamentos para veículos de trabalho.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Em várias aplicações de veículos de trabalho, um conjunto de acionamento pode ser utilizado para prover energia rotacional para vários componentes do veículo. Em alguns veículos sobre rodas ou sobre lagartas, tais como motoniveladoras, um conjunto de acionamento final é montado em uma armação do veículo para prover energia rotacional, em um apoio do conjunto de acionamento, para acionar as rodas ou lagartas do veículo, e mover assim o veículo sobre o terreno. Um tal conjunto de acionamento (e outros) pode incluir motores hidráulicos para prover energia rotacional, e várias engrenagens para ajustar a velocidade da energia rotacional para saída no apoio de roda.

[003] Em alguns casos, os motores podem ser operados em uma ou mais velocidades diferentes. Embora o uso de múltiplas velocidades em um conjunto de acionamento possa reduzir significantemente o custo dos motores, inversores, e dispositivos elétricos relacionados, as velocidades de operação mais altas de um motor elétrico aumentam significantemente as relações exigidas pelo conjunto de acionamento e podem simultaneamente resultar em um aumento em tamanho e custo do conjunto de acionamento total. O arranjo e o acondicionamento de conjuntos complexos, tais como esses, juntamente com trens de engrenagens, conjuntos de mudanças de velocidade, mancais, eixos e outros componentes de acionamento, em que pode ser um envoltório de espaço relativamente estreito, particularmente na direção axial, podem ser um desafio.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] A invenção provê um conjunto de acionamento de veículo de trabalho com um conjunto de atuação de embreagem aperfeiçoado.

[005] Um aspecto da invenção provê um conjunto de acionamento que recebe energia rotacional a partir de um eixo de entrada rotativo em torno de um eixo geométrico de rotação. O conjunto de acionamento tem um alojamento de acionamento com um conjunto de engrenagens e um apoio configurado para girar em torno de um eixo geométrico de rotação em um conjunto de mancais de roda. Um componente de embreagem é montado em um cubo de embreagem e disposto entre um eixo de entrada e o conjunto de engrenagens para causar seletivamente a rotação do apoio de roda. Um conjunto de atuação de embreagem move o componente de embreagem para os estados energizado e desenergizado com relação ao eixo de entrada. O conjunto de atuação de embreagem tem uma mola para posicionar o componente de embreagem em um dos estados energizado e desenergizado e um êmbolo para posicionar o componente de embreagem no outro dos estados energizado e desenergizado. O conjunto de atuação de embreagem tem uma placa de reação que é atuada em uma primeira direção axial pela mola e é atuada pelo êmbolo em uma segunda direção axial.

[006] Outro aspecto da invenção provê um conjunto de acionamento que recebe energia rotacional a partir de um eixo de entrada rotativo em torno de um eixo geométrico de rotação, em que o conjunto de acionamento inclui um alojamento de acionamento tendo um conjunto de engrenagens e um apoio de roda configurado para girar em torno do eixo geométrico de rotação em um conjunto de mancais de roda. Um componente de embreagem é montado, pelo menos em parte, dentro de um cubo de embreagem anular e disposto entre o eixo de entrada e o conjunto de engrenagens para causar seletivamente a rotação do apoio de roda. Um conjunto de atuação de embreagem move o componente de embreagem para os estados energizado e desenergizado com relação ao eixo de entrada. O conjunto de atuação de embreagem tem uma mola para posicionar o componente de embreagem em um dos estados energizado e desenergizado e um êmbolo para posicionar o componente de embreagem no outro dos estados energizado e desenergizado. O conjunto de atuação de embreagem tem uma placa de reação que é atuada pela mola em uma primeira direção axial e pelo êmbolo em uma segunda direção axial. A placa de reação inclui primeira e segunda partes montadas no cubo de embreagem através de primeira e segunda aberturas associadas que se estendem radialmente através do cubo de embreagem de modo que o êmbolo atue sobre a placa de reação dentro do cubo de embreagem e a mola atue sobre a placa de reação fora do cubo de embreagem.

[007] Os detalhes de uma ou mais modalidades são representados nos desenhos anexos e descritos na descrição a seguir. Outras características e vantagens se tornarão aparentes da descrição, dos desenhos, e das reivindicações. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista em perspectiva de um veículo de trabalho na forma de uma motoniveladora na qual o conjunto de acionamento de esta invenção pode ser incorporado; a figura 2 é uma vista geral externa em perspectiva de um conjunto de acionamento de exemplo de acordo com a presente invenção; a figura 3 é uma vista lateral em seção do conjunto de acionamento de exemplo da figura 2, tomada ao longo da linha 3-3 da figura 2; a figura 4 é uma vista em seção ampliada da área 4-4 da figura 3; a figura 4A é uma vista em seção ampliada da área 4A-4A da figura 4, mostrando um êmbolo em uma primeira posição; a figura 4B é uma vista similar à figura 4A, embora mostrando o êmbolo em uma segunda posição; a figura 5 é uma vista em perspectiva de um componente de embreagem de exemplo e do conjunto de atuação de embreagem montado em um eixo de entrada; a figura 6 é uma vista secional em perspectiva dos mesmos; e a figura 7 é uma vista explodida de montagem dos mesmos.

[008] Os mesmos símbolos de referência nos vários desenhos indicam os mesmos elementos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[009] A seguir são descritas uma ou mais modalidades de exemplo do arranjo de acionamento descrito, como mostrado nas figuras anexas dos desenhos descritos de forma breve anteriormente. Várias modificações nas modalidades de exemplo podem ser contempladas por uma pessoa especializada na técnica.

