BR102018010210A2

BR102018010210A2 - Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico para um veículo a motor

Info

Publication number: BR102018010210A2
Application number: BR102018010210-9A
Authority: BR
Inventors: Jan FLEISCHHACKER; Philipp Wagner
Original assignee: Man Truck & Bus Ag
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-03-12
Also published as: DE102017111254A1; RU2018118221A3; RU2763227C2; BR102018010210B1; EP3406474B1; EP3406474A1; CN108944401A; RU2018118221A

Abstract

a invenção diz respeito a um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico para um veículo a motor, particularmente para um veículo comercial. o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico (10) compreende um motor de combustão interna (1), uma primeira máquina elétrica (5) ativável por gerador e motor, que é acionável através de uma tomada de força (3) do motor de combustão interna (1), uma primeira máquina hidráulica (8), que fica em conexão por acionamento com a primeira máquina elétrica (5), e pelo menos uma segunda máquina hidráulica, que é conectada em série em termos de acionamento, em que as máquinas hidráulicas são acionáveis tanto como bombas hidráulicas e também como motores hidráulicos.

Description

DISPOSITIVO DE ACIONAMENTO HÍBRIDO ELETRO-HIDRÁULICO PARA UM VEÍCULO A MOTOR

Descrição [0001] A invenção diz respeito a um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico para um veículo a motor, particularmente para um veículo comercial.

[0002] A DE 10 2011 121 500 A1 divulga um sistema de acionamento híbrido hidráulico para um veículo a motor. Sistemas de acionamento híbrido eletro-hidráulicos são conhecidos a partir da EP 1 824 699 B1. Neste caso, é proposto acoplar um motor de combustão interna em termos de tecnologia operativa a um motor elétrico/gerador, que, por sua vez, é acoplado em termos de tecnologia operativa a uma primeira máquina hidráulica. A primeira máquina hidráulica está em comunicação fluida com uma segunda máquina hidráulica, que em termos de operação é conectada com as rodas de acionamento do veículo.

[0003] É um objeto da invenção desenvolver o estado da técnica conhecido. O objeto da invenção é particularmente prover uma configuração do trem de acionamento com a qual diferentes modos de operação do veículo a motor podem ser realizados com flexibilidade e economia de combustível. O objeto da invenção é particularmente prover uma configuração do trem de acionamento com a qual diferentes situações de condução e modos de operação do veículo podem ser realizadas com bons comportamentos de direção.

[0004] Esses objetos são resolvidos através de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico para um veículo a motor com as características das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas e aplicações da invenção são objeto das reivindicações dependentes e serão explicadas mais detalhadamente a seguir mediante referência parcial às Figuras.

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2/20 [0005] De acordo com os aspectos gerais da invenção, um dispositivo de acionamento para veículo a motor, particularmente um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, é disponibilizado. O veículo a motor pode ser um veículo comercial, particularmente um veículo comercial com três eixos, por exemplo, um eixo dianteiro e dois eixos traseiros. Os dois eixos traseiros podem ser configurados na forma de um agregado de eixo duplo.

[0006] O dispositivo de acionamento compreende um motor de combustão interna e uma máquina elétrica acionável por gerador ou motor, referida abaixo como primeira máquina elétrica, a qual é acionável através de uma tomada de força (do inglês, power take-off) por meio do motor de combustão interna. A primeira máquina elétrica é, por conseguinte, conectável à tomada de força em termos de operação. O dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico pode compreender, particularmente, um dispositivo de acoplamento comutável, por meio do qual a primeira máquina elétrica é conectável com a tomada de força. Além disso, um acumulador de energia elétrica pode ser provido, por meio da qual a primeira máquina elétrica é alimentável com energia elétrica.

[0007] O dispositivo de acionamento compreende ainda uma máquina hidráulica, referida a seguir como primeira máquina hidráulica, que está em conexão por acionamento com a primeira máquina elétrica. A primeira máquina hidráulica, por conseguinte, é conectada com a primeira máquina elétrica em termos de operação. A primeira máquina elétrica e a primeira máquina hidráulica são, por conseguinte, acopladas por movimento, podem assentar, por exemplo, em um mesmo eixo de acionamento e/ou ser conectadas entre si diretamente através de uma embreagem.

[0008] O dispositivo de acionamento compreende, adicionalmente, pelo menos uma máquina hidráulica adicional, referida abaixo como segunda máquina hidráulica. A pelo menos uma segunda máquina hidráulica fica em comunicação fluida com a primeira máquina

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3/20 hidráulica e é conectada a essa em série em termos de acionamento, em que a primeira e a segunda máquinas hidráulicas são acionáveis tanto como bombas hidráulicas quanto como motores hidráulicos. A primeira e a pelo menos uma segunda máquina hidráulica são partes de um acionamento hidrostático do veículo a motor.

[0009] A tomada de força pode envolver uma tomada de força do lado do motor, ou seja, uma tomada de força provida diretamente no motor de combustão interna, ou uma tomada de força do lado da transmissão, ou seja, uma tomada de força disposta na transmissão.

[0010] O acoplamento do acionamento eletro-hidráulico no motor de combustão interna através da tomada de força oferece a vantagem de que o motor de combustão interna pode acionar diretamente um eixo do veículo de maneira mecânica através da saída principal e o acionamento eletro-hidráulico pode, adicional ou alternativamente, ser acionável por um ou outros vários eixos de acordo com a necessidade. Por conseguinte, o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico pode compreender um primeiro eixo acionado do veículo a motor, o qual é acionável através de um eixo de saída acionado no lado de saída da transmissão do motor de combustão interna. Neste caso, o motor de combustão interna é conectado no lado de saída preferencialmente com uma transmissão mecânica, por exemplo, uma transmissão manual automatizada, a qual é acoplada no lado de saída com o eixo de saída. O primeiro eixo acionado pode ser um primeiro eixo traseiro de um veículo comercial. O termo eixo acionado significa, nesse documento, que o eixo é acionável ativamente.

