BR102019014183A2

BR102019014183A2 - trem de engrenagens epicíclico, e, veículo de trabalho

Info

Publication number: BR102019014183A2
Application number: BR102019014183A
Authority: BR
Inventors: Buhrke Frank
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2020-01-28
Also published as: US20200032879A1; US11156268B2; DE102018212425A1; EP3599392A1

Abstract

trem de engrenagens epicíclico, e, veículo de trabalho. a invenção refere-se a um trem de engrenagens epicíclico (24) que compreende um alojamento (44), um eixo de entrada (28) e uma primeira engrenagem solar (32) que é conectada de modo fixo ao dito eixo de entrada, um eixo de saída (30) e uma segunda engrenagem solar (34) que é conectada de modo fixo ao dito eixo de saída, um condutor de engrenagem planetária (46) que é arranjado de modo que possa se mover em relação à primeira e segunda engrenagem solar (32, 34), e primeira e segunda engrenagens planetárias (40, 42) que são arranjadas de modo que possam se mover no dito condutor de engrenagem planetária, em que um primeiro dispositivo de embreagem (36) é provido entre o condutor de engrenagem planetária (46) e a primeira engrenagem solar (32), e um segundo dispositivo de embreagem (38) é provido entre o alojamento (44) e o condutor de engrenagem planetária (46), ditos dispositivos de embreagem bloqueando um movimento relativo entre o condutor de engrenagem planetária (46) e a primeira engrenagem solar (32), ou entre o condutor de engrenagem planetária (46) e o alojamento (44), ou ambos.

Description

TREM DE ENGRENAGENS EPICÍCLICO, E, VEÍCULO DE TRABALHO [001] A presente invenção refere-se a um trem de engrenagens epicíclico que tem um alojamento, o dito trem de engrenagens sendo usado em um veículo de trabalho, preferivelmente em um veículo agrícola.

[002] No caso de veículo de trabalho, em particular veículos agrícolas, tais como tratores, em geral arranjos de trem de engrenagens que têm uma pluralidade de engrenagens são usadas, contanto que as transmissões que não são continuamente variáveis sejam usadas. Conhece-se, pela técnica anterior, os arranjos de trem de engrenagens que compreendem múltiplas unidades de trem de engrenagem que são arranjadas uma atrás da outra. Tais arranjos de trem de engrenagens são usados com o objetivo de atender aos elevados requisitos em relação a uma gradação que seja a melhor possível, mas também em relação a uma ampla faixa de razão de transmissões. A título de exemplo, uma configuração típica de um arranjo de trem de engrenagens pode, então, compreender uma engrenagem principal de câmbio de múltiplos estágios, e um grupo de faixa que está conectado a jusante. Além disso, as chamadas unidades de inversão de marcha e, se necessário, as reduções de engrenagem de velocidade de arraste são providas em veículos agrícolas comerciais.

[003] A engrenagem principal de câmbio é geralmente projetada para ser capaz de mudar regularmente de potência sob carga, em que a dita engrenagem principal de câmbio pode ser construída em princípio como uma engrenagem planetária ou uma caixa de mudança paralela. Essencialmente, quando os componentes de trem de engrenagem e os componentes de trem de acionamento são projetados, um conflito de objetivos se desenvolve entre a funcionalidade desejada e o espaço disponível do conjunto. A título de exemplo, em tratores da classe 130 PS, o número de engrenagens que são capazes de mudar de potência sob carga é então, tipicamente de 3 a 5. Porém, do ponto de vista da funcionalidade, de 6 a 8 engrenagens que são capazes de

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 23/37 / 9 mudar de potência sob carga seriam desejáveis tanto para trabalho no campo quanto para trabalho de transporte. Mesmo se isso possa ser aceitável em termos de preço, o problema de integrar essas engrenagens adicionais que são capazes de mudar de potência sob carga no espaço existente do conjunto ainda permanece.

[004] Com base nisso, o objetivo da presente invenção reside em prover uma melhor funcionalidade em um trem de acionamento com relação à habilidade de mudar de potência sob carga.

[005] O objetivo é alcançado por meio da invenção de acordo com a reivindicação principal e da reivindicação dependente.