[0010] Como mencionado anteriormente, projetos conhecidos para conjuntos de acionamento multivelocidades podem ser insatisfatórios em vários aspectos. Por exemplo, tais acionamentos podem exibir significante complexidade, levando a altos custos de fabricação e um significante aumento em tamanho e peso. Este é particularmente o caso veículos de trabalho do tipo de todo-o-terreno e outros de tais veículos de trabalho, tais como motoniveladoras, pulverizadores autopropulsionados e semelhanteses, em que é desejável que o acionamento proveja múltiplas velocidades, enquanto ao mesmo tempo reduza o envoltório de espaço exigido para o acionamento. No caso de certos arranjos de acionamento em linha, tais como acionamentos finais, uma dimensão-chave do envoltório é a dimensão axial, em torno da qual certos componentes de acionamento giram para acionar as rodas ou outros componentes de veículo.

[0011] A esse respeito, o termo “axial”, quando usado aqui, se refere a uma direção que é geralmente paralela a um eixo geométrico de rotação, eixo geométrico de simetria, ou linha de centro de um componente ou componentes. Por exemplo, em um cilindro com a linha de centro e extremidades circulares opostas, a direção “axial” pode se referir à direção que geralmente se estende em paralelo à linha de centro entre as extremidades opostas. Em certos casos, o termo “axial” pode ser utilizado com relação a componentes que não são cilíndricos (ou, pelo contrário, radialmente simétricos). Por exemplo, a direção “axial” para um alojamento retangular contendo um eixo de rotação pode ser vista como uma direção que é geralmente em paralelo ao eixo geométrico de rotação do eixo. Além disso, o termo “radialmente”, quando usado aqui, pode se referir a uma direção ou uma relação de componentes com respeito a uma linha se estendendo perpendicularmente para fora a partir de uma linha de centro, eixo geométrico, ou referência similar, compartilhado. Por exemplo, dois componentes cilíndricos concêntricos que se sobrepõem axialmente podem ser vistos como “radialmente" alinhados sobre as porções dos componentes que se sobrepõem axialmente, mas não “radialmente" alinhados sobre as porções dos componentes que não se sobrepõem axialmente. Em certos casos, componentes podem ser vistos como “radialmente" alinhados, muito embora um ou ambos dos componentes possam não ser cilíndricos (ou, pelo contrário, radialmente simétricos).

[0012] Certos conjuntos de acionamento conhecidos podem incluir um motor montado em uma extremidade de um alojamento de engrenagem do conjunto de acionamento. O alojamento de engrenagens pode ser integralmente formado com um cubo, que pode ser afixado a um dispositivo externo, tal como uma roda ou roda dentada para corrente, a fim de prover energia rotacional do motor para o dispositivo externo. Um ou mais conjuntos de engrenagens planetárias "epicíclicas" em comunicação com o motor podem ser dispostos dentro do alojamento de engrenagens a fim de prover uma redução de velocidade de várias razões com relação à energia rotacional a partir do motor. O acionamento pode incorporar vários conjuntos complexos, tais como conjuntos planetários compostos, para prover múltiplas velocidades e a desejada alta redução de engrenagem e torque. A dimensão axial de tais conjuntos de engrenagens de acionamento pode ser maior que a desejada para certas aplicações.

[0013] As modalidades do acionamento descrito podem abordar várias das questões observadas anteriormente, bem como prover vários benefícios adicionais. Geralmente, em lugar dos conjuntos de mudanças de velocidade relativamente grandes dos acionamentos da técnica anterior, o conjunto de mudança de velocidade, ou pelo menos o conjunto de engrenagens planetárias ou os componentes de embreagem do mesmo, são posicionados de modo que ele substancialmente se ajuste dentro (ou "sob") o suporte de mancal de roda do conjunto de acionamento -- isto é, o conjunto de mudança de velocidade substancialmente se ajusta dentro dos limites axiais do suporte de mancal de roda e dentro da dimensão radial interna do suporte de mancal de roda. Desta maneira, o conjunto de mudança de velocidade (incluindo, por exemplo, um ou mais componentes de embreagens e componentes planetários) podem ser mais compactamente dispostos, resultando em uma reduzida dimensão axial.

[0014] Em certas modalidades, a natureza axialmente compacta do conjunto de mudança de velocidade pode, em parte, ser facilitada por um arranjo de mola e êmbolo de diâmetro relativamente grande que provê a energização de embreagem, aplicada por mola, hidraulicamente liberada, para efetuar os diferentes modos de operação do acionamento. Por exemplo, o conjunto de mudança de velocidade pode incluir um ou mais arranjos de mola e êmbolo que engatam e desengatam um número correspondente de componentes de embreagem. As molas podem ser dimensionadas de modo que possam ser posicionadas em um local radialmente diferente (por exemplo, radialmente fora de) a embreagem. Isto não somente reduz o espaço axial ocupado pelo conjunto de mudança de velocidade, mas o uso de maiores molas provê também maior força axial a ser aplicada aos componentes de embreagem sobre uma menor distância axial. As molas mais robustas funcionam ainda para melhorar a vida útil do conjunto de mudança de velocidade, uma vez que pouca deflexão para cada atuação do componente de embreagem é requerida.

[0015] Em ainda outras modalidades, o conjunto de mudança de velocidade pode ser na forma de um único conjunto planetário, reduzindo assim o custo e a complexidade do conjunto. Por exemplo, o único conjunto planetário pode ser de uma configuração de saída de portador, de entrada de engrenagem solar, de duas velocidades. O único arranjo planetário pode também ser configurado para prover os modos neutro e de estacionamento. O modo neutro previne que as rodas apresentem acionamento retrógrado e sobrecarga do motor, e o modo de estacionamento trava as rodas do veículo contra rotação.