[0011] Uma modalidade particularmente preferencial provê que o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico compreende pelo menos um segundo eixo acionado do veículo a motor, que é acionável por meio da pelo menos uma segunda máquina hidráulica. Por conseguinte, o veículo a motor compreende um ou vários eixos acionados hidraulicamente, o

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4/20 qual/quais é/são referido(s) neste documento como segundo(s) eixo(s) acionado(s).

[0012] Por exemplo, o pelo menos um segundo eixo acionado compreende um eixo dianteiro e/ou um segundo eixo traseiro do veículo comercial.

[0013] Por conseguinte, o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico é configurado de modo que durante a operação da primeira máquina elétrica através da tomada de força por meio do motor de combustão interna e/ou através de seu acumulador de energia elétrica, onde a energia mecânica da primeira máquina elétrica é convertida no lado primário por meio da primeira máquina hidráulica como uma bomba hidráulica (máquina de trabalho) em energia hidráulica. Essa energia é transformada novamente em energia mecânica para acionamento do segundo eixo na pelo menos uma segunda máquina hidráulica como um motor hidráulico (consumidor ou motor).

[0014] A energia mecânica para acionamento da primeira máquina hidráulica como bomba hidráulica pode ser disponibilizada opcionalmente apenas por meio do motor de combustão interna (particularmente se o dispositivo de acoplamento comutável estiver fechado e a primeira máquina elétrica for acionada ou carregada pelo motor de combustão interna) ou disponibilizada apenas por meio do acumulador de energia elétrica para a alimentação da primeira máquina elétrica (se o dispositivo de acoplamento comutável estiver aberto e a primeira máquina elétrica estiver alimentada com o acumulador de energia elétrica) ou ser disponibilizada tanto pelo motor de combustão interna como também pelo acumulador de energia elétrica da primeira máquina elétrica.

[0015] No caso da frenagem recuperativa, a energia cinética do veículo pode ser convertida em energia hidráulica, pelo menos parcialmente, através da pelo menos uma segunda máquina hidráulica como uma bomba hidráulica. Essa energia é transformada na primeira máquina hidráulica como

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5/20 um motor hidráulico em energia mecânica para acionamento da primeira máquina elétrica. No caso de um dispositivo de acoplamento aberto, a energia recuperada pode ser fornecida então para alimentar o acumulador de energia da primeira máquina elétrica. No caso de um dispositivo de acoplamento fechado, a energia recuperada pode ser usada para carregar o motor de combustão interna e, portanto, para a frenagem do motor.

[0016] A segunda máquina hidráulica pode ser configurada, por exemplo, como uma máquina hidráulica disposta no cubo de roda ou como um motor de cubo de roda. Um segundo eixo acionado pode ser acionado então por meio de duas máquinas hidráulicas na forma de motores de cubo de roda, particularmente sem que um eixo diferencial seja necessário nesse eixo. No caso dessa variante, podem ser aplicados torques de roda individuais, ou sem um bloqueio do diferencial pode-se evitar um giro da roda por meio do controle dos motores de cubo de roda ou o que é conhecido como vetorização de torque pode ser representada, a saber, a influência ativa do ângulo de inclinação do veículo por meio do controle da distribuição de torque.

[0017] De acordo com uma variante da modalidade alternativa, o segundo eixo acionado possui dois eixos de acionamento de roda que são dispostos coaxialmente, ou seja, na mesma linha, que são conectados respectivamente em um lado de roda de maneira rotativa a uma roda e, na outra extremidade, são conectados operativamente com uma máquina hidráulica. Também nesta variante, o segundo eixo acionado pode ser acionável por meio de duas máquinas hidráulicas, que não são, no entanto, dispostas diretamente no cubo de roda. No caso desta variante, os torques de roda individuais também podem ser aplicados sem um eixo diferencial.

[0018] De acordo com uma outra variante da modalidade, um segundo eixo acionado pode ser acionável apenas por meio de uma máquina hidráulica. A segunda máquina hidráulica pode ser configurada, por exemplo,

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6/20 como uma máquina hidráulica, onde o eixo de acionamento da mesma está em conexão operativa com um eixo diferencial do segundo eixo acionado.

[0019] Por exemplo, o eixo dianteiro e/ou segundo eixo traseiro de um veículo comercial podem ser acionados respectivamente por meio de uma das variantes da modalidade mencionadas acima, tais como um eixo acionado hidraulicamente. As variantes da modalidade mencionadas acima podem ser combinadas de modo que um eixo acionado hidraulicamente, por exemplo, o eixo dianteiro, seja acionável por meio de dois motores hidráulicos de cubo de roda e um outro eixo acionado hidraulicamente, por exemplo, o segundo eixo traseiro do veículo a motor, seja acionável por meio de uma máquina hidráulica disposta no segundo eixo traseiro e esteja em conexão operativa a um eixo diferencial do segundo eixo traseiro.

