BR102020004664A2

BR102020004664A2 - dispositivo de arranque-gerador em combinação, e, conjunto de trem de acionamento.

Info

Publication number: BR102020004664A2
Application number: BR102020004664-0A
Authority: BR
Inventors: Steven R. Fliearman; Lisa R. Lloyd; Jeffrey S. Turner
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2020-10-27
Also published as: DE102020204643A1; CN111835139A; US10920733B2; US20200332757A1

Abstract

Um dispositivo de arranque-gerador em combinação inclui uma máquina elétrica e um jogo de engrenagem configurado para receber entrada rotacional da máquina elétrica e do propulsor e acoplar a máquina elétrica e o propulsor em uma primeira direção de fluxo de potência e uma segunda direção de fluxo de potência. O jogo de engrenagem é configurado para operar em uma das múltiplas razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos uma razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência. O dispositivo de arranque-gerador inclui adicionalmente um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem ativa seletivamente acoplada ao jogo de engrenagem para produzir as razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e na segunda direção de fluxo de potência. O arranjo de embreagem inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem de arrasto para aplicar uma força de arrasto no jogo de engrenagem para desacelerar a máquina elétrica.

Description

DISPOSITIVO DE ARRANQUE-GERADOR EM COMBINAÇÃO, E, CONJUNTO DE TREM DE ACIONAMENTO.

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[001] Esta descrição se refere a sistemas de potência de veículo de trabalho, incluindo arranjos para dar partida no equipamento de potência mecânica e gerar potência elétrica a partir da mesma.

FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO

[002] Veículos de trabalho, tais como aqueles usados nas indústrias agrícola, de construção e florestal, e outros veículos convencionais podem ser potencializados por um motor de combustão interna (por exemplo, um motor diesel), embora esteja se tornando mais comum que fontes de potência mistas (por exemplo, propulsores e motores elétricos) sejam empregadas. De qualquer maneira, propulsores continuam sendo as fontes de potência primárias de veículos de trabalho e exigem entrada mecânica de um arranque para iniciar a rotação do eixo de manivela e ação alternada dos pistões dentro dos cilindros. Demandas de torque para dar partida em um propulsor são altas, particularmente assim para grandes motores diesel comuns em máquinas de trabalho pesado.

[003] Veículos de trabalho incluem adicionalmente subsistemas que exigem potência elétrica. Para potencializar esses subsistemas do veículo de trabalho, uma porção da potência do propulsor pode ser aproveitada usando um alternador ou gerador para gerar potência CA ou CC. A bateria do veículo de trabalho é então carregada invertendo a corrente do alternador. Convencionalmente, uma correia, direta ou serpentina, acopla um eixo de saída do motor ao alternador para gerar a potência CA. Demandas de torque para gerar corrente pelo propulsor em funcionamento são significativamente menores do que para partida do propulsor. A fim de transferir adequadamente potência entre o propulsor e a bateria tanto para dar partida no propulsor quanto gerar potência elétrica, inúmeros diferentes componentes e dispositivos são tipicamente exigidos, por meio disso levantando problemas com relação ao tamanho, custo e complexidade. dispositivos são tipicamente exigidos, por meio disso levantando problemas com relação ao tamanho, custo e complexidade.

SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO

[004] Esta descrição provê um dispositivo de arranque do propulsor e gerador de potência elétrica combinado com uma transmissão integral, tal como o que pode ser usado em veículos de trabalho para partida a frio do propulsor e para gerar energia elétrica, dessa forma servindo a propósitos duplos de um arranque de propulsor e um alternador com transmissão de potência mais robusta para e a partir do propulsor em ambos os casos.

[005] Em um aspecto, a descrição provê um dispositivo de arranque-gerador em combinação é provido para um veículo de trabalho tendo um propulsor. O dispositivo de arranque-gerador inclui uma máquina elétrica e um jogo de engrenagem configurado para receber entrada rotacional da máquina elétrica e do propulsor e acoplar a máquina elétrica e o propulsor em uma primeira direção de fluxo de potência e uma segunda direção de fluxo de potência. O jogo de engrenagem é configurado para operar em uma das múltiplas razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos uma razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência. O dispositivo de arranque-gerador inclui adicionalmente um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem ativa seletivamente acoplada ao jogo de engrenagem para produzir as razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e na segunda direção de fluxo de potência. O arranjo de embreagem inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem de arrasto para aplicar uma força de arrasto no jogo de engrenagem para desacelerar a máquina elétrica.

[006] Em um outro aspecto, a descrição provê um conjunto de trem de acionamento é provido para um veículo de trabalho. O conjunto de trem de acionamento inclui um propulsor; uma máquina elétrica; e um jogo de engrenagem configurado para receber entrada rotacional da máquina elétrica e do propulsor e acoplar a máquina elétrica e o propulsor em uma primeira direção de fluxo de potência e uma segunda direção de fluxo de potência. O jogo de engrenagem é configurado para operar em uma de pelo menos uma primeira razão de engrenagem, uma segunda razão de engrenagem, ou uma terceira razão de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos a terceira razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência. O conjunto de trem de acionamento inclui adicionalmente um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem ativa seletivamente acoplada ao jogo de engrenagem para produzir as primeira, segunda e terceira razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e a terceira razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência. O arranjo de embreagem inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem de arrasto para aplicar uma força de arrasto no jogo de engrenagem para desacelerar a máquina elétrica. O conjunto de trem de acionamento inclui adicionalmente uma placa de came configurada para mudar pelo menos uma embreagem ativa de uma posição desengatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é desacoplada do jogo de engrenagem para uma posição engatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é acoplada ao jogo de engrenagem.

[007] Os detalhes de uma ou mais modalidades são apresentados nos desenhos anexos e na descrição seguinte. Outros recursos e vantagens ficarão aparentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A FIG. 1 é uma vista lateral esquemática de um veículo de trabalho de exemplo na forma de um trator agrícola no qual o dispositivo de arranque-gerador integrado descrito pode ser usado;
a FIG. 2 é uma vista isométrica parcial simplificada de um propulsor do veículo de trabalho da FIG. 1 mostrando uma localização de montagem de exemplo para um dispositivo de arranque-gerador de exemplo;
a FIG. 3 é um diagrama esquemático de uma porção de um arranjo de transferência de potência do veículo de trabalho da FIG. 1 tendo um dispositivo de arranque-gerador de exemplo;
a FIG. 4 é uma vista isométrica de extremidade de um conjunto de transmissão de potência do dispositivo de arranque-gerador do exemplo que pode ser implementado no veículo de trabalho da FIG. 1;
a FIG. 5 é uma vista seccional transversal de um conjunto de transmissão de potência do dispositivo de arranque-gerador do exemplo que pode ser implementado no veículo de trabalho da FIG. 1;
a FIG. 6 é uma vista mais detalhada de uma porção do conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 7 é uma vista isométrica de uma placa de came que pode ser incorporada no conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 8 é uma vista isométrica de embreagens que podem ser incorporadas no conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 9 é uma vista isométrica de uma placa de estator que pode ser incorporada no conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 10 é uma vista seccional do conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 representando uma representação esquemática de um trajeto de fluxo de potência em um primeiro modo de partida do propulsor do dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 11 é uma vista seccional do conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 representando uma representação esquemática de um trajeto de fluxo de potência em um segundo modo de partida do propulsor do dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 12 é uma vista seccional do conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 representando uma representação esquemática de um trajeto de fluxo de potência em um modo de intensificação do dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 13 é uma vista seccional do conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 representando uma representação esquemática de um trajeto de transferência de potência em um modo de geração do dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a FIG. 14 é uma vista seccional parcial do conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 no primeiro modo de partida do propulsor do dispositivo de arranque-gerador do exemplo; e
a FIG. 15 é uma vista parcial mais detalhada de uma porção do conjunto de transmissão de potência da FIG. 5 representando uma embreagem de arrasto do dispositivo de arranque-gerador do exemplo.

[009] Símbolos de referência iguais nos vários desenhos indicam elementos iguais.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0010] O seguinte descreve uma ou mais modalidades de exemplo do dispositivo de arranque-gerador descrito, como mostrado nas figuras anexas dos desenhos resumidamente descritos aqui. Várias modificações nas modalidades de exemplo podem ser contempladas por um versado na técnica.