[006] Neste caso, um trem de engrenagens epicíclico de acordo com a invenção, compreende um alojamento, um eixo de entrada e uma primeira engrenagem solar que é conectada de modo fixo ao dito eixo de entrada, um eixo de saída e uma segunda engrenagem solar que é conectada de modo fixo ao dito eixo de saída, um condutor de engrenagem planetária que é arranjado de modo que possa se mover em relação à primeira e segunda engrenagem solar, e primeira e segunda engrenagens planetárias que são arranjadas de modo que possam se mover no dito condutor de engrenagem planetária, ditas engrenagens planetárias sendo conectadas de modo fixo uma à outra e estando respectivamente em engate com a primeira e segunda engrenagens solar, em que um primeiro dispositivo de embreagem é provido entre o condutor de engrenagem planetária e a primeira engrenagem solar, e um segundo dispositivo de embreagem é provido entre o alojamento e o condutor de engrenagem planetária, ditos dispositivos de embreagem bloqueando um movimento relativo entre o condutor de engrenagem planetária e a primeira engrenagem solar, ou entre o condutor de engrenagem planetária e o alojamento, ou ambos.

[007] Como consequência, o trem de engrenagens epicíclico pode ser incorporado em um modo compacto. Pode-se fazer a mudança no trem de

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 24/37 / 9 engrenagens epicíclico por meio dos dispositivos de embreagem entre duas razões diferentes. Além disso, há a possibilidade, por meio da mudança simultânea de dois dispositivos de embreagens, de bloquear todo o trem de potência do trem de engrenagens epicíclico. Como consequência, é possível realizar uma frenagem de estacionamento. É possível, devido à habilidade de mudar o trem de engrenagens planetário por meio de dois dispositivos de embreagem para implementar uma engrenagem com razão mais elevada e uma engrenagem de arrasto. É possível, ao se embutir o trem de engrenagens epicíclico em um trem de acionamento aproximadamente na posição de um trem de engrenagens a jusante, implementar uma mudança alta-baixa de um modo que poupe espaço.

[008] Em uma outra modalidade, os dispositivos de embreagem podem ser capazes de ter a potência mudada sob carga. Todo o trem de engrenagens recebe, consequentemente, pelo menos duas outras engrenagens que possibilitam uma difusão maior das engrenagens que, além disso, podem ter a potência mudada sob carga. Neste caso, aumenta o conforto durante o uso. Então, todo o trem de acionamento, através do uso como uma mudança alta-baixa, pode ser configurado com um comprimento de instalação mais curto, em que o material e o peso podem ser poupados.

[009] No caso de uma modalidade, os dispositivos de embreagem podem ser embreagens de múltiplas placas. É possível, através da formação como uma embreagem de múltiplas placas, que tais embreagens sejam controladas por meio de hidráulica. É habitual o uso de componentes de hidráulica, e o resultado é que é possível confiar na tecnologia comprovada, que viabiliza um projeto preciso.

[0010] Em uma modalidade, o trem de engrenagens epicíclico pode não compreender uma engrenagem anular. É possível, através da omissão de uma engrenagem anular, quando o trem de engrenagens epicíclico é construído, operar dito trem de engrenagens epicíclico independentemente das

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 25/37 / 9 diferentes velocidades rotacionais no eixo de entrada e no eixo de saída. Além disso, a eficácia do trem de engrenagens epicíclico pode ser aumentada ao se omitir o arranjo de engate de engrenagens entre as engrenagens planetárias e a engrenagem anular, uma vez que as perdas por atrito de rolamento são reduzidas.

[0011] No caso de uma outra modalidade, a primeira e segunda engrenagem solar podem compreender um tamanho diferente e/ou um módulo diferente, e/ou um passo diferente. Como consequência, o trem de engrenagens epicíclico pode ser ajustado para as razões pretendidas. Além disso, uma configuração ideal de torque e velocidade rotacional pode ser estabelecida para uma caixa de mudança de múltiplos estágios que é arranjada a jusante.

[0012] Em uma outra modalidade, a primeira e segunda engrenagens planetárias podem compreender um tamanho diferente e/ou um módulo diferente, e/ou um passo diferente. Como consequência, o trem de engrenagens epicíclico pode ser ajustado para as razões pretendidas. Além disso, uma configuração ideal de torque e velocidade rotacional pode ser estabelecida para uma caixa de mudança de múltiplos estágios que é arranjada a jusante.