[0020] De acordo com um outro aspecto da invenção, o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico pode possuir uma tomada de força hidráulica para operação e/ou para fornecimento de óleo de pressão aos conjuntos hidráulicos ou agregados auxiliares hidráulicos do veículo a motor que estão em conexão por acionamento hidráulico com a primeira máquina hidráulica. Isso oferece a vantagem de que tais conjuntos hidráulicos ou agregados auxiliares hidráulicos, por exemplo, dispositivos basculantes, tambores de mistura de concreto, etc, podem ser operados também em fases nas quais o motor de combustão interna não está ativo através da primeira máquina elétrica com energia a partir do acumulador de energia, por exemplo, em fases de parada de uma operação de paradapartida do veículo a motor. Uma outra vantagem é que, quando o dispositivo de acoplamento está aberto, os agregados auxiliares também são acionáveis independentemente da rotação e, com isso, de oscilações de rotação do motor de combustão interna.

[0021] De acordo com uma outra modalidade preferencial, o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico compreende pelo menos uma outra máquina elétrica acionável por gerador e motor, referida a seguir

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7/20 como segunda máquina elétrica, que é disposta em um terceiro eixo acionado do veículo comercial e que fica em conexão por acionamento com o terceiro eixo. O termo terceiro eixo acionado é empregado para diferenciar o eixo que é acionável por meio da segunda máquina elétrica a partir daquele eixo acionado que é acionável diretamente por meio da segunda máquina hidráulica. O terceiro eixo pode ser, por exemplo, um eixo dianteiro ou um segundo eixo traseiro.

[0022] Por exemplo, uma variante da modalidade provê que o segundo eixo acionado pode ser um eixo dianteiro e o terceiro eixo acionado está em um segundo eixo traseiro do veículo comercial. O primeiro eixo acionado, a saber, o eixo acionado mecanicamente por meio do motor de combustão interna, pode ser um primeiro eixo traseiro do veículo a motor. É particularmente vantajoso neste caso se o eixo dianteiro é acionável por meio de dois motores hidráulicos de cubo de roda, uma vez que isto resulta em vantagens construtivas no que diz respeito à densidade de potência dos motores hidráulicos e ao pequeno espaço de montagem necessário.

[0023] Neste caso, o termo primeiro eixo traseiro diz respeito a um eixo dianteiro dos dois eixos traseiros em relação a uma direção de percurso do veículo para frente. O termo segundo eixo traseiro diz respeito, por conseguinte, a um eixo traseiro dos dois eixos traseiros em relação a uma direção de percurso do veículo para frente. O primeiro e o segundo eixo traseiro podem ser os dois eixos de um agregado de eixo duplo do veículo comercial.

[0024] A primeira máquina elétrica e a segunda máquina elétrica são acopladas preferencialmente com o mesmo acumulador de energia elétrica, de modo que podem ser alimentadas com energia elétrica a partir do mesmo acumulador de energia elétrica ou podem fornecer energia recuperada ao mesmo acumulador de energia.

[0025] Analogamente ao segundo eixo acionado hidraulicamente, várias variantes da modalidade são produzidas para o

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8/20 terceiro eixo acionado eletricamente. Uma modalidade provê, por exemplo, que um eixo de acionamento da segunda máquina elétrica esteja em conexão operativa com um eixo diferencial do terceiro eixo acionado. Alternativamente, duas segundas máquinas elétricas podem ser providas no terceiro eixo, em que o terceiro eixo acionado possui dois eixos de acionamento de roda dispostos de maneira coaxial que são conectados respectivamente em um lado de roda de maneira rotativa a uma roda e, na outra extremidade, são conectados operativamente com uma das duas máquinas elétricas. As duas máquinas elétricas podem ser configuradas também como motores elétricos de cubo de roda.

[0026] De acordo com uma outra modalidade, o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico compreende uma tomada de força para operação e/ou para alimentação de tensão de conjuntos acionados eletricamente ou agregados auxiliares de veículos a motor pode ser alimentada com energia elétrica através de um acumulador de energia para fornecimento de energia elétrica à primeira máquina elétrica. Assim, os agregados auxiliares acionados eletricamente podem ser operados, se necessário, também sem o motor de combustão interna, de modo que a primeira máquina elétrica não é alimentada através da tomada de força, mas sim pela energia de acionamento a partir de seu acumulador de energia elétrica.

[0027] Já foi dito acima que o dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico pode possuir um dispositivo de acoplamento comutável, por meio do qual a primeira máquina elétrica é conectável com a tomada de força, e um acumulador de energia elétrica, através do qual a primeira máquina elétrica pode ser alimentada com energia elétrica. De acordo com um outro aspecto da invenção, o dispositivo de acionamento híbrido eletrohidráulico pode compreender ainda um dispositivo de controle para controle do dispositivo de acoplamento comutável, do motor de combustão interna, da primeira máquina elétrica e das máquinas hidráulicas. Além disso, o

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9/20 dispositivo de controle pode ser configurado para controlar as segundas máquinas elétricas, caso essas sejam providas.