[0016] Em certas outras modalidades, o conjunto de acionamento descrito pode ter uma ou mais características que facilitam a capacidade de fabricação e a montagem enquanto provêm uma ou mais das vantagens anteriormente mencionadas (por exemplo, o acondicionamento estreito e alto ciclo de vida útil). Por exemplo, o conjunto de acionamento descrito pode ter um elemento de reação de mola de separação que é montado por um elemento retentor anular sólido. O elemento de reação de mola de separação pode ser axialmente separado em duas ou mais partes do mesmo ou em diferentes tamanhos e formatos. A configuração separada do elemento de reação de mola permite que abas de reação do elemento de reação de mola de separação sejam instaladas através de fendas de um retentor de embreagem anular. O elemento retentor anular contém e reúne as partes do elemento de reação de mola de separação. Uma mola de grande diâmetro no diâmetro externo do retentor de embreagem anular pode atuar contra o elemento de reação de mola de separação para aplicar uma força para engatar uma embreagem do conjunto de acionamento. A embreagem pode ser liberada por um êmbolo dentro do diâmetro interno do retentor de embreagem atuando contra as abas de reação do elemento de reação de mola de separação. A configuração separada permite também que o retentor de embreagem tenha uma extremidade fechada que encerra o êmbolo e forma uma câmara de êmbolo, e que melhora a rigidez estrutural e a capacidade de transmissão de torque do retentor de embreagem.

[0017] Com referência agora aos desenhos, o conjunto de acionamento descrito pode ser utilizado no contexto de uma ampla faixa de veículos de trabalho, incluindo, como mencionado, uma motoniveladora. A esse respeito, embora uma motoniveladora seja ilustrada e descrita aqui como um veículo de trabalho de exemplo, uma pessoa especializada na técnica reconhecerá que os princípios do arranjo de acionamento multivelocidade descrito aqui podem ser facilmente adaptados para o uso em outros tipos de veículos de trabalho, incluindo, por exemplo, várias máquinas de terraplanagem com esteiras, carregadoras, retroescavadeiras e máquinas de pás carregadoras com direção diferencial, usadas na indústria de construção, bem como várias outras máquinas usadas na agricultura e indústria florestal, tais como tratores, pulverizadoras, tratores florestais e semelhanteses. Como tal, a presente invenção não deve ser limitada às aplicações associadas com motoniveladoras ou à motoniveladora de exemplo particular mostradas e descritas.

[0018] Como mostrado na figura 1, uma motoniveladora 20 pode incluir um chassi principal 22 suportando uma cabina de operador 24 e uma instalação de energia 26 (por exemplo, um motor diesel) operativamente acoplada para energizar um trem de acionamento. O chassi principal 22 é suportado fora do solo por rodas dirigidas engatando no solo 28 na parte dianteira da máquina e por dois pares de rodas de acionamento em linha 30 na parte traseira da máquina. A instalação de energia pode energizar uma ou mais bombas hidráulicas (não mostradas), que pressurizam fluido hidráulico em um circuito hidráulico incluindo várias válvulas eletro-hidráulicas, vários acionamentos hidráulicos e atuadores hidráulicos, incluindo um atuador de deslocamento do círculo 32, atuadores de elevação 34, um atuador de deslocamento de lâmina (não mostrada) e um acionamento de rotação do círculo (não mostrado). No exemplo ilustrado, o chassi principal 22 tem uma junta de articulação (não mostrada) entre a cabina de operador 24 e a instalação de energia 26, que permite que a seção de parte dianteira do chassi principal se desvie da linha de centro da seção de parte traseira do chassi principal 22, tal como durante uma operação de curva para reduzir a base de rodas efetiva da motoniveladora 20, e assim, reduzir o raio de curva da máquina. Um conjunto de círculo 40 e lâmina 42 é montado no chassi principal 22 à frente da cabina de operador 24 por uma barra de tração 44 e uma braçadeira de elevador 46, que, em certas modalidades, pode ser pivotado com relação ao chassi principal 22. Os cilindros dos atuadores de elevação 34 podem ser montados na braçadeira de elevador 46, e os pistões dos atuadores de elevação 34 podem ser conectados ao círculo 40 de modo que o movimento relativo dos pistões possa elevar, abaixar e inclinar o círculo 40, e assim a lâmina 42. O círculo 40, por intermédio do acionamento de círculo e de vários atuadores, faz com que a lâmina 42 seja girada em relação a um eixo geométrico vertical bem como deslocada para os lados ou lateralmente em relação ao chassi principal 22 e/ou o círculo 40. As rodas de acionamento 30 da motoniveladora 20 são acionadas por um conjunto de acionamento (não mostrado na figura 1) configurado como um conjunto de acionamento final que é montado no chassi 22 da motoniveladora 20 a fim de prover energia motriz às rodas de acionamento 30. Será entendido que o conjunto de acionamento descrito pode ser utilizado como um conjunto de acionamento final, como ilustrado, para prover energia motriz para um elemento engatando no solo do veículo (por exemplo, rodas, lagartas, ou similares), ou pode ser utilizado para prover energia rotacional para outros tipos de dispositivos.

[0019] A figura 2 ilustra o exterior de um conjunto de acionamento de exemplo 50 que pode ser usado para girar as rodas de acionamento 30 mostradas na figura 1. O conjunto de acionamento 50 geralmente inclui um conjunto de base (não mostrado) para facilitar a afixação ao chassi 22 da motoniveladora 20. O conjunto de base pode ser incluído como uma parte de um maior alojamento de acionamento 52 do conjunto de acionamento 50, e é configurado para permanecer relativamente estacionário durante a operação do conjunto de acionamento 50, como será descrito em maior detalhe a seguir. Um motor de acionamento 54 pode ser afixado ao alojamento de acionamento 52 (por exemplo, por intermédio de uma base de motor) em uma extremidade axial 50A do conjunto de acionamento 50, de modo que o motor de acionamento 54 possa ser mantido em uma orientação apropriadamente estacionária para fornecer de energia rotacional ao conjunto de acionamento 50. O motor de acionamento 54 pode ser implementado como um motor elétrico (ou outra fonte de energia, tal como um motor hidráulico) incluindo um eixo de acionamento (não mostrado na figura 2) se estendendo na direção para outra extremidade axial 50B do conjunto de acionamento 50. Em outras modalidades, configurações alternativas são possíveis. O conjunto de acionamento 50 pode incluir adicionalmente um apoio de roda 56, que pode ser configurado para engatar diretamente as rodas 30 da motoniveladora 20, ou pode suportar um componente de transmissão de energia intermediário. Em qualquer caso, a rotação do apoio de roda 56 pode acionar o movimento das rodas 30, e assim o movimento da motoniveladora 20.