[0011] Na forma aqui usada, a menos que de outra forma limitado ou modificado, listas com elementos que são separados por termos conjuntivos (por exemplo, “e”) e que são também precedidos pelas expressões “um ou mais de” ou “pelo menos um de” indicam configurações ou arranjos que potencialmente incluem elementos individuais da lista, ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, “pelo menos um de A, B e C” ou “um ou mais de A, B e C” indica as possibilidades de apenas A, apenas B, apenas C, ou qualquer combinação de dois ou mais de A, B e C (por exemplo, A e B; B e C; A e C; ou A, B e C).

[0012] Na forma aqui usada, o termo “axial” se refere a uma dimensão que é no geral 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 ou disco com uma linha de centro e extremidades ou faces no geral circulares opostas, a dimensão “axial” pode se referir à dimensão que no geral se estende em paralelo à linha de centro entre as extremidades ou faces opostas. Em certos casos, o termo “axial” pode ser utilizado com relação a componentes que não são cilíndricos (ou senão radialmente simétricos). Por exemplo, a dimensão “axial” para um alojamento retangular contendo um eixo rotatório pode ser vista como uma dimensão que é no geral em paralelo com o eixo geométrico rotacional do eixo mecânico. Além disso, o termo “radialmente” na forma aqui usada pode se referir a uma dimensão ou um relacionamento de componentes com relação a uma linha que se estende para fora de uma linha de centro, eixo geométrico, ou referência similar compartilhada, por exemplo, em um plano de um cilindro ou disco que é perpendicular à linha de centro ou eixo geométrico. Em certos casos, componentes podem ser vistos como “radialmente” alinhados mesmo que um ou ambos os componentes possam não ser cilíndricos (ou senão radialmente simétricos). Além disso, os termos “axial” e “radial” (e quaisquer derivados) podem englobar relacionamentos direcionais que são além de precisamente alinhados com (por exemplo, oblíquos a) as verdadeiras dimensões axial e radial, desde que o relacionamento seja predominantemente na respectiva dimensão axial ou radial nominal. Adicionalmente, o termo “circunferencial” pode se referir a uma dimensão tangencial coletiva que é perpendicular às dimensões radial e axial em torno de um eixo geométrico.

[0013] Muitos sistemas de potência de veículo convencionais incluem um motor de combustão interna e/ou uma ou mais baterias (ou outra fonte de potência química) que potencializam vários componentes e subsistemas do veículo. Em certos veículos elétricos, um banco de baterias potencializa todo o veículo incluindo as rodas de acionamento para conferir movimento ao veículo. Em veículos a gás e elétricos híbridos, a força motriz pode alternar entre potência do propulsor e motor elétrico, ou a potência do motor pode ser suplementada pela potência do motor elétrico. Em ainda outros veículos convencionais, o sistema de potência elétrica é usado para iniciar a partida do propulsor e funcionar os sistemas elétricos de não acionamento do veículo. Neste último caso, o veículo tipicamente tem um motor de arranque que é potencializado pela bateria do veículo para girar o eixo de manivela do propulsor para mover os pistões dentro dos cilindros. Em cenários adicionais, o sistema de potência elétrica pode prover uma intensificação a um propulsor operante.

[0014] Alguns propulsores (por exemplo, motores diesel) iniciam a combustão pela compressão do combustível, enquanto outros propulsores se baseiam em um gerador de centelha (por exemplo, vela de ignição), que é potencializado pela bateria. Uma vez que o propulsor esteja operando a uma velocidade suficiente, o sistema de potência pode coletar a potência do motor para potencializar o sistema elétrico bem como carregar a bateria. Tipicamente, esta coleta de potência é feita com um alternador ou outro tipo de gerador de potência. O alternador converte potência de corrente alternada (CA) em potência de corrente contínua (CC) utilizável pela bateria e componentes elétricos do veículo passando a potência CA através de um inversor (por exemplo, retificador de diodo). Alternadores convencionais aproveitam a potência do propulsor acoplando um rotor do alternador a um eixo de saída do propulsor (ou um componente acoplado a ele). Historicamente isto foi conseguido pelo uso de uma correia dedicada, mas, em alguns veículos mais modernos, o alternador é um de diversos dispositivos que são acoplados (e dessa forma potencializado por) ao propulsor por meio de uma única correia em “serpentina”.

[0015] Em certas aplicações, tal como em certo maquinário de trabalho pesado e veículos de trabalho, pode ser desvantajoso ter uma configuração convencional com componentes de arranque e gerador separados. Tais componentes separados exigem alojamentos separados, que podem exigir vedação ou blindagem separada do ambiente de trabalho e/ou ocupam posições separadas no espaço limitado do compartimento do motor. Outras complexidades de disposição do compartimento do propulsor podem surgir igualmente.

[0016] O seguinte descreve uma ou mais implementações de exemplo de um sistema de potência de veículo melhorado que aborda uma ou mais dessas (ou outras) matérias com sistemas convencionais. Em um aspecto, o sistema descrito inclui um dispositivo em combinação ou integrado que realiza a função de colocar o propulsor em funcionamento de um motor de arranque e a função de geração de potência elétrica de um gerador. O dispositivo é referido aqui como um dispositivo de arranque-gerador integrado (“ISG” ou “arranque-gerador”). Esta terminologia é usada aqui, pelo menos em algumas implementações do sistema, para ser agnóstico ao tipo de potência (isto é, corrente CA ou CC) gerado pelo dispositivo. Em algumas implementações, o dispositivo de arranque-gerador pode funcionar para gerar eletricidade de uma maneira que versados na técnica possam considerar um dispositivo “gerador” que produz corrente CC diretamente. Entretanto, na forma aqui usada, o termo “gerador” deve significar produzindo potência elétrica de polaridade estática ou alternada (isto é, CA ou CC). Dessa forma, em um caso especial do dispositivo de arranque-gerador, a funcionalidade de geração de potência elétrica é semelhante à de um alternador convencional, e gera potência CA que é subsequentemente retificada em potência CC, tanto internamente quanto externamente ao dispositivo de arranque-gerador.

[0017] Em certas modalidades, o dispositivo de arranque-gerador pode incluir uma potência mecânica direta que acopla ao propulsor que evita o uso de correias entre o propulsor e o dispositivo de arranque-gerador. Por exemplo, o dispositivo de arranque-gerador pode incluir em seu alojamento um conjunto de transmissão de potência com um jogo de engrenagem que acopla diretamente a um eixo de saída do motor. O jogo de engrenagem pode assumir qualquer uma das várias formas incluindo arranjos com engrenagens frontais engrenadas ou outras engrenagens bem como arranjos com uma ou mais séries de engrenagem planetária. Grandes razões de redução de engrenagem podem ser conseguidas pelo conjunto de transmissão de maneira tal que uma única máquina elétrica (isto é, motor ou gerador) possa ser usada e operada a velocidades adequadas para um ou mais tipos de partida de propulsor, bem como geração de potência elétrica. O acoplamento de potência direta entre o dispositivo de arranque-gerador e propulsor pode aumentar a confiabilidade do sistema, desempenho de partida a frio, e geração de potência elétrica do sistema.

[0018] Adicionalmente, em certas modalidades, o dispositivo de arranque-gerador pode ter um conjunto de transmissão de potência que automaticamente e/ou seletivamente muda razões de engrenagem (isto é, muda os trajetos de fluxo de potência tendo diferentes razões de engrenagem). A título de exemplo, o conjunto de transmissão pode incluir um ou mais engate componentes que engatam ou desengatam automaticamente ou mediante comando. Por exemplo, componentes de engate passivos, tal como uma embreagem unidirecional (por exemplo, uma embreagem de rolos ou sprag), podem ser usados para realizar transmissão de potência através de um trajeto de fluxo de potência na direção de partida de propulsor; e componentes de engate ativos, tais como conjuntos de embreagem de atrito, podem ser usados para realizar transmissão de potência por outros trajetos de fluxo de potência. Desta maneira, configurações (ou outras) de embreagem bidirecional ou outras podem ser empregadas para realizar as funções de acionamento por manivela e geração com o hardware de controle apropriado.
Em decorrência da natureza bidirecional do conjunto de transmissão de potência, o arranjo de correia de transferência de potência pode ser implementado com apenas um único tensionador de correia, por meio disso provendo um conjunto relativamente compacto de simples. Além de prover torque em duas diferentes direções de fluxo de potência, o jogo de engrenagem pode também ser configurado e arranjado para prover transmissão de potência da máquina elétrica ao propulsor em uma ou duas diferentes velocidades, por exemplo, de acordo com diferentes razões de engrenagem. A seleção de velocidade pode prover funcionalidade e flexibilidade adicionais para o conjunto de transmissão de potência.