[0013] No caso de um desenvolvimento adicionalmente, uma velocidade rotacional do eixo de saída pode corresponder a uma velocidade rotacional do eixo de entrada no trem de engrenagens epicíclico através do fechamento do primeiro dispositivo de embreagem. A velocidade rotacional que prevalece no eixo de entrada da engrenagem principal de mudança é transmitida diretamente para uma caixa de mudança de múltiplos estágios. Isso possibilita, a título de exemplo, uma baixa engrenagem do veículo de trabalho, um chamado modo baixo. Neste caso, um torque elevado pode ser aplicado em velocidades baixas de veículo. Por meio da habilidade de mudança, é possível, ao se fixar a primeira engrenagem solar ao condutor de

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 26/37 / 9 engrenagem planetária para que o torque seja transmitido sem que outra razão de transmissão da engrenagem mude para o trem de acionamento que é conectado a jusante.

[0014] O trem de engrenagens epicíclico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que uma mudança de razão de engrenagem de transmissão ocorre entre o eixo de entrada e o eixo de saída ao fechar o segundo dispositivo de embreagem. Isso possibilita uma razão fixa de transmissão entre o eixo de entrada e o eixo de saída. As engrenagens planetárias giram em direções opostas à rotação das engrenagens solares. Tipicamente, razões de 2, 16 são usadas, em que a velocidade rotacional do eixo de saída com relação ao eixo de entrada é aumentada pelo fator. Devido à habilidade de mudança, um outro aumento da velocidade rotacional e modelagem do torque pode ocorrer entre o motor de acionamento e a caixa de mudança de múltiplos estágios que é conectada a jusante, em que uma ampliação tanto da engrenagem principal de mudança como da caixa de mudança de múltiplos estágios é evitada. Simultaneamente, a capacidade de mudança de potência do trem de engrenagens epicíclico sob carga possibilita a utilização do veículo sem interrupção da tração. Isso também melhora a segurança do veículo, particularmente em terrenos inclinados ou durante o cumprimento de tarefas referentes a transporte, em que um procedimento de parada e inicialização é omitido durante operações de mudança.

[0015] Veículo de trabalho que tem um trem de engrenagens epicíclico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8. O veículo de trabalho pode ser usado de diversos modos, em que as vantagens acima do trem de engrenagens epicíclico possibilita poupar espaço de montagem. Neste caso, uma nova construção de todo o trem de acionamento pode ser evitada no sentido de que o trem de engrenagens epicíclico é integrado aproximadamente entre uma engrenagem principal de câmbio e uma caixa de mudança de múltiplos estágios. Outras construções que alteram os conjuntos de

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 27/37 / 9 transmissão, tais como arranjos de engate de engrenagem e eixos auxiliares não são necessárias. Outras modalidades da invenção são também descritas nas figuras.

[0016] A figura 1 ilustra uma vista geral com um veículo de trabalho exemplificativo;

a figura 2 ilustra uma modalidade da invenção em um trem de acionamento;

a figura 3 ilustra uma vista detalhada de uma modalidade da invenção.

[0017] A figura 1 ilustra um veículo de trabalho 10 que tem uma cabine 12 e um trem de acionamento 18. O veículo de trabalho pode ser um trator, mas pode também ser uma máquina de construção. O veículo de trabalho 10 compreende um eixo de veículo dianteiro 14 e um eixo de veículo traseiro 16. Os eixos do veículo 14, 16 são uma parte do trem de acionamento 18, em que o veículo de trabalho pode ser encaixado com um eixo dianteiro 14 que pode ser conectado. Além disso, o trem de acionamento 18 compreende um motor de acionamento 20 que pode ser incorporado como um motor de combustão interna ou como uma máquina elétrica. O veículo de trabalho 10 compreende uma estrutura de transmissão no trem de acionamento 18, a dita estrutura de transmissão sendo montada a partir de vários componentes individuais de transmissão.

[0018] Na atual estrutura de transmissão descrita, que inicia a partir do motor de acionamento 20, uma engrenagem principal de câmbio 22, uma caixa de mudança 24 que é conectada a jusante, uma caixa de mudança de múltiplos estágios 26 são providas. Finalmente, dependendo das características do veículo de trabalho 10, uma engrenagem diferencial pode ser provida. A engrenagem principal de câmbio 22 pode compreender uma unidade de inversão de marcha que é usada para inversão de marcha.