[0020] Como mencionado de forma breve anteriormente, conjuntos de acionamento de acordo com várias modalidades são configurados de modo que seus conjuntos de mudanças de velocidade, ou pelo menos os conjuntos planetários e seus componentes de embreagem, sejam posicionados substancialmente "abaixo" ou "dentro" de seus suportes de mancal de roda (em alguns casos, os mancais de roda propriamente ditos) a fim de minimizar a dimensão axial total do conjunto de acionamento. Geralmente, um conjunto de mancal de roda pode incluir um, dois, ou mais mancais de roda configurados em uma variedade de arranjos, como descrito em mais detalhe a seguir, e um suporte de mancal pode ter qualquer formato e estrutura apropriados, configurados para prover suporte estrutural (por exemplo, suporte axial, tangencial e/ou radial) ao conjunto de mancais de roda. Também, o conjunto de mudança de velocidade pode incluir uma variedade de componentes, tais como pacotes de embreagem, atuadores, e engrenagens (por exemplo, um arranjo de engrenagens planetárias descrito a seguir) que permitem, conjuntamente, ao conjunto de acionamento implementar uma variedade de modos, tais como os modos "alto", "baixo", "neutro" e "de estacionamento" (referidos aqui, respectivamente, simplesmente como os modos H, L, N e P).

[0021] A figura 3 é uma vista lateral em seção do conjunto de acionamento de exemplo 50. Como uma questão preliminar, será apreciado que vários componentes (ou conjuntos) do conjunto de acionamento 50 podem geralmente exibir simetria radial, de modo que, para esses componentes, as vistas representadas aqui podem representar uma vista de qualquer número de planos diametrais através do conjunto de acionamento 50. O conjunto de acionamento de exemplo 50 inclui a base de roda 56 que gira com relação a uma armação de base ou alojamento de acionamento 52. O alojamento de acionamento 52 é configurado para ser seguramente montado no chassi 22 da motoniveladora 20, enquanto a base de roda 56 é configurada para ser seguramente montada em uma das rodas de acionamento 30 da motoniveladora 20. O conjunto de acionamento 50 inclui um conjunto de mancal 64 que inclui dois conjuntos de mancal de roletes anulares, como mostrado. Os diâmetros internos dos mancais 64 são montados em (isto é, radial e axialmente suportados por) um cubo de alojamento 70 que é apoiado em (por exemplo, parafusos) ou é integralmente formado com o alojamento de acionamento 52. Os diâmetros externos dos mancais 64 são montados em um suporte de mancal 72 que se conecta a (por exemplo, parafusos) ou é integralmente formado com, e assim faz parte de, a base de roda 56. Vedações de face 74 podem ser montadas em ranhuras anulares formadas nas faces opostas do cubo de alojamento 70 e do suporte de mancal 72 para reter fluidos (por exemplo, fluido hidráulico, lubrificante, refrigerante e semelhantes) e bloquear detritos externos e contaminantes. Um motor de acionamento 54 (por exemplo, um motor elétrico) é montado na extremidade axial interna (à esquerda na figura 6) do alojamento de acionamento 52.

[0022] O conjunto de acionamento 50 inclui três conjuntos de engrenagens planetárias, incluindo os conjuntos planetários de redução 80, 90 e um conjunto planetário de mudança de velocidade 100. O conjunto de acionamento 50, e especificamente o conjunto de mudança de faixa do mesmo, inclui dois componentes de embreagem (ou "pacotes de embreagem") 102, 104 que são comunicativamente acoplados ao conjunto planetário de mudança de velocidade 100. De forma breve, quando o pacote de embreagens 102 é engatado (ou “energizado”), o conjunto de acionamento 50 opera em um modo de baixa velocidade L. Quando o pacote de embreagens 104 é engatado, o conjunto de acionamento 50 opera em um modo de alta velocidade H. O conjunto de acionamento 50 opera em um modo neutro N quando nenhum dos pacotes de embreagens 102, 104 é engatado e em um modo de estacionamento P quando ambos os pacotes de embreagem 102, 104 são engatados. Os modos de operação são descritos mais detalhadamente a seguir.

[0023] Mais especificamente agora, com referência às figuras 3 e 4, o conjunto de acionamento 50 inclui um eixo de entrada 110 acionado pelo motor de acionamento 54, ao qual é estriado ou no conjunto de discos de fricção ou nos discos separadores do pacote de embreagens 102. O outro conjunto de discos separadores ou discos de fricção é estriado a um cubo de embreagem 112 no diâmetro interno de uma bolsa rebaixada 114. O engate e o desengate do pacote de embreagens 102 são realizados por um conjunto atuador 120, descrito em detalhe a seguir. O conjunto atuador 120 provê ação aplicada por mola, liberada hidraulicamente, para o pacote de embreagens 102. O uso de uma mola de grande diâmetro provê que uma maior força axial seja aplicada ao pacote de embreagens 102 sobre uma menor distância axial, que melhora a energização e a vida útil do pacote de embreagens 102, e assim do conjunto de acionamento 50.