[0028] O dispositivo de controle é configurado para operar o veículo a motor seletivamente em pelo menos duas, pelo menos três, pelo menos quatro, pelo menos cinco, pelo menos seis ou todos os seguintes modos de operação:

- um primeiro modo de operação, em que o veículo a motor é acionado exclusivamente pelo motor de combustão interna;

- um segundo modo de operação, em que apenas o pelo menos um segundo eixo acionado hidraulicamente é acionado,

- um terceiro modo de operação, em que apenas o terceiro eixo acionado é acionado por meio da pelo menos uma segunda máquina elétrica;

- um quarto modo de operação, em que apenas o pelo menos um segundo eixo acionado hidraulicamente é acionado e o terceiro eixo acionado é acionado eletricamente por meio da pelo menos uma segunda máquina elétrica;

- um quinto modo de operação, em que

a) o primeiro eixo é acionado mecanicamente por meio do motor de combustão interna, e b1) o pelo menos um segundo eixo é acionado hidraulicamente por meio da pelo menos uma segunda máquina hidráulica, e/ou b2) o terceiro eixo é acionado eletricamente por meio da pelo menos uma segunda máquina elétrica;

- um sexto modo de operação, em que o dispositivo de controle é configurado para acionar a primeira máquina hidráulica em uma frenagem recuperativa e a pelo menos uma segunda máquina hidráulica como uma bomba hidráulica, de modo que a primeira máquina elétrica é acionada por gerador através da primeira máquina hidráulica. Neste caso, o dispositivo de controle é configurado para abrir o dispositivo de acoplamento e armazenar

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10/20 a energia elétrica gerada durante a frenagem recuperativa no acumulador de energia elétrica, particularmente se o acumulador não estiver cheio;

- um sétimo modo de operação, em que o dispositivo de controle é configurado para acionar a primeira máquina hidráulica em uma frenagem recuperativa e a pelo menos uma segunda máquina hidráulica como uma bomba hidráulica, de modo que a primeira máquina elétrica é acionada por gerador através da primeira máquina hidráulica. Neste caso, o dispositivo de controle é configurado para fechar o dispositivo de acoplamento e usar a energia elétrica produzida na frenagem recuperativa para carregar o motor de combustão interna. Particularmente, o sétimo modo de operação pode ser selecionado caso o acumulador de energia exceda um estado de carregamento pré-determinado e/ou caso esteja cheio e/ou caso uma ação de freio motor adicional seja necessária.

[0029] Por exemplo, o dispositivo de controle pode ser configurado para acionar o veículo a motor no segundo, terceiro ou quarto modo de operação para um processo de partida, manobra, operação de parada-partida e/ou função de desvio do veículo a motor. De acordo com esses modos de operação, o veículo a motor é acionado eletricamente e/ou hidraulicamente. O motor de combustão interna pode permanecer desligado. O eixo motor acionado mecanicamente funciona passivamente.

[0030] De acordo com um outro aspecto da invenção, o dispositivo de controle é configurado para abrir o dispositivo de controle no segundo modo de operação e acionar o veículo a motor sem um motor de combustão interna, em que a primeira máquina de energia elétrica aciona a primeira máquina hidráulica como uma bomba hidráulica por meio de energia do primeiro acumulador de energia elétrica e a bomba hidráulica aciona a pelo menos uma segunda máquina hidráulica como um motor hidráulico. O primeiro eixo acionado mecanicamente é funciona passivamente.

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11/20 [0031] Além disso, a invenção diz respeito a um veículo a motor, em particular um veículo comercial, com um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, como divulgado nesse documento.

[0032] As modalidades e características preferenciais da invenção anteriormente descritas podem ser combinadas entre si na maneira que se desejar. Outras particularidades e vantagens da invenção são descritas a seguir mediante referência às Figuras anexas, as quais mostram:

Figura 1 uma representação esquemática de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com uma modalidade;

Figura 2 uma representação esquemática de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com uma outra modalidade;

Figura 3 uma representação esquemática de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com uma outra modalidade; e

Figura 4 uma representação esquemática de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com uma outra modalidade.

[0033] Elementos idênticos ou funcionalmente equivalentes são referidos em relação a todas as figuras com os mesmos números de referência e, em alguns casos, não são descritos separadamente.

[0034] A Figura 1 mostra uma representação esquemática de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com uma modalidade. O dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico 10 compreende um motor de combustão interna 1, por exemplo, na forma de um motor diesel. O motor de combustão interna 1 fica em conexão operativa com uma transmissão 2. Em uma tomada de força 3 do motor de combustão interna 1, uma máquina elétrica 5 (primeira máquina elétrica) é acionável através de uma embreagem comutável 4. No caso de uma embreagem 4 fechada, a primeira máquina elétrica 5 é acionada por meio do motor de combustão interna 1, caso esse funcione, através da tomada de força 3.

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12/20 [0035] A primeira máquina elétrica 5 é conectada através de uma linha elétrica, por exemplo, uma rede de bordo, com o acumulador de energia elétrica 6. Quando a embreagem 4 está aberta, a primeira máquina elétrica 5 pode ainda ser operada por motor com energia do acumulador de energia elétrica 6. Na operação por gerador da máquina elétrica 5, a energia elétrica produzida por ser armazenada no acumulador de energia elétrica 6.

[0036] A primeira máquina elétrica 5 é conectada também com uma máquina hidráulica 8 (primeira máquina hidráulica), a saber, a primeira máquina elétrica 5 e a primeira máquina hidráulica 8 estão em conexão por acionamento. A máquina hidráulica 8 pode ser operada tanto como bomba hidráulica quanto como motor hidráulico. Durante a operação da primeira máquina elétrica 5 através da tomada de força 3 por meio do motor de combustão interna 1 (acoplamento 4 está fechado) e/ou através de seu acumulador de energia elétrica (acoplamento 4 pode estar aberto), onde a energia mecânica da primeira máquina elétrica 5 é convertida no lado primário por meio da primeira máquina hidráulica 8 como uma bomba hidráulica (máquina de trabalho) em energia hidráulica. Essa energia pode então ser transformada novamente em energia mecânica para acionamento de um eixo em uma outra máquina hidráulica como um motor hidráulico (consumidor ou motor), (vide as Figuras abaixo).