[0019] Em um exemplo, o arranque-gerador em combinação pode incluir adicionalmente arranjo de embreagem de garras com primeira, segunda e terceira embreagens que são em formato de anel e concentricamente arranjadas, cada uma com dentes de embreagem que engatam seletivamente o jogo de engrenagem quando a respectiva embreagem é reposicionada da posição desengatada para a posição engatada. As embreagens podem ser suportadas por uma placa de estator entre as embreagens e o jogo de engrenagem para aceitar forças reativas, por meio disso permitindo uma certa quantidade de flexibilidade das embreagens.

[0020] O arranque-gerador em combinação inclui adicionalmente uma placa de came com dentes de came que podem ser pivotados para forçar as embreagens para as posições engatadas com base na posição angular. Os dentes de came que engatam uma respectiva embreagem podem ser radialmente e circunferencialmente deslocadas uns em relação aos outros. Em alguns exemplos, as embreagens podem incluir aberturas para acomodar os dentes de came nas posições desengatadas.

[0021] Em alguns exemplos, a embreagem arranque-gerador em combinação pode incluir adicionalmente uma embreagem de arrasto que pode ser pelo menos parcialmente montada no eixo de entrada para desacelerar a máquina elétrica. A embreagem de arrasto pode ser pré-carregada por uma mola para criar uma quantidade predeterminada de força de arrasto, tal como aproximadamente 10 Nm. A força de arrasto funciona para facilitar a sincronização durante mudanças de velocidade ou direção.

[0022] Cada implementação será discutida em mais detalhes a seguir.

[0023] Referindo-se aos desenhos, um sistema de potência de veículo de trabalho de exemplo como um conjunto de trem de acionamento será descrito em detalhe. Como ficará aparente a partir da discussão aqui, o sistema descrito pode ser usado vantajosamente em uma variedade de ambientes e com uma variedade de maquinário. Por exemplo, referindo-se agora à FIG. 1, o sistema de potência (ou conjunto de trem de acionamento) 110 pode ser incluído em um veículo de trabalho 100, que é representado como um trator agrícola. Entende-se, entretanto, que outras configurações podem ser possíveis, incluindo configurações com veículo de trabalho 100 como um tipo diferente de trator, ou como um veículo de trabalho usado para outros aspectos da indústria agrícola ou para as indústrias de construção e florestal (por exemplo, uma colheitadeira, uma máquina florestal de arrasto, uma motoniveladora, e assim por diante). Entende-se adicionalmente que aspectos do sistema de potência 110 podem também ser usados em veículos de não trabalho e aplicações não veículo (por exemplo, instalações de localização fixa).

[0024] Resumidamente, o veículo de trabalho 100 tem uma armação principal ou chassi 102 suportada por rodas de engate no terreno 104, pelo menos as rodas dianteiras das quais são dirigíveis. O chassi 102 suporta o sistema de potência (ou planta) 110 e uma cabina do operador 108 na qual interface de operador e controles (por exemplo, várias manetes de jogos, alavancas de interruptores, botões, telas sensíveis ao toque, teclados, alto-falantes e microfones associados com um sistema de reconhecimento de fala) são providos.

[0025] Como mostrado esquematicamente, o sistema de potência 110 inclui um propulsor 120, um dispositivo de arranque-gerador integrado 130, uma bateria 140, e um controlador 150. O propulsor 120 pode ser um motor de combustão interna ou outra fonte de potência adequada que é adequadamente acoplada para impulsionar o veículo de trabalho 100 por meio das rodas 104, tanto autonomamente quanto com base em comandos de um operador. A bateria 140 pode representar qualquer um ou mais dispositivos de armazenamento de energia adequados que podem ser usados para prover potência elétrica a vários sistemas do veículo de trabalho 100.

[0026] O dispositivo de arranque-gerador 130 acopla o propulsor 120 à bateria 140 de forma que o propulsor 120 e a bateria 140 possam seletivamente interagir em pelo menos quatro modos. Em um primeiro modo (ou de partida do propulsor frio), o dispositivo de arranque-gerador 130 converte potência elétrica da bateria 140 em potência mecânica para acionar o propulsor 120 a uma velocidade relativamente alta, por exemplo, durante uma partida de propulsor relativamente frio. Em um segundo modo (ou de partida do propulsor quente), o dispositivo de arranque-gerador 130 converte potência elétrica da bateria 140 em potência mecânica para acionar o propulsor 120 a uma velocidade relativamente baixa, por exemplo, durante uma partida do propulsor relativamente quente. Em um terceiro modo (ou de intensificação), o dispositivo de arranque-gerador 130 converte potência elétrica da bateria 140 em potência mecânica para acionar o propulsor 120 para prover uma intensificação do propulsor. Em um quarto modo (ou de geração), o dispositivo de arranque-gerador 130 converte potência mecânica do propulsor 120 em potência elétrica para carregar a bateria 140. Detalhes adicionais relativos à operação do dispositivo de arranque-gerador 130 durante os modos de partida do propulsor, o modo de intensificação, e o modo de geração são providos a seguir.

[0027] Como aqui introduzido, o controlador 150 pode ser considerado parte do sistema de potência 110 para controlar vários aspectos do veículo de trabalho 100, particularmente características do sistema de potência 110. O controlador 150 pode ser uma unidade de controlador eletrônico (ECU) do veículo de trabalho ou um controlador dedicado. Em algumas modalidades, o controlador 150 pode ser configurado para receber comandos de entrada e fazer interface com um operador por meio de uma interface homem-máquina ou interface de operador (não mostrada) e de vários sensores, unidades, e sistemas internos ou remotos do veículo de trabalho 100; e, em resposta, o controlador 150 gera um ou mais tipos de comandos para implementação pelo sistema de potência 110 e/ou vários sistemas de veículo de trabalho 100.

[0028] No geral, o controlador 150 pode ser configurado como dispositivos de computação com dispositivos de processador e arquiteturas de memória associados, como controladores hidráulicos, elétricos ou eletro-hidráulicos, ou de outra forma. Como tal, o controlador 150 pode ser configurado para executar várias funcionalidades computacionais e de controle com relação ao sistema de potência 110 (e outro maquinário). O controlador 150 pode ficar em comunicação eletrônica, hidráulica, ou outra com vários outros sistemas ou dispositivos do veículo de trabalho 100. Por exemplo, o controlador 150 pode ficar em comunicação eletrônica ou hidráulica com vários atuadores, sensores, e outros dispositivos dentro (ou fora) do veículo de trabalho 100, incluindo vários dispositivos associados com o sistema de potência 110. No geral, o controlador 150 gera os sinais de comando com base em entrada de operador, condições operacionais, e rotinas e/ou programações armazenadas na memória. Por exemplo, o operador pode prover entradas ao controlador 150 por meio de um dispositivo de entrada de operador que dita o modo apropriado, ou que define pelo menos parcialmente as condições operacionais nas quais o modo apropriado é selecionado pelo controlador 150. Em alguns exemplos, o controlador 150 pode adicionalmente ou alternativamente operar autonomamente sem entrada de um operador humano. O controlador 150 pode comunicar com outros sistemas ou dispositivos (incluindo outros controladores) de várias maneiras conhecidas, incluindo por meio de um barramento CAN (não mostrado), por meios de comunicação sem fio ou hidráulicos, ou de outra forma.

[0029] Adicionalmente, o sistema de potência 110 e/ou veículo de trabalho 100 pode incluir um sistema hidráulico 152 com uma ou mais válvulas de controle eletro-hidráulicas (por exemplo, válvulas solenoides) que facilitam o controle hidráulico de vários sistemas de veículo, particularmente aspectos do dispositivo de arranque-gerador 130. O sistema hidráulico 152 pode incluir adicionalmente várias bombas, linhas, mangueiras, condutos, tanques, e similares. O sistema hidráulico 152 pode ser eletricamente ativado e controlado de acordo com sinais do controlador 150. Em um exemplo, e como discutido com mais detalhe a seguir, o sistema hidráulico 152 pode ser utilizado para engatar e/ou desengatar embreagens no dispositivo de arranque-gerador 130, por exemplo, aplicando e liberando pressão hidráulica com base em sinais do controlador 150 para um ou mais atuadores de embreagem. Outros mecanismos para controlar tais embreagens podem também ser providos.