[0024] O conjunto planetário de mudança de velocidade 100 recebe entrada rotacional a partir do eixo de entrada 110 de um dos dois trajetos de energia, mais especificamente por intermédio de uma interface estriada do eixo de entrada 110 e da engrenagem solar 130 e por intermédio de uma interface denteada do cubo de embreagem 112 e uma engrenagem anular 132. A engrenagem solar 130 recebe entrada rotacional a partir do eixo de entrada 110 continuamente (exceto quando o eixo de entrada 110 é mantido estacionário (por exemplo, por intermédio da lógica de controle de motor)). A engrenagem anular 132 recebe entrada rotacional somente quando o pacote de embreagens 102 está engatado, e a engrenagem anular 132 gira somente quando o pacote de embreagens 104 está desengatado. O conjunto planetário de mudança de velocidade 100 inclui uma pluralidade de engrenagens planetárias 140 (por exemplo, seis na modalidade de exemplo, embora somente duas sejam mostradas na figura 3) que são suportadas em eixos de pinhão de um portador 150. O portador 150 é estriado a um eixo solar do segundo estágio 82. Assim, nesta modalidade de exemplo, o conjunto planetário de mudança de velocidade 100 é um conjunto planetário único dentro do sol, fora do portador. O conjunto planetário de mudança de velocidade 100 (e o pacote de embreagens 104) se ajusta axialmente dentro dos limites axiais do suporte de mancal 72, como mostrado, bem como radialmente dentro do diâmetro interno do suporte de mancal 72. A simples configuração planetária única ajuda na compacticidade axial do conjunto de acionamento 50. Ainda, o conjunto planetário de mudança de velocidade 100 provê razoes de engrenagem para duas velocidades de saída e neutra bem como facilita uma característica de freio de estacionamento, dependendo do estado dos dois pacotes de embreagem 102, 104.

[0025] O pacote de embreagens 104 é posicionado radialmente entre o cubo de alojamento 70 e a engrenagem anular 132 do conjunto planetário de mudança de velocidade 100, com ou o conjunto de discos de fricção ou discos separadores sendo conectados por estrias ao diâmetro interno ou externo dos respectivos componentes. O engate e o desengate do pacote de embreagens 104 são realizados por outro conjunto atuador 160 que é montado no cubo de alojamento 70, uma extremidade do qual forma uma câmara de êmbolo 162 que coopera com um êmbolo anular 164 e uma mola 166. Nesta modalidade, os componentes do conjunto atuador 160 são posicionados axialmente adjacentes ao pacote de embreagens 104, e, pelo menos em parte, radialmente fora do conjunto planetário de mudança de velocidade 100 de modo a otimizar ainda mais a compacidade axial do conjunto de acionamento 50. Na operação, o conjunto atuador 160 é configurado de modo que a mola 166 aplique uma força atuando (para a esquerda na figura 3) sobre o êmbolo 164 de modo que uma face periférica externa 168 do qual seja capaz de colocar os discos separadores e de fricção intercalados em estreito contato friccional, de modo a engatar o pacote de embreagens 104 e fazer com que a engrenagem anular 132 seja fixada contra rotação com o cubo de alojamento 70. A introdução de pressão de fluido hidráulico entre o êmbolo anular 164 e a câmara de êmbolo 162, que é dinamicamente vedada por um arranjo de vedação e ranhuras no diâmetro externo do êmbolo 164, aplica uma força atuando (para a direita na figura 3) sobre o êmbolo 164, suficiente para superar a força da mola 166 e para separar suficientemente os discos separadores e de fricção para desengatar o pacote de embreagens 104 para desconectar a engrenagem anular 132 a partir do cubo de alojamento 70 e permitir que seja girado. Neste exemplo, a mola 166 é uma mola do tipo de Belleville que se ajusta dentro de um rebaixo no cubo de alojamento 70 e é capturada axialmente por um anel de encaixe 170.

[0026] Como mencionado anteriormente, e mostrado nas figuras 4 a 7, o pacote de embreagens 102 é energizado e desenergizado pelo conjunto atuador 120. No exemplo ilustrado, o conjunto atuador 120 inclui uma placa de reação anular 200, um êmbolo anular 210, uma mola 212, uma placa de reação de mola de separação 214, e um colar de retenção anular 216. Neste exemplo, a mola 212 é uma mola do tipo de Belleville, de grande diâmetro, que se ajusta em torno de uma porção do diâmetro externo do cubo de embreagem 112. Um diâmetro interno da mola 212 é capturado axialmente por um ombro elevado 218 do cubo de embreagem 112, e um diâmetro externo da mola 212 atua contra a placa de reação de mola de separação 214. Além disso, no exemplo mostrado, a placa de reação de mola de separação 214 tem duas partes axialmente simétricas. Em outras modalidades, todavia, a placa de reação de mola de separação 214 poderia ter três ou mais partes. Cada parte da placa de reação de mola de separação 214 tem um flange radial 220 se estendendo para fora a partir de um corpo anular se estendendo axialmente 222, que se ajusta em torno do eixo de entrada 110. Cada parte da placa de reação de mola de separação 214 também tem uma aba 226 que se estende em uma direção radial para dentro com relação ao flange radial 220 e corpo anular 222. As partes da placa de reação de mola de separação 214 são montadas no cubo de embreagem 112 por inserção das abas 226 em fendas associadas 228 no cubo de embreagem 112. As fendas 228 são maiores, na direção axial, que a espessura axial das abas 226 para permitir o movimento axial relativo das abas 226, e assim das partes da placa de reação de mola de separação 214, quando engata e desengata o pacote de embreagens 102. As extremidades internas das abas 226 pode ser dimensionadas e configuradas (por exemplo, entalhadas) de forma a não interferir com o eixo de entrada 110. As fendas 228 são posicionadas de modo que as abas 226 estejam próximas a, mas espaçadas a partir do êmbolo 210, que desliza dentro uma câmara de êmbolo 230 axialmente ao longo de uma porção central 232 do cubo de embreagem 112. O êmbolo 210 pode ter ranhuras circunferenciais internas e externas e vedações de face para vedar dinamicamente uma área de pressão da câmara de êmbolo 230 para um lado axial do êmbolo 210 oposto às abas 226.