[0037] O dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico 10 compreende ainda um dispositivo de controle 7 para controle do dispositivo de acoplamento comutável 4, do motor de combustão interna 1, da primeira máquina elétrica 5 e da máquina hidráulica 8, a fim de realizar diferentes modos de operação da configuração do trem de acionamento (por exemplo, apenas na operação do motor de combustão interna ou apenas na operação eletro-hidráulica do veículo). Particularmente, a embreagem 4 pode ser aberta e fechada através do dispositivo de controle 7.

[0038] A Figura 2 mostra uma representação esquemática de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com uma

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13/20 outra modalidade. Por sua vez, são mostrados aqui os componentes de 1 a 9 já descritos na Figura 1. Além disso, é mostrado um eixo dianteiro 11 com duas rodas 14, bem como um primeiro eixo traseiro 12 e um segundo eixo traseiro 13, cada um com as rodas 14. Os dois eixos traseiros 12, 13 podem ser os eixos de um agregado de eixo duplo de um veículo comercial.

[0039] O primeiro eixo traseiro (dianteiro) 12 é operado apenas mecanicamente por meio do motor de combustão interna 1. Neste caso, a potência de acionamento do motor de combustão interna 1 é transmitida através da caixa de transmissão 2 e de um eixo de saída do lado de saída da transmissão 15 para o eixo traseiro dianteiro 12. O eixo de saída 15 fica em conexão operativa de uma maneira conhecida por si com um eixo diferencial 12a do eixo traseiro dianteiro 12, inserido em um corpo de eixo

16. Por exemplo, o eixo diferencial 12a pode ser uma transmissão diferencial com eixo cônico, possuindo um anel dentado, um par de eixos de engrenagem cônica e um par de engrenagens cônicas de compensação, em que os eixos de engrenagem cônica engrenam com as engrenagens cônicas de compensação e em que uma roda de acionamento assenta no eixo de saída 15, por exemplo, uma engrenagem cônica de acionamento, fica engatada com o anel dentado do eixo diferencial 12a. Quaisquer outras engrenagens são possíveis, por exemplo, uma engrenagem hipoide.

[0040] O dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico 20 mostrado na Figura 2 compreende ainda dois eixos acionados hidraulicamente, a saber, o eixo dianteiro 11 e o segundo eixo traseiro 13. Para operação hidráulica do eixo dianteiro 11, são providas duas máquinas hidráulicas dispostas no eixo dianteiro 11 na forma de motores de cubo de roda 21 que estão em comunicação fluida com a primeira máquina hidráulica 8 através de linhas hidráulicas 23 e são conectadas em série em termos de operação.

[0041] O dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico 20 compreende ainda uma máquina hidráulica disposta no segundo eixo traseiro

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13, referido a seguir também como motor hidráulico 22. Neste caso, o eixo é acionável através de apenas um motor de eixo hidráulico 22, invés de por meio de dois motores de cubo de roda hidráulicos 22. Por exemplo, o motor hidráulico 22 pode ser disposto no alojamento de eixo 16 do segundo eixo traseiro 13 ou integrado ao alojamento de eixo. O motor hidráulico 22, por conseguinte, não é disposto fora do alojamento de eixo, mas dentro do alojamento de eixo. De acordo com essa modalidade, uma parte do motor hidráulico 22 rotativa de maneira coaxial em relação ao segundo eixo está conectada operativamente a uma gaiola de um eixo diferencial do segundo eixo. O motor hidráulico 22, por conseguinte, aciona direta ou indiretamente a gaiola do eixo diferencial através de um anel dentado. Um anel dentado e uma engrenagem cônica de acionamento engrenando com o anel dentado para acionamento da gaiola do eixo diferencial pode ser vantajosamente omitida. O motor hidráulico pode assentar no eixo do eixo diferencial. Uma outra vantagem dessa modalidade é o pouco espaço de montagem necessário, uma vez que não é necessário nenhum espaço foda do alojamento de eixo do segundo eixo para arranjo para o motor hidráulico 22.

[0042] A máquina hidráulica 22 fica em igualmente em comunicação fluida com a máquina hidráulica 8 através de uma linha hidráulica 24. As máquinas hidráulicas 8, 21 e 22 são integradas em um circuito hidrostático fechado e formam, por conseguinte, uma operação hidrostática. As máquinas hidráulicas 8, 21 e 22 podem ser acionadas tanto como bomba hidráulica quanto como motor hidráulico. As máquinas hidráulicas 8, 21 e 22 podem ser configuradas como máquinas de pistão radial hidrostático. Uma modalidade como uma unidade de pistão axial também é possível. Se a primeira máquina hidráulica 8 é operada como bomba hidráulica, as segundas máquinas hidráulicas 21, 22 são operadas como motor hidráulico e vice-versa. Para acionar os eixos 12, 13, a máquina hidráulica 8 trabalha como bomba hidráulica e as máquinas hidráulicas 21, 22 como motores hidráulicos que convertem a energia hidráulica produzida

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15/20 por meio da bomba hidráulica 8 em energia mecânica para operação dos eixos 11, 13. Isso é o reverso da desaceleração dos eixos 11, 13.

[0043] OS dois motores de rodas 21 e/ou o motor hidráulico 22 podem ser ativados opcionalmente por meio de uma válvula de controle 25. Além disso, uma bomba de alimentação (não mostrada) pode ser disposta no circuito hidrostático, a fim de compensar vazamentos internos e externos.

[0044] De acordo com uma outra variante não mostrada da Figura 2, a máquina hidráulica 22 no segundo eixo traseiro 13 é substituída por duas máquinas hidráulicas que estão em conexão por acionamento coaxialmente e sem diferencial com o eixo traseiro 13. Os torques de roda individuais podem ser aplicados sem um eixo diferencial, ou uma rotação conjunta das rodas 14 podem impedir ou representar uma chamada vetorização de torque.