[0030] Em um exemplo, o dispositivo de arranque-gerador 130 inclui um conjunto de transmissão de potência (ou transmissão) 132, uma máquina elétrica ou motor 134, e um dispositivo inversor/retificador 136, cada um dos quais pode ser operado de acordo com sinais de comando do controlador 150. O conjunto de transmissão de potência 132 permite que o dispositivo de arranque-gerador 130 faça interface com o propulsor 120, particularmente por meio de um eixo de manivela (ou um eixo mecânico de acionamento auxiliar ou outro elemento de transferência de potência do propulsor) 122 do propulsor 120. O conjunto de transmissão de potência 132 pode incluir um ou mais conjuntos de engrenagem em várias configurações para prover fluxos de potência e reduções de engrenagem adequadas, como descrito a seguir. O conjunto de transmissão de potência 132 variavelmente faz interface com a máquina elétrica 134 em duas diferentes direções de fluxo de potência de maneira tal que a máquina elétrica 134 opere como um motor durante os modos de partida e de intensificação do propulsor e como um gerador durante o modo de geração. Em um exemplo, discutido a seguir, o conjunto de transmissão de potência 132 é acoplado à máquina elétrica 134 por meio de um arranjo de correia de transferência de potência. Este arranjo, junto com as múltiplas razões de engrenagem providas pelo conjunto de transmissão de potência 132, permite que a máquina elétrica 134 opere dentro das faixas de velocidade e torque ideais em ambas as direções de fluxo de potência. O dispositivo inversor/retificador 136 permite que o dispositivo de arranque-gerador 130 faça interface com a bateria 140, tal como por meio de equipamento físico direto quanto por um barramento de energia do veículo 142. Em um exemplo, o dispositivo inversor/retificador 136 inverte a potência CC da bateria 140 em potência CA durante os modos de partida do propulsor e retifica potência CA em potência CC no modo de geração. Em algumas modalidades, o dispositivo inversor/retificador 136 pode ser um componente separado, em vez de ser incorporado no dispositivo de arranque-gerador 130. Embora não mostrado, o sistema de potência 110 pode também incluir um regulador de tensão adequado, tanto incorporado no dispositivo de arranque-gerador 130 quanto como um componente separado.

[0031] Referência é rapidamente feita à FIG. 2, que representa uma vista isométrica parcial simplificada de uma localização de montagem de exemplo do dispositivo de arranque-gerador 130 relativo ao propulsor 120. Neste exemplo, o dispositivo de arranque-gerador integrado 130 é montado direta e compactamente no propulsor 120 de maneira a não se projetar significativamente a partir do propulsor 120 (e por meio disso ampliar o envelope do espaço do compartimento do propulsor) ou interferir em várias linhas de encanamento e pontos de acesso (por exemplo, tubos de óleo e abertura de enchimento e similares). Notadamente, o dispositivo de arranque-gerador 130 pode no geral ser montado em ou próximo ao propulsor 120 em uma localização adequada para acoplamento a um elemento de transferência de potência do propulsor (por exemplo, eixo de manivela 122 como introduzido na FIG. 1).

[0032] Referência é adicionalmente feita à FIG. 3, que é um diagrama esquemático simplificado de um arranjo de correia de transferência de potência 200 entre o conjunto de transmissão de potência 132 e a máquina elétrica 134 do dispositivo de arranque-gerador 130. Deve-se notar que as FIGS. 2 e 3 representam uma configuração de exemplo de integração física ou esquema do dispositivo de arranque-gerador 130. Outros arranjos podem ser providos.

[0033] O conjunto de transmissão de potência 132 é montado no propulsor 120 e pode ser suportado por uma placa de reação 124. Como mostrado, o conjunto de transmissão de potência 132 inclui um primeiro elemento de transferência de potência 133 que é rotacionalmente acoplado a um elemento de acionamento adequado do propulsor 120 (por exemplo, eixo de manivela 122 da FIG. 1) e um segundo elemento de transferência de potência 135 na forma de um eixo mecânico que se estende em um lado oposto do conjunto de transmissão de potência 132 a partir do primeiro elemento de transferência de potência 133. Similarmente, a máquina elétrica 134 é montada no propulsor 120 e inclui um elemento de transferência de potência adicional 137.

[0034] O arranjo de correia de transferência de potência 200 inclui uma primeira polia 210 arranjada no segundo elemento de transferência de potência 135 do conjunto de transmissão de potência 132, uma segunda polia 220 arranjada no elemento de transferência de potência 137 da máquina elétrica 134, e uma correia 230 que acopla rotacionalmente a primeira polia 210 à segunda polia 220 para rotação coletiva. Como descrito em mais detalhe a seguir, durante os modos de partida do propulsor, a máquina elétrica 134 traciona a correia 230 para rodar as polias 210, 220 em uma primeira direção horária D1 para acionar o conjunto de transmissão de potência 132 (e dessa forma o propulsor 120); durante o modo de intensificação, a máquina elétrica 134 traciona a correia 230 para rodar as polias 210, 220 em uma segunda direção horária D2 para acionar o conjunto de transmissão de potência 132 (e dessa forma o propulsor 120); e, durante o modo de geração, o conjunto de transmissão de potência 132 permite que o propulsor 120 tracione a correia 230 e rodas polias 210, 220 na segunda direção horária D2 para acionar a máquina elétrica 134.

[0035] Em decorrência da configuração bidirecional, o arranjo de correia de transferência de potência 200 pode incluir apenas um único tensionador de correia 240 para aplicar tensão a um único lado da correia 230 em ambas as direções D1, D2. O uso de um único tensionador de correia 240 para tensionar a correia 230 é vantajoso em que reduz partes e complexidade em comparação com um projeto que exige múltiplos tensionadores de correia. Como descrito a seguir, a configuração bidirecional e o arranjo de correia de transferência de potência simplificada associado 200 são habilitados pela natureza bidirecional do jogo de engrenagem no conjunto de transmissão de potência 132. Adicionalmente, uma diferença nas circunferências das primeira e segunda polias 210, 220 provê uma mudança na razão de engrenagem entre o conjunto de transmissão de potência 132 e a máquina elétrica 134. Em um exemplo, o arranjo de correia de transferência de potência 200 pode prover uma razão de engrenagem entre 3:1 - 5:1, particularmente uma razão 4:1.

[0036] Em um exemplo, a FIG. 4 representa uma vista isométrica do lado do propulsor do conjunto de transmissão de potência 132 que pode ser implementado no dispositivo de arranque-gerador 130. Como mostrado, o conjunto de transmissão de potência 132 inclui um alojamento 302 com um elemento de alojamento rotacionável 303 que, neste exemplo, funciona como um elemento de transferência de potência do conjunto 132 e engata um elemento de transferência de potência correspondente (por exemplo, eixo de manivela 122) do propulsor 120. Uma montagem do alojamento estacionária 304 suporta o alojamento 302 no propulsor 120 (não mostrado na FIG. 4). Neste exemplo, a montagem do alojamento 304 inclui três pernas de suporte com primeiras extremidades que se estendem a partir do lado do alojamento 302 oposto ao propulsor 120 e segundas extremidades que montam no propulsor 120 (não mostrado na FIG. 4).

[0037] O conjunto de transmissão de potência 132 é adicionalmente representado na vista seccional transversal da FIG. 5. Como mostrado, o conjunto de transmissão de potência 132 pode ser considerado uma unidade com o alojamento anular 302 configurado para alojar vários componentes do conjunto de transmissão de potência 132. Na vista da FIG. 5, um primeiro lado 306 do conjunto de transmissão de potência 132 é orientado para a máquina elétrica 134, e um segundo lado 308 do conjunto de transmissão de potência 132 é orientado para o propulsor 120. Como mostrado, o alojamento 302 inclui adicionalmente um elemento de alojamento estacionário 305 posicionado entre o elemento de alojamento rotacionável 303 e a montagem do alojamento 304. A montagem do alojamento 304 e o elemento de alojamento estacionário 305 são posicionados em relação ao elemento de alojamento rotacionável 303 em mancais 307 que permitam rotação relativa durante operação.