[0027] As partes da placa de reação de mola de separação 214 são contidas e presas ao cubo de embreagem 112 pelo colar de retenção 216 por intermédio de conexão apropriada (por exemplo, parafusos de ajuste). O colar de retenção 216 é configurado para definir uma bolsa anular 240 que recebe os corpos anulares 222 das partes da placa de reação de mola de separação 214 e de modo que uma face de extremidade circular 242 do colar de retenção 216 contate um lado axial dos flanges radiais 220, oposto à mola 212. Uma face de extremidade oposta 244 contata a placa de reação anular 200, que é capturada por, e contata, o pacote de embreagens 102. No exemplo ilustrado, o cubo de embreagem 112 tem uma extremidade segmentada, com interstícios ou espaços que se estendem axialmente definindo abas se estendendo axialmente 246 que se ajustam através das fendas associadas 248 na placa de reação 200. O cubo de embreagem 112 é retido ao eixo de entrada 110 por um anel de encaixe 250, que provê também um batente traseiro para o pacote de embreagens 102. A configuração separada permite que a mola 212 seja montada em torno do lado externo do cubo de embreagem 112 e permite que o cubo de embreagem 112 tenha uma parede radial sólida formando a câmara de êmbolo 230, que melhora a rigidez estrutural e a capacidade de transmissão de torque do cubo de embreagem 112. O grande diâmetro da mola 212 permite uma robusta aplicação do pacote de embreagens 102 de uma maneira axialmente compacta.

[0028] O conjunto atuador 120 é configurado de modo que a mola 212 aplique uma força atuando (para a esquerda na figura 4) sobre os flanges radiais 220 da placa de reação de mola de separação 214, os corpos anulares 222 dos quais pressionam contra o colar de retenção 216, o qual, por sua vez, pressiona a placa de reação 200 contra o pacote de embreagens 102, levando assim os discos separadores e de fricção intercalados para o estreito contato friccional de modo a engatar, fazendo com que o cubo de embreagem 112, como mostrado na figura 4A, gire com o eixo de entrada 110. A introdução de pressão de fluido hidráulico na câmara de êmbolo 230 entre o cubo de embreagem 112 e o êmbolo 210 aplica uma força atuando (para a direita na figura 4) sobre o êmbolo 210, e, por sua vez, sobre as abas 226, que é suficiente para superar a força da mola 212 para separar suficientemente os discos separadores e de fricção para desengatar o pacote de embreagens 102 e desconectar o cubo de embreagem 112 a partir do eixo de entrada 110, como mostrado na figura 4B.

[0029] Tendo sido descrito o conjunto de mudança de marcha de exemplo em detalhe, os modos do conjunto de acionamento 50 serão agora ser descritos com referência continuada às figuras 3, 4A e 4B. O trajeto de fluxo de potência para o modo de baixa velocidade L é mostrado geralmente pelas setas tracejadas L. Como mencionado, o modo de baixa velocidade L do conjunto de acionamento 50 é efetuado pelo pacote de embreagens 102 estando engatado e o pacote de embreagens 104 estando desengatado. Quando o motor de acionamento 54 gira o eixo de entrada 110 com o pacote de embreagens 102 tensionado pela mola 212 para a posição engatada (como mostrado na figura 4A), o cubo de embreagem 112 gira a engrenagem anular 132, que é permitido por pressão hidráulica sendo aplicada ao conjunto atuador 160 para desengatar o pacote de embreagens 104. Neste estado, a engrenagem anular 132 e a engrenagem solar 130 estão girando juntas (efetivamente “travadas”) de modo que o conjunto planetário de mudança de velocidade 100 gire como uma unidade na velocidade do eixo de entrada 110. A energia flui assim a partir do portador 150 para o eixo do sol do segundo estágio 82 para os outros conjuntos planetários, mais especificamente os conjuntos planetários de redução 80 e 90 para girar a base de roda 56 e acionar assim as rodas de acionamento 30, como descrito a seguir.

[0030] O modo de alta velocidade H do conjunto de acionamento 50 é efetuado pelo pacote de embreagens 102 estando desengatado e o pacote de embreagens 104 estando engatado. Uma pressão hidráulica tensiona contra a mola 212 para liberar o pacote de embreagens 102 e assim desconectar o cubo de embreagem 112, e a mola 166 fecha o pacote de embreagens 104 para travar a engrenagem anular 132 ao cubo de alojamento 70. Neste estado, o eixo de entrada 110 gira somente a engrenagem solar 130, a qual aciona as engrenagens planetárias 140 para orbitarem dentro da engrenagem anular fixa 132 e rodar o portador 150 a uma velocidade diferente daquela em que eixo de entrada 110 gira. Novamente, fluxos de energia a partir do portador 150 para o eixo do sol do segundo estágio 82 para os conjuntos planetários de redução 80 e 90. O trajeto de fluxo de potência para o modo de alta velocidade H é mostrado geralmente pelas setas sólidas H.

[0031] O modo neutro N e o modo de estacionamento P do conjunto de acionamento 50 são efetuados pelos pacotes de embreagens 102, 104 estando simultaneamente desengatados e engatados, respectivamente. No modo neutro N, o desengate dos pacotes de embreagens 102, 104 faz com que a engrenagem anular 132 não seja nem travada nem acionada para girar, mas, pelo contrário, para ser livremente rotativa. Como um resultado, o conjunto planetário de mudança de velocidade 100 não gira o portador 150, e assim não fornece energia para o eixo do sol do segundo estágio 82. Pelo contrário, se o veículo estiver em movimento, forças atuando sobre as rodas de acionamento 30 podem tender a girar em sentido contrário os conjuntos planetários de redução 80 e 90, e assim o eixo do sol do segundo estágio 82, o qual, por sua vez, pode girar em sentido contrário o portador 150 e o conjunto planetário de mudança de velocidade 100. A fim de prevenir o acionamento retrógrado do motor de acionamento 54, lógica de controle de motor pode ser aplicada para manter o eixo de entrada 110 estacionário por emissão de um sinal de comando de velocidade de motor zero. No modo de estacionamento P, com ambos os pacotes de embreagem 102, 104 travados, o eixo de entrada 110 é mantido estacionário por uma conexão mecânica fixa ao cubo de alojamento 70 por intermédio do cubo de embreagem 112 e da engrenagem anular 132. O conjunto de acionamento 50 é assim freado. O trajeto mecânico para o modo de estacionamento P é mostrado geralmente pela linha de pontos e traços P.