[0019] A engrenagem de câmbio 24, que é conectada a jusante, é

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 28/37 / 9 incorporada de acordo com a invenção como um trem de engrenagens epicíclico 24 e é integrada ao trem de acionamento entre a engrenagem principal de câmbio 22 e, dependendo da modalidade do veículo de trabalho 10, uma caixa de mudança de múltiplos estágios 26 que é provida. A caixa de mudança de múltiplos estágios 26 compreende múltiplos eixos que tem rodas de engrenagem que podem sofrer mudança, sendo que as dias rodas de engrenagem tornam possíveis diferentes razões.

[0020] A figura 2 ilustra uma construção exemplificativa da estrutura de transmissão que é usada no trem de acionamento 18. Neste caso, a começar do motor de acionamento 20, a potência é introduzida na engrenagem principal de câmbio 22. Na fig. 2, a engrenagem principal de câmbio 22 é ilustrada de um modo exemplificativo, com uma engrenagem anular e múltiplas engrenagens solares. Porém, qualquer outra construção adequada pode também ser usada para a engrenagem principal de câmbio.

[0021] A potência é transmitida por meio do eixo de entrada 28 a partir da engrenagem principal de câmbio 22 até o trem de engrenagem epicíclico 24 e finalmente via o eixo de saída 30 até a caixa de mudança de múltiplos estágios 26.

[0022] A figura 3 ilustra um trem de engrenagens epicíclico 24 de acordo com a invenção. A potência é introduzida via o eixo de entrada 28 que compreende uma primeira engrenagem solar 32. A primeira engrenagem solar 32 engata uma primeira engrenagem planetária 40, que pode girar em um condutor de engrenagem planetária 46 em torno da primeira engrenagem solar 32. Primeiras engrenagens planetárias múltiplas 40 podem ser providas na periferia. A primeira engrenagem planetária 40 é conectada de modo fixo à segunda engrenagem planetária 42, e o resultado é que as duas engrenagens planetárias 40, 42 sempre têm a mesma velocidade rotacional. A segunda engrenagem planetária 42 engata a segunda engrenagem solar 34 que é provida em um eixo de saída 30 do trem de engrenagens epicíclico 24.

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 29/37 / 9 [0023] O trem de engrenagens epicíclico 24 é montado em um alojamento 44. Um primeiro dispositivo de embreagem 36 é incorporado entre o eixo de entrada e o condutor de engrenagem planetária 46, o dito primeiro dispositivo de embreagem possibilitando uma conexão rotativamente fixa, sendo que o resultado é que, quando o primeiro dispositivo de embreagem 36 é fechado, o condutor de engrenagem planetária 46 e o eixo de entrada 28 são operados na mesma velocidade rotacional. Um segunda dispositivo de embreagem 38 é incorporado entre o condutor de engrenagem planetária 46 e o alojamento 44. Isso possibilita a conexão rotativamente fixa entre o condutor de engrenagem planetária 46 e e alojamento 44, e o resultado é que, quando o segundo dispositivo de embreagem 38 é fechado, o condutor de engrenagem planetária 46 é impedido de girar em relação ao alojamento 44.

[0024] O trem de engrenagens epicíclico 24 possibilita três estados de comutação possíveis na modalidade ilustrada, o dito estado de comutação tornando possível prover uma modalidade compacta de todo o trem de acionamento 18. Em um primeiro estado de comutação, os dois dispositivos de embreagem 36, 38 são fechados. Neste caso, qualquer rotação relativa, tanto do condutor de engrenagem planetária 46 quanto das engrenagens solares 32, 34, é bloqueada. Portanto, uma frenagem de estacionamento pode ser realizada, em particular no estado estacionado do veículo de trabalho 10, a dita frenagem de estacionamento garantindo que o veículo não deslize, no sentido de que qualquer torque que é introduzido pelas rodas é preso no alojamento 44 do trem de engrenagens epicíclico.