[0038] No primeiro lado 306, o conjunto de transmissão de potência 132 inclui um eixo de entrada 310 que é acoplado à máquina elétrica 134 (por exemplo, por meio do arranjo de correia de transferência de potência 200). Em alguns exemplos, o eixo de entrada 310 pode ser diretamente conectado ao elemento de transferência de potência 135 descrito anteriormente com referência às FIGS. 1 e 2; e, em exemplos adicionais, o eixo de entrada 310 pode ser acoplado através de componentes intermediários, tal como um flange ou saliência. Deve-se notar que, embora o eixo mecânico 310 seja descrito como um eixo de “entrada”, ele pode transferir potência tanto a favor quanto contra o conjunto de transmissão de potência 132, dependendo do modo, como descrito a seguir. O eixo de entrada 310 no geral se estende através do conjunto de transmissão de potência 132 para definir um eixo geométrico de rotação primário 300.

[0039] O conjunto de transmissão de potência 132 no geral inclui uma série de engrenagem planetária 320. Como descrito a seguir, a série de engrenagem planetária 320 é uma série de engrenagem planetária de dois estágios e no geral permite que o conjunto de transmissão de potência 132 faça interface com a máquina elétrica 134 (por exemplo, por meio do arranjo de correia de transferência de potência 200) e o propulsor 120 (por exemplo, por meio de acoplamento direto ao eixo de manivela 122 do propulsor 120). Em algumas modalidades, o eixo de entrada 310 pode ser considerado parte da série de engrenagem planetária 320. Embora uma configuração de exemplo da série de engrenagem planetária 320 seja descrita a seguir, outras modalidades podem ter diferentes configurações.

[0040] Referência é adicionalmente feita à FIG. 6, que é uma vista em grande aproximação de uma porção da FIG. 5. A série de engrenagem planetária 320 inclui uma engrenagem sol de primeiro estágio 322 montada para rotação no eixo de entrada 310. A engrenagem sol de primeiro estágio 322 inclui uma pluralidade de dentes ou caneluras que engrenam uma série de engrenagens planetas de primeiro estágio 324 que circunscrevem a engrenagem sol de primeiro estágio 322. Em um exemplo, as engrenagens planetas de primeiro estágio 324 incluem uma única fileira circunferencial de uma ou mais engrenagens planetas, embora outras modalidades possam incluir fileiras radialmente empilhadas, cada uma com um número ímpar de engrenagens planetas.

[0041] As engrenagens planetas de primeiro estágio 324 são suportadas por um suporte planetário de primeiro estágio 326, que circunscreve a engrenagem sol de primeiro estágio 322, bem como o eixo de entrada 310, e é pelo menos parcialmente formado pelas primeira e segundas placas de suporte axialmente confrontantes que se estendem radialmente 328, 330. As placas de suporte de primeiro estágio 328, 330 incluem uma fileira de localizações de montagem para receber eixos de roda que se estendem através de e suportam as engrenagens planetas de primeiro estágio 324 para rotação. Como tal, neste arranjo, cada um dos eixos de roda planetários respectivamente forma um eixo geométrico de rotação individual para cada uma das engrenagens planetas de primeiro estágio 324, e o suporte planetário de primeiro estágio 326 permite que a série de engrenagens planetas de primeiro estágio 324 rode coletivamente em torno da engrenagem sol de primeiro estágio 322.

[0042] A série de engrenagem 320 inclui adicionalmente uma engrenagem anel 332 que circunscreve a engrenagem sol de primeiro estágio 322 e as engrenagens planetas de primeiro estágio 324. A engrenagem anel 332 inclui dentes radialmente interiores que engatam os dentes das engrenagens planetas de primeiro estágio 324. Como tal, engrenagens planetas de primeiro estágio 324 se estendem entre, e engatam com, a engrenagem sol de primeiro estágio 322 e a engrenagem anel 332. Em algumas modalidades, uma cobertura da engrenagem anel 333 pode ser montada no interior da engrenagem anel 332. A cobertura da engrenagem anel 333 funciona para encerrar pelo menos parcialmente a série de engrenagem 320 dentro do alojamento 302.

[0043] Com efeito, a engrenagem anel 332 é integral com o elemento de alojamento rotacionável 303, que, como aqui notado, é posicionado em mancais 307 para rodar em relação à montagem do alojamento estacionária 304. Com relação à série de engrenagem planetária 320, a engrenagem anel 332 pode funcionar como o elemento de transferência de potência 133 relativo ao propulsor 120. Em particular, a engrenagem anel 332 inclui inúmeros encastelamentos 336 que se estendem axialmente em torno da circunferência da face axial que fica voltada para o propulsor 120. Os encastelamentos 336 engatam e fixam rotacionalmente a engrenagem anel 332 no eixo de manivela 122 do propulsor 120. A engrenagem anel 332 pode ser considerada um elemento de saída do conjunto de transmissão de potência 132; entretanto, similar ao eixo de entrada 310, a engrenagem anel 332 pode receber entrada rotacional em ambas as direções de fluxo de potência.

[0044] A série de engrenagem 320 inclui adicionalmente uma engrenagem sol de segundo estágio 340 que é no geral vazia e cilíndrica, se estendendo entre as primeira e segunda extremidades 342, 344, e circunscrevendo o eixo de entrada 310. O suporte planetário de primeiro estágio 326 é estriado com, ou é de outra forma fixo à engrenagem sol de segundo estágio 340 próximo à primeira extremidade 342. Adicionalmente, a engrenagem sol de segundo estágio 340 pode incluir uma série de caneluras que engrenam com uma série de engrenagens planetas de segundo estágio 346. As engrenagens planetas de segundo estágio 346 são suportadas por um suporte planetário de segundo estágio 348 formado pelas primeira e segunda placas de suporte planetário 350, 352. As engrenagens planetas de segundo estágio 346 são posicionadas para adicionalmente engatar com a engrenagem anel 332. As engrenagens planetas de segundo estágio 346 têm cada qual um eixo de rodas que se estende entre as duas placas de suporte 350, 352 que permitem que cada engrenagem planeta 346 rode em relação ao suporte planetário 348 em torno do respectivo eixo de rodas. Como tal, as engrenagens planetas de segundo estágio 346 são posicionadas entre, e engatam cada uma de, a engrenagem sol de segundo estágio 340 e a engrenagem anel 332. Em alguns exemplos, cada engrenagem planeta de segundo estágio 346 tem um número de dentes diferente de cada engrenagem planeta de primeiro estágio correspondente 324, enquanto, em outros exemplos, cada engrenagem planeta de segundo estágio 346 tem o mesmo número de dentes que cada engrenagem planeta de primeiro estágio correspondente 328.

[0045] Como será descrito agora com mais detalhe, o conjunto de transmissão de potência 132 inclui adicionalmente um arranjo de embreagem 360 configurado para seletivamente engatar e desengatar vários componentes da série de engrenagem planetária 320 para modificar o fluxo de potência através do conjunto de transmissão de potência 132.

[0046] No geral, o arranjo de embreagem 360 inclui um atuador ou placa de came 370, um conjunto de atuador 380, uma primeira embreagem (ou baixa) 390, uma segunda embreagem (ou média) 400, uma terceira embreagem (ou alta) 410, e uma placa de estator 420. Como descrito a seguir, cada embreagem 390, 400, 410 pode ser mudada entre uma posição engatada e uma posição desengatada. Como tal, as embreagens 390, 400, 410 podem ser consideradas embreagens de “mudança” que são ativamente acionadas para modificar o fluxo de potência no conjunto de transmissão de potência 132.