[0045] Vários modos de operação do veículo a motor podem ser realizados com o referido dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico 20. Os componentes individuais do dispositivo de acionamento híbrido eletrohidráulico são acionados oportunamente para essa finalidade através do dispositivo de controle 7, de modo que, se necessário, outros eixos podem ser acionados através dos motores de cubo de roda ou motores de eixo além ou invés do eixo motor acionado mecanicamente 12.

[0046] Se necessário, várias outras opções de operação podem ser realizadas dessa maneira além de uma operação meramente por meio de um motor de combustão interna. Por exemplo, os eixos hidráulicos individuais 11, 13 podem ser acionados além do eixo 12 acionado apenas por meio do motor de combustão interna, por exemplo, para partida em solos críticos, no caso de inclinações, etc. Isso é referido também como funcionamento por impulso hidráulico. Neste caso, a embreagem 4 é fechada.

[0047] No entanto, durante a frenagem com a embreagem aberta 4, a energia cinética pode ser recuperada, de modo que os motores

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16/20 hidráulicos 21,22 atuam nos eixos 11, 13 como uma bomba hidráulica, que acionam a primeira máquina hidráulica 8 que conduz o flange para a primeira máquina elétrica 5, como motor hidráulico. Correspondentemente, o motor hidráulico 5 produz uma operação por gerador da máquina elétrica 5. Assim, o acumulador de energia elétrica 6 é carregado. Caso o acumulador de energia elétrica 6 estiver cheio ou seja necessário um efeito de frenagem adicional, a embreagem 4 pode ser fechada e, por conseguinte, a ação de freio motor pode ser utilizada. Dessa maneira, uma operação de frenagem do motor pode ser realizada. O pequeno espaço de montagem necessário e as vantagens construtivas associadas são vantajosas no caso de motores hidráulicos 21 nos cubos de roda dianteiros em termos de densidade de potência.

[0048] Para processos de partida e manobra ou para uma distância que corresponda à capacidade de armazenamento do acumulador de energia elétrica 6, é possível dirigir sem o motor de combustão interna 1, de modo que, quando a embreagem 4 estiver aberta, a primeira máquina elétrica 5 aciona a primeira máquina hidráulica 8 como bomba hidráulica e essa aciona os motores de cubo de roda 21 e/ou o motor hidráulico 22. Neste caso, o eixo motor acionado mecanicamente 12 funciona passivamente. A realização da função de velocidade [0049] A Figura 3 mostra uma representação esquemática de um outro exemplo de modalidade de um dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico 30. Uma particularidade desse exemplo de modalidade está no fato de que uma máquina elétrica 31 (segunda máquina elétrica 31) é agora integrada ao segundo eixo traseiro 33. Isso é conectado através de uma eletrônica de energia correspondente a um acumulador de energia 6 e permite igualmente, onde necessário, várias outras opções de operação além do acionamento puramente por meio do motor de combustão interna. Por conseguinte, o veículo pode ser acionado por meio de um eixo acionado eletricamente 33. Adicional ou alternativamente, o acionamento por meio do

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17/20 eixo elétrico pode ser usado para o acionamento do eixo 12 por meio do motor de combustão interna ou para o acionamento hidráulico do eixo 11.

[0050] No caso de um chamado funcionamento por impulso elétrico, a segunda máquina elétrica 31 provê um torque de tração adicional, por exemplo, além do motor de combustão interna 1. Além disso, a segunda máquina elétrica 31 permite ainda uma operação de recuperação, na qual a energia cinética do veículo a motor é convertida por meio de uma operação por gerador da segunda máquina elétrica 31 em energia elétrica. A segunda máquina elétrica 31 permite ainda uma partida ou condução meramente elétrica. Neste caso, a embreagem 4 é aberta, de modo que a máquina hidráulica 6 e a primeira máquina elétrica 5 não funcione. Em vez disso, a segunda máquina elétrica 31 do segundo eixo traseiro 33 é operado por motor diretamente através da energia elétrica provida por meio do acumulador de energia elétrica 6.

[0051] Além disso, também é possível com esta configuração do trem de acionamento 30 operar a primeira máquina elétrica 5 na primeira máquina hidráulica 8 como motor e alimentá-lo a partir do acumulador de energia 6. Dessa maneira, em vez do segundo eixo motor 33, o eixo dianteiro 11 é acionado através dos motores de cubo de roda 21. Adicionalmente, os dois eixos 11,33, a saber, o eixo dianteiro acionado hidraulicamente e o eixo traseiro acionado eletricamente, podem ser acionados.

[0052] De acordo com uma outra variante não mostrada da Figura 3, a máquina elétrica 31 no segundo eixo traseiro 33 é substituída por duas máquinas elétricas que estão em conexão por acionamento coaxialmente e sem diferencial com o eixo traseiro 13. Os torques de roda individuais podem ser aplicados sem um eixo diferencial, ou uma rotação conjunta das rodas 14 podem impedir ou representar uma chamada vetorização de torque.

[0053] A Figura 4 mostra uma representação esquemática de uma outra modalidade do dispositivo de acionamento híbrido eletro

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18/20 hidráulico 40. Neste caso, o eixo dianteiro 11 pode, por sua vez, ser acionado hidraulicamente, se necessário, por meio dos dois motores de cubo de roda 21 que são conectados através de linhas híbridas 23 ou um circuito de fluido hidrostático com a primeira máquina hidráulica 8. De acordo com essa variante da modalidade, o segundo eixo traseiro 13 não é acionado. No entanto, pode ser provido um segundo eixo traseiro acionado, como descrito nas Figuras 2 e 4.