[0032] O fluxo de potência a partir do conjunto planetário de mudança de velocidade 100 para as rodas de acionamento 30 é o mesmo nos modos L e H e mostrado geralmente pelas setas sólidas O começando no eixo do sol do segundo estágio 82. Como mostrado, a rotação do eixo do sol do segundo estágio 82 engata três engrenagens planetárias do segundo estágio 84 (duas mostradas na figura 3) do conjunto planetário de redução 80. As engrenagens planetárias do segundo estágio 84 revolvem dentro uma engrenagem anular do segundo estágio 88 e são montadas em eixos de pinhão de um suporte do segundo estágio 86, que é também estriado a uma engrenagem solar de terceiro estágio 92 do conjunto planetário de redução 90. Rotação da engrenagem solar de terceiro estágio 92 engata três engrenagens planetárias de terceiro estágio 96 (duas mostradas) que revolvem dentro uma engrenagem anular de terceiro estágio 98 e são montadas em eixos de pinhão de um suporte do terceiro estágio 94, que se acopla ao apoio de roda 56 (por exemplo, por intermédio de parafusos 260). A base de roda 56 suporta e aciona as rodas de acionamento 30. Esta configuração faz com que energia flua para as rodas de acionamento 30 em uma correspondente razão de engrenagem para cada modo de velocidade.

[0033] Anteriormente são descritas modalidades de exemplo de um conjunto de acionamento compacto que pode prover profunda redução de razoes de engrenagem e alto torque. Como exemplos não limitativos, as construções anteriormente descritas são apropriadas para prover um conjunto de acionamento com redução de razoes de engrenagem de em torno de 100150 e torque de saída de em torno de 20.000-25.000 Nm. Esta funcionalidade pode ser obtida em um conjunto tendo um pequeno fator de forma, tal como no qual a dimensão do apoio de roda é cerca de 500-600 mm (por exemplo, 535 mm) em diâmetro e é cerca de 300-400 mm (por exemplo, 370 mm) na dimensão axial.

[0034] A terminologia usada aqui é somente para a finalidade da descrição das modalidades particulares e não é destinada a ser limitativa da invenção. Quando usadas aqui, as formas singulares “um”, “uma” e “o”, "a" são destinadas também a incluir 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, mencionados, mas não exclui a presença ou a adição de um ou mais outras características, integradores, etapas, operações, elementos, componentes, e/ou grupos dos mesmos.

[0035] A descrição da presente invenção foi apresentada para somente para finalidades de ilustração e descrição, mas não é destinada a ser exaustiva ou limitada à invenção na forma descrita. Muitas modificações e variações serão aparentes para aqueles de conhecimento comum na técnica, sem fugir do escopo e espírito da invenção. as modalidades explicitamente referenciadas aqui foram escolhidas e descritas para mais bem explicar os princípios da invenção e sua aplicação prática, e para permitir que outros de conhecimento comum na técnica compreendam a invenção e reconheçam muitas alternativas, modificações, e variações no(s) exemplo(s) descrito(s).Consequentemente, várias implementações diferentes daquelas explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações.

Claims (19)

1. Conjunto de acionamento (50), caracterizado pelo fato de que recebe energia rotacional a partir de um eixo de entrada (110) rotativo em torno de um eixo geométrico de rotação, o referido conjunto de acionamento (50) compreendendo: um alojamento de acionamento (52) possuindo um conjunto de engrenagens e um apoio de roda (56) configurado para girar em torno do eixo geométrico de rotação em um conjunto de mancais de roda; um componente de embreagem sendo montado em um cubo de embreagem (112) e sendo disposto entre o eixo de entrada (110) e o conjunto de engrenagens para causar seletivamente uma rotação do apoio de roda (56), o dito cubo de embreagem (112), pelo menos em parte, tendo um corpo anular com uma periferia interna e uma periferia externa; e um conjunto de atuação de embreagem para mover o referido componente de embreagem para os estados energizado e desenergizado com relação ao eixo de entrada (110), o conjunto de atuação de embreagem tendo uma mola (212) disposta em torno da periferia externa do cubo de embreagem (112) para posicionar o dito componente de embreagem em um dos estados energizado e desenergizado e um êmbolo disposto dentro da periferia interna do cubo de embreagem (112) para posicionar o componente de embreagem no outro dos estados energizado e desenergizado, o referido conjunto de atuação de embreagem tendo uma placa de reação (200) que é atuada pela mola (212) em uma primeira direção axial e pelo êmbolo em uma segunda direção axial.

2. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de reação (200) inclui pelo menos duas partes sendo montadas no cubo de embreagem (112) através de aberturas que se estendem a partir da periferia externa para a periferia interna de tal modo que o êmbolo atue sobre a placa de reação (200) dentro do cubo de embreagem (112) e a mola (212) atue sobre a placa de reação (200) fora do cubo de embreagem (112).

3. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a placa de reação (200) tem um flange radial (220) engatado pela mola (212).

4. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a placa de reação (200) tem uma perna axial; e em que o conjunto de atuação de embreagem inclui um anel retentor se estendendo em torno da perna axial da placa de reação para reter as pelo menos partes mencionadas da placa de reação (200) dentro das aberturas do cubo de embreagem (112).

5. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o conjunto de atuação de embreagem inclui uma placa de reação de embreagem disposta axialmente entre o componente de embreagem e o anel retentor para engatar fisicamente o componente de embreagem quando no estado energizado.

6. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o componente de embreagem é um pacote de discos anulares; e em que o referido cubo de embreagem (112) define uma bolsa de embreagem cilíndrica na qual o pacote de discos anulares é disposto.

7. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o cubo de embreagem (112) define uma câmara de êmbolo em um lado de uma parede de separação oposta à bolsa de embreagem que contém o êmbolo.

8. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parede de separação inclui uma abertura na mesma, através da qual o eixo de entrada (110) se estende.

9. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o êmbolo é hidraulicamente atuado e atua sobre a placa de reação contra a mola (212) para mover o componente de embreagem para o estado desenergizado.

10. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um segundo componente de embreagem acoplado ao conjunto de engrenagens; em que energização do componente de embreagem corresponde a uma primeira velocidade rotacional do apoio de roda (56), e energização do segundo componente de embreagem corresponde a uma segunda velocidade rotacional do apoio de roda (56) que é maior do que a primeira velocidade rotacional.

11. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um segundo conjunto atuador de embreagem para engatar e desengatar o segundo componente de embreagem; em que o segundo conjunto atuador de embreagem inclui uma mola e um êmbolo hidráulico.

12. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de engrenagens é um único conjunto planetário que inclui uma única engrenagem solar (130), uma única engrenagem anular (132) e um único portador para portar engrenagens planetárias que engrenam rotativamente com as engrenagens solar e anular; e em que o eixo de entrada (110) gira pelo menos uma dentre a engrenagem solar (130) e a engrenagem anular (132); e em que o portador provê saída rotacional ao apoio de roda (56).

13. Conjunto de acionamento (50), caracterizado pelo fato de que recebe energia rotacional a partir de um eixo de entrada (110) rotativo em torno de um eixo geométrico de rotação, o referido conjunto de acionamento (50) compreendendo: um alojamento de acionamento (52) possuindo um conjunto de engrenagens e um apoio de roda (56) configurado para girar em torno do eixo geométrico de rotação em um conjunto de mancais de roda; um componente de embreagem sendo montado em um cubo de embreagem (112) e sendo disposto entre o eixo de entrada (110) e o conjunto de engrenagens para causar seletivamente rotação do apoio de roda (56); e um conjunto de atuação de embreagem para mover o referido componente de embreagem para os estados energizado e desenergizado com relação ao eixo de entrada (110), o conjunto de atuação de embreagem tendo uma mola para posicionar o componente de embreagem em um dos estados energizado e desenergizado e um êmbolo para posicionar o componente de embreagem no outro dos estados energizado e desenergizado, o conjunto de atuação de embreagem tendo uma placa de reação que é atuada pela mola em uma primeira direção axial e pelo êmbolo em uma segunda direção axial; e, um segundo componente de embreagem sendo acoplado com o conjunto de engrenagens; em que energizar o componente de embreagem corresponde a uma primeira velocidade rotacional do apoio de roda (56), e energizar o segundo componente de embreagem corresponde a uma segunda velocidade rotacional do apoio de roda (56) que é maior do que a primeira velocidade rotacional; em que o conjunto de engrenagens é um conjunto planetário; em que engate do componente de embreagem acopla o eixo de entrada (110) a uma engrenagem anular (132) do conjunto planetário para corrotação da engrenagem anular (132) com o eixo de entrada (110); e em que engate do segundo componente de embreagem acopla a engrenagem anular (132) do conjunto planetário ao alojamento de acionamento (52) para fixar a engrenagem anular (132) contra rotação.

14. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o cubo de embreagem (112) é mecanicamente interfaceado com a engrenagem anular (132) para efetuar a rotação daquela engrenagem anular (132) com o eixo de entrada (110) quando o componente de embreagem está engatado.

15. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o componente de embreagem é em parte estriado ao eixo de entrada (110) e em parte estriado ao cubo de embreagem (112); e em que o cubo de embreagem (112) inclui uma periferia dentada que engata um diâmetro interno dentado da engrenagem anular (132) do conjunto planetário.

16. Conjunto de acionamento (50), caracterizado pelo fato de que recebe energia rotacional a partir de um eixo de entrada (110) rotativo em torno de um eixo geométrico de rotação, o referido conjunto de acionamento (50) compreendendo: um alojamento de acionamento (52) possuindo um conjunto de engrenagens e um apoio de roda (56) configurado para girar em torno do eixo geométrico de rotação em um conjunto de mancais de roda; um componente de embreagem sendo montado pelo menos em parte dentro de um cubo de embreagem (112) anular e disposto entre o eixo de entrada (110) e o conjunto de engrenagens para causar seletivamente a rotação do apoio de roda (56); e um conjunto de atuação de embreagem para mover o referido componente de embreagem para os estados energizado e desenergizado com relação ao eixo de entrada (110), o conjunto de atuação de embreagem tendo uma mola para posicionar o componente de embreagem em um dos estados energizado e desenergizado e um êmbolo para posicionar o componente de embreagem no outro dos estados energizado e desenergizado, o conjunto de atuação de embreagem tendo uma placa de reação que é atuada pela mola em uma primeira direção axial e pelo êmbolo em uma segunda direção axial; em que a placa de reação inclui primeira e segunda partes que são montadas no cubo de embreagem (112) através de primeira e de segunda aberturas associadas que se estendem radialmente através do cubo de embreagem (112) de tal modo que o êmbolo atue sobre a placa de reação dentro do cubo de embreagem (112) e a mola atue sobre a placa de reação fora do cubo de embreagem (112).

17. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a placa de reação tem um flange radial (220) engatado pela mola.

18. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a placa de reação tem uma perna axial; e em que o conjunto de atuação de embreagem inclui um anel retentor se estendendo em torno da perna axial da placa de reação para reter as pelo menos partes mencionadas da placa de reação dentro das aberturas do cubo de embreagem (112).

19. Conjunto de acionamento (50) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente: um segundo componente de embreagem acoplado ao conjunto de engrenagens; e um segundo conjunto atuador de embreagem para engatar e para desengatar o segundo componente de embreagem, o segundo conjunto atuador de embreagem tendo uma mola e um êmbolo hidráulico; em que energização do componente de embreagem corresponde a uma primeira velocidade rotacional do apoio de roda, e energização do segundo componente de embreagem corresponde a uma segunda velocidade rotacional do apoio de roda (56) que é maior do que a primeira velocidade rotacional.

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