[0047] Em um exemplo, o conjunto de atuador 380 opera para pivotar a placa de came 370, que, por sua vez, seletivamente move as embreagens 390, 400, 410 com o suporte da placa de estator 420 para engate com a série de engrenagem 320 das posições desengatadas para as posições engatadas. Embora não mostrado, uma ou mais molas podem ser providas para manter a posição das embreagens 390, 400, 410 quando não em posições engatadas e/ou retornar as embreagens 390, 400, 410 para as posições desengatadas mediante subsequente reposicionamento da placa de came 370. Por exemplo, uma primeira mola (não mostrada) é posicionada entre a embreagem baixa 390 e a placa de estator 420, uma segunda mola (não mostrada) é posicionada entre a embreagem média 400 e a placa de estator 420, e uma terceira mola (não mostrada) é posicionada entre a embreagem alta 410 e a placa de estator 420 para predispor as embreagens 390, 400, 410 para fora da placa de estator 420 nas posições desengatadas. Com efeito, cada uma das embreagens 390, 400, 410 opera como um arranjo “atuado por came, liberado por mola”. Em alguns exemplos, o arranjo de embreagem 360 pode incluir adicionalmente uma embreagem de arrasto 440 que também impacta o fluxo de potência através do conjunto de transmissão de potência 132. Como descrito em mais detalhe a seguir após uma discussão dos outros aspectos do arranjo de embreagem 360, a embreagem de arrasto 440 pode ser considerada uma embreagem passiva.

[0048] Como mostrado esquematicamente, a série de engrenagem 320 inclui inúmeros elementos de engate 430, 432, 434 que permitem interação entre vários componentes da série de engrenagem 320 e as embreagens 390, 400, 410. No geral, os elementos de engate 430, 432, 434 são configurados como fendas, travas, ou bolsas que interagem com as embreagens 390, 400, 410, como descrito a seguir. Em alguns exemplos, um ou mais dos elementos de engate 430, 432, 434 podem ser bidirecionais com duas paredes anguladas ou duas paredes perpendiculares, ou um ou mais dos elementos de engate 430, 432, 434 podem ser projetados tendo uma única orientação, por exemplo, tendo uma parede angulada opondo a uma parede perpendicular.

[0049] Os primeiros elementos de engate 430 podem ser na forma de uma ou mais fendas ou trava no suporte planetário de segundo estágio 348. Os primeiros elementos de engate 430 operam para receber uma porção da embreagem baixa 390, como discutido a seguir, para travar o suporte planetário de segundo estágio 348 em um elemento de alojamento estacionário 305, isto é, apoiar o suporte planetário de segundo estágio 348 e impedir rotação.

[0050] Os segundos elementos de engate 432 podem ser na forma de uma ou mais fendas ou trava na engrenagem sol de segundo estágio 340. Os segundos elementos de engate 432 operam para receber uma porção da embreagem média 400, como discutido a seguir, para travar a engrenagem sol de segundo estágio 340 no elemento de alojamento estacionário 305, isto é, apoiar a engrenagem sol de segundo estágio 340 e impedir rotação.

[0051] Os terceiros elementos de engate 434 são configurados para seletivamente acoplar e desacoplar a engrenagem sol de primeiro estágio 322 e na engrenagem sol de segundo estágio 340 por meio do eixo de entrada 310. Em um exemplo, os terceiros elementos de engate 434 incluem um ou mais elementos de mudança ou deslizamento que são reposicionáveis entre uma primeira posição que permite rotação independente da engrenagem sol de segundo estágio 340 em relação ao eixo de entrada 310 (que é rotacionalmente acoplado à engrenagem sol de primeiro estágio 322) e uma segunda posição que conecta a engrenagem sol de segundo estágio 340 para rotação mútua com o eixo de entrada 310 (e dessa forma a engrenagem sol de primeiro estágio 322). Como discutido em mais detalhe a seguir, a atuação da embreagem alta 410 para a posição engatada muda os terceiros elementos de engate 434 para a segunda posição de maneira tal que a engrenagem sol de segundo estágio 340 fica travada na engrenagem sol de primeiro estágio 322 V por meio do eixo de entrada 310. À medida que a embreagem alta 410 é retornada para a posição desengatada, os terceiros elementos de engate 434 são retornados para a primeira posição (por exemplo, com uma mola) de maneira tal que a engrenagem sol de segundo estágio 340 fique desacoplada da engrenagem sol de primeiro estágio 322 e do eixo de entrada 310.

[0052] Referência é rapidamente feita à FIG. 7, que é uma vista isométrica da placa de came 370 removida do conjunto de transmissão de potência 132. Como mostrado, a placa de came 370 é no geral em formato de disco ou anel, com uma primeira face 371 e segunda face 372 que definem uma circunferência externa 374 e um orifício de montagem central 375. A placa de came 370 é montada dentro do conjunto de transferência de potência 132 e configurada para pivotar em uma faixa apropriada, por exemplo, aproximadamente 30°, em torno de um eixo geométrico coaxial com o eixo geométrico de rotação primário 300. A placa de came 370 inclui uma série de dentes de came 376, 377, 378 em posições circunferencial e radial designadas para seletivamente interagir com as embreagens 390, 400, 410 na direção axial, dependendo da posição angular da placa de came 370. Neste exemplo, os dentes de came 376, 377, 378 incluem uma primeira fileira de dentes de came 376 em uma primeira fileira circunferencial a uma distância radial comum que interagem com a embreagem baixa 390; uma segunda fileira de dentes de came 377 em uma segunda fileira circunferencial a uma distância radial comum que interagem com a embreagem média 400; e em uma terceira fileira circunferencial a uma distância radial comum que interagem com a embreagem alta 410. Como mostrado, as fileiras de dentes de came 376, 377, 378 têm posições circunferenciais individuais em relação às outras fileiras de dentes 376, 377, 378. Em outras palavras, os dentes de came 376, 377, 378 em fileiras individuais são radialmente deslocados dos dentes de came 376, 377, 378 de outras fileiras. Desta maneira, a placa de came 370 pode ser posicionada para seletivamente engatar embreagens individuais 390, 400, 410, como descrito em mais detalhe a seguir. Em alguns exemplos, cada dente 376, 377, 378 pode ter um formato que facilita o engate e desengate com as respectivas embreagens 390, 400, 410. Por exemplo, cada dente 376, 377, 378 pode ter um lado angulado e um lado no geral perpendicular em relação à face 371 da placa de came 370. O lado angulado provê um movimento mais suave, particularmente durante desengate. Além disso, cada um dos dentes de came 376, 377, 378 pode ter uma superfície de topo relativamente plana que provê uma maior superfície para engate com as embreagens 390, 400, 410, descrito a seguir.

[0053] Resumidamente, referindo-se novamente à FIG. 6, a placa de came 370 pode ser pivotada pelo conjunto de atuador 380. Em um exemplo, o conjunto de atuador 380 inclui um flange 382 que se estendem a partir da segunda face 372 da placa de came 370 e que termina em um elemento de pistão 384 que é posicionado dentro de um elemento de cilindro 386. O elemento de cilindro 386 do conjunto de atuador 380 é arranjado no elemento de alojamento estacionário 305 próximo à montagem do alojamento 304 e é fluidicamente acoplado a um circuito hidráulico (não mostrado) tendo uma fonte de fluido hidráulico, válvulas de controle, bombas, e similares operacionalmente acoplados ao controlador 150. Pela modificação da pressão de fluido no elemento de cilindro 386, o elemento de pistão 384 é reposicionado, que, por sua vez, funciona para reposicionar a placa de came 370. Correspondentemente, o conjunto de atuador 380 pode ser controlado pela modificação da pressão de fluido no elemento de cilindro 386 por meio do circuito hidráulico com base em comandos do controlador 150. Desta maneira, o controlador 150 pode comandar a posição da placa de came 370 para implementar o modo de operação desejado. Outros tipos de conjuntos de atuador podem ser providos para reposicionar a placa de came 370, incluindo atuadores lineares.

[0054] Referência é feita agora à FIG. 8, que é uma vista isométrica das embreagens 390, 400, 410 removidas do conjunto de transmissão de potência 132. Em um exemplo, as embreagens 390, 400, 410 podem ser consideradas embreagens tipo “cão”. Como mostrado, as embreagens 390, 400, 410 são no geral configuradas como anéis concêntricos. A embreagem baixa 390 é a maior e é formada por primeira e segunda faces 391, 392 e circunferências externa e interna 393, 394 que definem uma base do anel de embreagem 395. A embreagem média 400 é posicionada entre a embreagem baixa 390 e a embreagem alta 410, e a embreagem média 400 é formada por primeira e segunda faces 401, 402 e circunferências externa e interna 403, 404 que definem uma base do anel de embreagem 405. A embreagem alta 410 é a menor, arranjada radialmente dentro da embreagem média 400, e é formada por primeira e segunda faces 411, 412 e circunferências externa e interna 413, 414 que definem uma base do anel de embreagem 415. Coletivamente, as embreagens 390, 400, 410 podem ser montadas em um fuso que se estendem a partir do elemento de alojamento estacionário 305 e configuradas para individualmente mover axialmente, mas permanecer estacionárias nas dimensões circunferencial e radial.