[0025] No segundo estado de comutação, o primeiro dispositivo de embreagem 36 é fechado enquanto o segundo dispositivo de embreagem 38 é aberto. O condutor de engrenagem planetária 46 gira juntamente com a primeira engrenagem solar 32. Uma rotação relativa da primeira e segunda engrenagens planetárias 40, 42 é consequentemente evitada, sendo que o

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 30/37 / 9 resultado é que a segunda engrenagem solar 34 gira, da mesma forma, juntamente com a primeira engrenagem solar 32 na mesma velocidade rotacional. Consequentemente, a potência de acionamento é transmitida por meio do trem de engrenagens epicíclico 24 sem qualquer mudança. A potência pode, consequentemente, ser emitida diretamente para a caixa de mudança de múltiplos estágios que é conectada a jusante, particularmente para usos que requerem uma menor velocidade rotacional.

[0026] No terceiro estado de comutação, o primeiro dispositivo de embreagem 36 é aberto e o segundo dispositivo de embreagem 38 é fechado. O condutor de engrenagem planetária 46 é mantido em um modo rotacionalmente fixo no alojamento, cujo resultado é que as engrenagens planetárias giram em direções opostas à primeira engrenagem solar 32 e, por sua vez, acionam a segunda engrenagem solar 34. Em uma modalidade, isso pode levar a um aumento na velocidade rotacional do eixo de saída 30, a título de exemplo, um fator de 2 a 3 foi comprovado como vantajoso. Como consequência, um outro aumento de velocidade rotacional pode ser provido à caixa de mudança de múltiplos estágios que é conectada a jusante, o dito outro aumento de velocidade rotacional tipicamente apenas sendo possibilitado por meio de uma construção aperfeiçoada da engrenagem principal de câmbio [0027] O trem de engrenagens epicíclico 24 de acordo com a invenção, possibilita pelo menos três estados de comutação por meio da capacidade adicional de câmbio de potência sob carga, e é tipicamente necessário prover, de forma construtiva, tais estados de comutação ou na engrenagem principal de câmbio ou na caixa de mudança de múltiplos estágios. Toda a construção do trem de acionamento 18 pode ser simplificada, em que os segmentos de transmissão individual podem ser construídos de um modo menos complexo

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Trem de engrenagens epicíclico (24), caracterizado pelo fato de que compreende:

um alojamento (44), um eixo de entrada (28) e uma primeira engrenagem solar (32) que é conectada de modo fixo ao dito eixo de entrada, um eixo de saída (30) e uma segunda engrenagem solar (34) que é conectada de modo fixo ao dito eixo de saída, um condutor de engrenagem planetária (46) que é arranjado de modo que possa se mover em relação à primeira e segunda engrenagem solar (32, 34), e primeira e segunda engrenagens planetárias (40, 42) que são arranjadas de modo que possam se mover no dito condutor de engrenagem planetária, ditas engrenagens planetárias sendo conectadas de modo fixo uma à outra e estando respectivamente em engate com a primeira e segunda engrenagens solares (32, 34), em que um primeiro dispositivo de embreagem (36) é provido entre o condutor de engrenagem planetária (46) e a primeira engrenagem solar (32), e um segundo dispositivo de embreagem (38) é provido entre o alojamento (44) e o condutor de engrenagem planetária (46), ditos dispositivos de embreagem bloqueando um movimento relativo entre o condutor de engrenagem planetária (46) e a primeira engrenagem solar (32), ou entre o condutor de engrenagem planetária (46) e o alojamento (44), ou ambos.
2. Trem de engrenagens epicíclico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de embreagem podem passar por câmbio de potência sob carga.
3. Trem de engrenagens epicíclico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de

Petição 870190064175, de 09/07/2019, pág. 32/37

2 / 2 embreagem são embreagens de múltiplas placas.
4. Trem de engrenagens epicíclico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o trem de engrenagens epicíclico não compreende uma engrenagem anular.
5. Trem de engrenagens epicíclico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda engrenagem solar compreendem um tamanho diferente e/ou módulo diferentes e/ou um passo diferente.
6. Trem de engrenagens epicíclico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda engrenagens planetárias compreendem um tamanho diferente e/ou módulo diferentes, e/ou um passo diferente.
7. Trem de engrenagens epicíclico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma velocidade rotacional do eixo de saída corresponde a uma velocidade rotacional do eixo de entrada por meio do fechamento do primeiro dispositivo de embreagem.
8. Trem de engrenagens epicíclico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma mudança da razão de transmissão da engrenagem ocorre entre o eixo de entrada e o eixo de saída ao fechar o segundo dispositivo de embreagem.
9. Veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que tem um trem de engrenagens epicíclico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.