[0054] O uso da primeira máquina hidráulica 8 e da primeira máquina elétrica 5 como acionamento para quaisquer sistemas estruturais, como por exemplo, dispositivos basculantes, tambores de mistura de concreto, que até então eram alimentados com energia através do acionamento auxiliar, são possíveis. O dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico 40 possui uma tomada de força elétrica 41, que é ilustrada apenas esquematicamente. A tomada de força elétrica 41 serve para operação e/ou para alimentação de tensão dos conjuntos acionados eletricamente ou agregados auxiliares (não representados) do veículo a motor. Opcionalmente, a tomada de força elétrica 41 pode ser alimentado com energia elétrica apenas através do acumulador de energia elétrica 6 e/ou através da primeira máquina elétrica 5, acionados por meio do motor de combustão interna 1, por exemplo, dependendo da posição de comutação da embreagem 4.

[0055] Além disso, o dispositivo de acionamento híbrido eletrohidráulico 40 possui uma tomada de força hidráulica 42, que é ilustrada apenas esquematicamente. A tomada de força hidráulica 42 ser para operação e/ou fornecimento de óleo de pressão aos conjuntos hidráulicos ou agregados auxiliares hidráulicos (não mostrados) do veículo a motor. A tomada de força hidráulica 42 fica em conexão por acionamento com a primeira máquina elétrica 8 e pode ser alimentado com energia hidráulica a partir desta.

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19/20 [0056] Dependendo da capacidade de armazenamento de energia do acumulador de energia elétrica 6, os sistemas estruturais que trabalham de maneira elétrica ou hidráulica e/ou agregados auxiliares podem ser operados por um tempo definido, sem que o motor de combustão interna 1 esteja ativo.

[0057] Como resultado, por exemplo, uma operação de paradapartida pode ser permitida no trânsito, na qual, por exemplo, um tambor de mistura de concreto pode ser acionado em tempos de espera (fases de parada) por meio da operação da máquina hidráulica 8 sem o motor de combustão interna 1. Isso pode reduzir o consumo de combustível e também emissões de poluentes.

[0058] Em todas as variantes da modalidade mencionadas acima, é possível um melhor gerenciamento da carga do acumulador de energia elétrica 6 para usar dados de GPS ou navegação, de modo que os aclives e declives presentes no trecho podem ser levados em conta durante a regulagem do estado de carga do acumulador de energia. O primeiro é conhecido a partir dos controles de cruzeiro de GPS. Para aplicações offroad, nas quais não estão disponíveis dados de mapas digitais, as avaliações dos trechos de aclives e declives presentes podem ser realizadas imediatamente a partir de outros dados de sensor, aqui particularmente de dados de câmera.

[0059] Embora a invenção tenha sido descrita com referência aos exemplos das modalidades descritas, é evidente para alguém versado na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser usados como substitutos, sem deixar o escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser feitas, sem deixar o escopo associado. Consequentemente, a invenção não deve ser limitada aos exemplos de modalidades divulgadas, mas deve compreender todos os exemplos de modalidade, que caem no escopo das reivindicações de patente anexadas. Em particular, a invenção também reivindica proteção para a finalidade e as

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20/20 características das reivindicações dependentes, independentemente em relação às reivindicações mencionadas.

Lista dos números de referência

Motor de combustão interna

Transmissão

Tomada de força

Embreagem comutável

Máquina elétrica

Acumulador de energia elétrica

Dispositivo de controle

Máquina hidráulica

Linha elétrica

10, 20, 30, 40 Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico

Eixo dianteiro

Primeiro eixo traseiro

12a Eixo diferencial

Turbina Segundo eixo traseiro

Roda

Eixo de saída

Alojamento do eixo diferencial

Máquina hidráulica, motor de cubo de roda

Máquina hidráulica

Linha hidráulica

Válvula de controle

Máquina elétrica

Segundo eixo traseiro

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico (10; 20; 30; 40) para um veículo a motor, particularmente para um veículo comercial, caracterizado por compreender um motor de combustão interna (1);

uma primeira máquina elétrica (5) ativável por motor ou gerador que pode ser acionada por meio de uma tomada de força (3) do motor de combustão interna (1);

uma primeira máquina hidráulica (8) que fica em conexão por acionamento com a primeira máquina elétrica (5); e pelo menos uma segunda máquina hidráulica (21, 22) que fica em comunicação fluida com a primeira máquina hidráulica (5) e é conectada em série em termos de acionamento, em que as máquinas hidráulicas (5, 21, 22) são ativáveis tanto como bombas hidráulicas quanto como motores hidráulicos.
2. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico (10; 20; 30; 40), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um primeiro eixo acionado (12) do veículo a motor, o qual é acionável através de um eixo de saída (15) situado no lado de saída da transmissão e acionado pelo motor de combustão interna (1).
3. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender pelo menos um segundo eixo acionado (11, 13) do veículo a motor, o qual é acionável por meio da pelo menos uma segunda máquina hidráulica (21, 22).
4. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um segundo eixo acionado compreende um eixo dianteiro (11) e/ou um segundo eixo traseiro (13)
5. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma segunda máquina hidráulica

a) possui dois motores hidráulicos de roda (21) que são providos para acionar o segundo eixo acionado (11); ou