[0055] Cada embreagem 390, 400, 410 adicionalmente define uma série de dentes de embreagem 396, 406, 416 que se estendem no geral perpendicularmente a partir da respectiva primeira face de embreagem 391, 401, 411 da base do anel 395, 405, 415 e aberturas de embreagem 397, 407, 417 da base do anel 395, 405, 415, cada um circunferencialmente adjacente a um respectivo dos dentes de embreagem 396, 406, 416. Nesta modalidade, quatro dentes de embreagem 396, 406, 416 e quatro aberturas de embreagem 397, 407, 417 são providos para cada embreagem 390, 400, 410. Outras modalidades podem ter um número maior ou menor de dentes e/ou aberturas. Os dentes de embreagem 396, 406, 416 podem ter uma ligeira rampa ou formato angulado na interseção do respectivo dente 396, 406, 416 e base 395, 405, 415 que assiste no engate e desengate da embreagem 390, 400, 410.

[0056] Em uma modalidade, cada uma das embreagens 390, 400, 410 pode ser formada de uma única chapa de material que sofre estampagem para formar os dentes de embreagem 396, 406, 416 e aberturas de embreagem 397, 407, 417. Como descrito em mais detalhe a seguir, o processo de estampagem permite uma embreagem tipo cão 390, 400, 410 na qual 1) os dentes de embreagem 396, 406, 416 são configurados para engatar a série de engrenagem 320; 2) o formato dos dentes 396, 406, 416 provê uma rampa que facilita o engate; 3) as aberturas 397, 407, 417 permitem folga para a placa de came 370 quando desengatada; e 4) a estrutura de cada embreagem 390, 400, 410 permite compartilhamento de carga durante operação.

[0057] Neste exemplo, os dentes de embreagem 396 e as aberturas de embreagem 397 da embreagem baixa 390 são no geral radialmente alinhados com dentes de embreagem 406 e aberturas de embreagem 407 correspondentes da embreagem média 400, que, por sua vez são no geral radialmente alinhados com dentes de embreagem 416 e aberturas de embreagem 417 correspondentes da embreagem alta 410. Como descrito a seguir, as embreagens 390, 400, 410 são suportadas de maneira tal que as embreagens 390, 400, 410 possam ter uma certa quantidade de flexibilidade para acomodar o movimento relativo no conjunto de transmissão de potência 132.

[0058] Como aqui notado, as embreagens 390, 400, 410 são no geral arranjadas concentricamente e são rotacionalmente estacionárias. Entretanto, cada embreagem 390, 400, 410 é arranjada para mudar axialmente, para fora do arranjo concêntrico, de uma posição desengatada para uma posição engatada pela placa de came 370, e subsequentemente de volta para as posições desengatadas. Nas posições engatadas, os dentes de embreagem 396, 406, 416 da embreagem mudada 390, 400, 410 seletivamente engatam a série de engrenagem 320. Em outras palavras, a placa de came 370 tem posições angulares nas quais os dentes de came 376, 377, 378 são acomodados pelas aberturas de embreagem 397, 407, 417 correspondentes às posições de embreagem desengatadas e outras posições angulares nas quais os dentes de came 376, 377, 378 fazem contato com a respectiva segunda face 392, 402, 412 da embreagem selecionada 390, 400, 410 para forçar a respectiva embreagem 390, 400, 410 axialmente para uma posição engatada de maneira tal que os dentes de embreagem correspondentes 396, 406, 416 engatem os elementos de engate 430, 432, 434 da série de engrenagem 320 para modificar o fluxo de potência. Detalhes e exemplos adicionais de operação serão providos a seguir.

[0059] Referência é feita agora à FIG. 9, que é uma vista isométrica da placa de estator 420 removida do conjunto de transmissão de potência 132.
A placa de estator 420 é no geral em formato de disco com uma primeira face 421 orientada para a série de engrenagem 320 e uma segunda face 422 orientada para as embreagens 390, 400, 410. A placa de estator 420 define inúmeras fendas 424, 425, 426 em fileiras em posições radiais e circunferenciais designadas. Em particular, a placa de estator 420 inclui uma primeira fileira de fendas circunferenciais 424 que são posicionadas para acomodar os dentes de embreagem 396 da embreagem baixa 390 quando a embreagem baixa 390 está na posição engatada; uma segunda fileira de fendas circunferenciais 425 que são posicionadas para acomodar os dentes de embreagem 406 da embreagem média 400 quando a embreagem média 400 está na posição engatada; e uma terceira fileira de fendas circunferenciais 426 que são posicionadas para acomodar os dentes de embreagem 416 da embreagem alta 410 quando a embreagem alta 410 está na posição engatada. Durante operação, a placa de estator 420 fica estacionária sem movimento rotacional ou axial. Como descrito em mais detalhe a seguir, a placa de estator 420 funciona para aceitar as cargas reativas resultante dos engates entre as embreagens 390, 400, 410 e os elementos de engate 430, 432, 434 da série de engrenagem 320. Isto também permite que as embreagens 390, 400, 410 tenham uma certa quantidade de flexibilidade.

[0060] Como aqui introduzido, o conjunto de transmissão de potência 132 pode ser operado para seletivamente funcionar em um de quatro diferentes modos, incluindo: um primeiro modo de partida, ou baixo, do propulsor no qual o conjunto de transmissão de potência 132 transfere potência da bateria 140 para o propulsor 120 com uma primeira razão de engrenagem; um segundo modo de partida, ou quente, do propulsor no qual o conjunto de transmissão de potência 132 transfere potência da bateria 140 para o propulsor 120 com uma segunda razão de engrenagem; um terceiro modo, ou de intensificação, no qual o conjunto de transmissão de potência 132 transfere potência da bateria 140 para o propulsor 120 com uma terceira razão de engrenagem; e um modo de geração no qual o conjunto de transmissão de potência 132 transfere potência do propulsor 120 para a bateria 140 em uma quarta razão de engrenagem, que, neste exemplo, é igual à terceira razão de engrenagem. Comparativamente, os modos de partida do propulsor são velocidade relativamente baixa e saída de torque relativamente alta, e os modos de intensificação e geração são velocidade relativamente alta e saída de torque relativamente baixa. Como tal, o conjunto de transmissão de potência 132 e o arranjo de correia de transferência de potência 200 são bidirecionais e têm diferentes razões de engrenagem para transferir potência em diferentes direções de fluxo de potência e ao longo de diferentes trajetos de fluxo de potência, dependendo do modo. Os trajetos de fluxo de potência nos diferentes modos são descritos a seguir com referência às FIGS. 10-13 nas quais setas são providas para representar esquematicamente os fluxos de potência.

[0061] Referência é feita agora à FIG. 10, que é uma representação do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de partida do propulsor frio, anotada com setas representando o trajeto de fluxo de potência. Na discussão seguinte, referência é adicionalmente feita às FIGS. 7-9, bem como à FIG. 14, que é uma vista seccional de uma porção do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de partida do propulsor frio.

[0062] Neste exemplo, o conjunto de atuador 380, comandado pelo controlador 150, funciona para pivotar a placa de came 370 para uma primeira posição angular. Nesta posição, os primeiros dentes de came 376 da placa de came 370 engatam a segunda face 392 da embreagem baixa 390 para mover a embreagem baixa 390 para a posição engatada. Também na primeira posição angular, os segundos dentes de came 377 da placa de came 370 são acomodados dentro das aberturas 407 da embreagem média 400 e os terceiros dentes de came 378 da placa de came 370 são acomodados dentro das aberturas 417 da embreagem alta 410, por meio disso resultando na embreagem média 400 e na embreagem alta 410 permanecendo nas posições desengatadas. Uma vez que os primeiros dentes de came 376 da placa de came 370 engatam a segunda face 392 da embreagem baixa 390, a embreagem baixa 390 é pressionada axialmente para a série de engrenagem V 320. À medida que a embreagem baixa 390 é pressionada nesta direção, os dentes de embreagem 396 da embreagem baixa 390 se estendem através das primeiras fendas 424 na placa de estator 420 e para os primeiros elementos de engate 430 no suporte planetário de segundo estágio 348, por meio disso resultando na posição engatada da embreagem baixa 390. Nas posições desengatadas, os dentes de embreagem 406 da embreagem média 400 e os dentes de embreagem 416 da embreagem alta 410 podem ser pelo menos parcialmente posicionados dentro das fendas 425, 426 da placa de estator 420, embora, em algumas modalidades, os dentes de embreagem 406, 416 das embreagens desengatadas 400, 410 possam permanecer completamente fora da placa de estator 420.