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b) compreende uma máquina hidráulica (22), cujo eixo de acionamento está em conexão operativa com um eixo diferencial do segundo eixo acionado (13); ou

c) compreende duas máquinas hidráulicas e o segundo eixo acionado possui dois eixos de acionamento de roda dispostos de maneira coaxial, os quais são conectados, respectivamente, a uma roda, ficam juntos a ela, de maneira que rodem conjuntamente, e, na outra extremidade, são conectados operativamente a um dos dois motores hidráulicos.
6. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico (40), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma tomada de força (42) hidráulica para ativação dos e/ou fornecimento de óleo de pressão aos conjuntos hidráulicos ou agregados auxiliares hidráulicos do veículo a motor, dita tomada de força (42) estando em conexão por acionamento hidráulico com a primeira máquina hidráulica (8).
7. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico (30), de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender pelo menos uma segunda máquina elétrica (31) ativável por gerador ou motor que é disposta em um terceiro eixo acionado (33) do veículo comercial e está em conexão por acionamento com o terceiro eixo (33).
8. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico (30), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo eixo acionado é um eixo dianteiro (11) e o terceiro eixo acionado é um segundo eixo traseiro (33) do veículo comercial.
9. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que

a) um eixo de acionamento da segunda máquina elétrica (31) está em conexão operativa com um eixo diferencial do terceiro eixo acionado (13) ou

b) duas segundas máquinas elétricas são providas, em que o terceiro eixo acionado possui dois eixos de acionamento de roda dispostos de maneira coaxial, os quais são conectados, respectivamente, a uma roda, ficam juntos a ela, de maneira que rodem conjuntamente, e, na outra extremidade, são conectados operativamente a uma das duas máquinas elétricas.

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10. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico (40), de acordo com a reivindicação 7, 8 ou 9, caracterizado por compreender uma tomada de força (41) elétrica para ativação dos e/ou para alimentação de tensão aos conjuntos ou agregados auxiliares acionados eletricamente do veículo a motor, dita tomada de força (41) podendo ser alimentada com energia elétrica através de um acumulador de energia (6) para fornecimento de energia elétrica à primeira máquina elétrica (5).
11. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um dispositivo de acoplamento comutável (4), por meio do qual a primeira máquina elétrica é conectável à tomada de força (3); e/ou a um acumulador de energia (6) elétrico, através do qual a primeira máquina elétrica (5) é fornecida com energia elétrica.
12. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender um dispositivo de controle (7) para controle do dispositivo de acoplamento comutável (4), do motor de combustão interna (1), da primeira máquina elétrica (5) e das máquinas hidráulicas (8, 21, 22), em que o dispositivo de controle (7) é configurado para ativar o veículo a motor seletivamente em pelo menos dois dos seguintes modos de operação:

- um primeiro modo de operação, no qual o veículo a motor é acionado exclusivamente pelo motor de combustão interna;

- um segundo modo de operação, no qual apenas o pelo menos um segundo eixo acionado hidraulicamente é acionado,

- um terceiro modo de operação, no qual apenas o terceiro eixo acionado é acionado por meio da pelo menos uma segunda máquina elétrica;

- um quarto modo de operação, no qual apenas o pelo menos um segundo eixo acionado hidraulicamente é acionado e o terceiro eixo acionado é acionado eletricamente por meio da pelo menos uma segunda máquina elétrica;

- um quinto modo de operação, no qual

a) o primeiro eixo é acionado mecanicamente pelo motor de combustão interna, e

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4/5 b1) o pelo menos um segundo eixo é acionado hidraulicamente por meio da pelo menos uma segunda máquina hidráulica, e/ou b2) o terceiro eixo é acionado eletricamente por meio da pelo menos uma segunda máquina elétrica;

- um sexto modo de operação, no qual o dispositivo de controle é configurado para ativar a primeira máquina hidráulica em um regime de frenagem recuperativa e ativar a pelo menos uma segunda máquina hidráulica como uma bomba hidráulica, de modo que a primeira máquina elétrica seja acionada por gerador através da primeira máquina hidráulica, em que o dispositivo de controle é configurado para abrir o dispositivo de acoplamento e armazenar a energia elétrica gerada durante o regime de frenagem recuperativa no acumulador de energia elétrica;

- um sétimo modo de operação, no qual o dispositivo de controle é configurado para ativar a primeira máquina hidráulica em um regime de frenagem recuperativa e ativar a pelo menos uma segunda máquina hidráulica como uma bomba hidráulica, de modo que a primeira máquina elétrica seja acionada por gerador através da primeira máquina hidráulica, em que o dispositivo de controle é configurado para fechar o dispositivo de acoplamento e usar a energia elétrica gerada durante a frenagem recuperativa para carregar o motor de combustão interna.
13. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle (7) é configurado para ativar o veículo a motor no segundo, terceiro ou quarto modo de operação para um processo de partida, manobra, operação de parada-partida e/ou função de desvio do veículo a motor.
14. Dispositivo de acionamento híbrido eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle (7) é configurado para abrir o dispositivo de controle (4) no segundo modo de operação e acionar o veículo a motor sem um motor de combustão interna, em que a primeira máquina elétrica (5) aciona a primeira máquina hidráulica (8) como uma bomba hidráulica por meio de energia do primeiro acumulador de energia

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5/5 elétrica (6) e a bomba hidráulica aciona a pelo menos uma segunda máquina hidráulica como um motor hidráulico.
15. Veículo a motor, particularmente um veículo comercial, caracterizado por compreender um dispositivo de acionamento híbrido eletrohidráulico (10; 20;30; 40), conforme uma das reivindicações anteriores.