[0063] O posicionamento dos dentes de embreagem 396 através da placa de estator 420 nos primeiros elementos de engate 430 do suporte planetário de segundo estágio 348 funciona para apoiar e impedir rotação do suporte planetário de segundo estágio 348. Nesta posição, a placa de estator 420 suporta a embreagem baixa 390 recebendo as forças de reação do suporte planetário de segundo estágio 348. A vista da FIG. 14 particularmente representa os dentes de came 376 da placa de came 370 axialmente mudando a embreagem baixa 390 de maneira tal que os dentes de embreagem 396 se estendam através das fendas 424 da placa de estator 420 e ao interior dos elementos de engate 430 do suporte planetário de segundo estágio 348. Embora não visível na FIG. 14, os dentes de came 377, 378 da placa de came 370 são acomodados pelas aberturas 407, 417 nas embreagens média e alta 400, 410 de maneira tal que essas embreagens 400, 410 permaneçam desengatadas.

[0064] A medida que o suporte planetário de segundo estágio 348 é apoiado, o conjunto de transmissão de potência 132 pode operar no modo de partida do propulsor frio. No modo de partida do propulsor frio, o propulsor 120 pode ficar inicialmente inativo, e a ativação da ignição por um operador na cabina 108 do veículo de trabalho 100 energiza a máquina elétrica 134 para operar como um motor. Em particular, e adicionalmente referindo-se à FIG. 3, a máquina elétrica 134 roda a polia 220 na primeira direção horária D1, por meio disso acionando a correia 230 e a polia 210 na primeira direção horária D1. A polia 210 aciona o elemento 135 e, dessa forma, o eixo de entrada 310, na primeira direção horária D1. Rotação do eixo de entrada 310 aciona a rotação da engrenagem sol de primeiro estágio 322 e, por sua vez, a rotação da engrenagem sol de primeiro estágio 322 aciona a rotação das engrenagens planetas de primeiro estágio 324. As engrenagens planetas de primeiro estágio 324 acionam o suporte planetário de primeiro estágio 326, que, como notado anteriormente, é estriado com a engrenagem sol de segundo estágio 340. Em decorrência disso, o suporte planetário de primeiro estágio 326 aciona a engrenagem sol de segundo estágio 340 e dessa forma as engrenagens planetas de segundo estágio 346. Como aqui notado, o suporte planetário de segundo estágio 348 é apoiado pela embreagem baixa 390. Como tal, rotação das engrenagens planetas de primeiro estágio e segundo estágio 324, 346 opera para acionar a engrenagem anel 332. Uma vez que o número de engrenagens planetas de primeiro estágio e segundo estágio 324, 346 no trajeto de fluxo de potência é um número ímpar (por exemplo, 1) na direção radial, as engrenagens planetas de primeiro estágio e segundo estágio 324, 346 acionam a engrenagem anel 332 na direção oposta (por exemplo, a segunda direção horária D2) em relação à engrenagem sol de primeiro estágio e segundo estágio 322, 340 que roda na primeira direção horária D1. Como aqui notado, a engrenagem anel 332 funciona como o elemento de transferência de potência 133 para fazer interface com o eixo de manivela 122 do propulsor 120 para acionar e facilitar a partida do propulsor. Com efeito, durante o modo de partida do propulsor frio, o conjunto de transmissão de potência 132 opera como uma configuração sol dentro anel fora.

[0065] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de potência 132 provê uma razão de engrenagem 15:1 na direção de fluxo de potência do modo de partida do propulsor frio. Em outras modalidades, outras razões de engrenagem (por exemplo, 10:1 - 30:1) podem ser providas. Considerando uma razão de engrenagem 4:1 do arranjo de correia de transferência de potência 200, uma razão de engrenagem 60:1 resultante (por exemplo, aproximadamente 40:1 a cerca de 120:1) pode ser conseguida para o dispositivo de arranque-gerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o propulsor 120 durante o modo de partida do propulsor frio. Como tal, se, por exemplo, a máquina elétrica 134 estiver rodando a 10.000 RPM, o eixo de manivela 122 do propulsor 120 roda a cerca de 100-150 RPM. Em um exemplo, o conjunto de transmissão de potência 132 pode entregar um torque de aproximadamente 3.000 Nm ao propulsor 120. Correspondentemente, a máquina elétrica 134 pode dessa forma ter velocidades operacionais normais com velocidade relativamente menor e maior saída de torque para partida do propulsor frio.

[0066] Referência é feita agora à FIG. 11, que é uma vista seccional transversal parcial do conjunto de transmissão de potência 132 similar ao da FIG. 5 anotada com setas de fluxo de potência. As setas de fluxo de potência da FIG. 11 particularmente representam a operação do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de partida do propulsor quente

[0067] Neste exemplo, o conjunto de atuador 380, comandado pelo controlador 150, funciona para pivotar a placa de came 370 para uma segunda posição angular. Nesta posição, os segundos dentes de came 377 da placa de came 370 engatam a segunda face 402 da embreagem média 400 para colocar a embreagem média 400 na posição engatada. Também na segunda posição angular, os primeiros dentes de came 376 da placa de came 370 são acomodados dentro das aberturas 397 da embreagem baixa 390 e os terceiros dentes de came 378 da placa de came 370 são acomodados dentro das aberturas 417 da embreagem alta 410, por meio disso resultando na embreagem baixa 390 e na embreagem alta 410 permanecendo nas posições desengatadas. Uma vez que os segundos dentes de came 377 da placa de came 370 engatam a segunda face 402 da embreagem média 400, a embreagem média 400 é pressionada em direção à série de engrenagem 320. À medida que a embreagem média 400 é pressionada nesta direção, os dentes de embreagem 406 da embreagem média 400 se estendem através das segundas fendas 425 na placa de estator 420 e ao interior dos segundos elementos de engate 432 na engrenagem sol de segundo estágio 340, por meio disso resultando na posição engatada da embreagem média 400. Nas posições desengatadas, os dentes de embreagem 396 da embreagem baixa 390 e os dentes de embreagem 416 da embreagem alta 410 podem ser pelo menos parcialmente posicionados dentro das fendas 424, 426 da placa de estator 420, embora, em algumas modalidades, os dentes de embreagem 396, 416 das embreagens desengatadas 390, 410 possam permanecer completamente fora da placa de estator 420.

[0068] O posicionamento dos dentes de embreagem 406 da embreagem média 400 através da placa de estator 420 dentro dos segundos elementos de engate 432 da engrenagem sol de segundo estágio 340 funciona para apoiar e impedir rotação da engrenagem sol de segundo estágio 340. Nesta posição, a placa de estator 420 funciona para receber as forças de reação da engrenagem sol de segundo estágio 340. Adicionalmente, uma vez que o suporte planetário de primeiro estágio 326 é estriado na engrenagem sol de segundo estágio 340, engate da embreagem média 400 também opera para apoiar o suporte planetário de primeiro estágio 326.

[0069] No modo de partida do propulsor quente, o propulsor 120 pode ficar inicialmente inativo ou ativo. De qualquer maneira, o controlador 150 energiza a máquina elétrica 134 para operar como um motor. Em particular, e adicionalmente referindo-se à FIG. 3, a máquina elétrica 134 roda a polia 220 na primeira direção horária D1, por meio disso acionando a correia 230 e a polia 210 na primeira direção horária D1. A polia 210 aciona o elemento 135 e, dessa forma, o eixo de entrada 310, na primeira direção horária D1.

[0070] Uma vez que a engrenagem sol de primeiro estágio 322 é montada no eixo de entrada 310, rotação do eixo de entrada 310 também roda a engrenagem sol de primeiro estágio 322. Por sua vez, rotação da engrenagem sol de primeiro estágio 322 aciona a rotação das engrenagens planetas de primeiro estágio 324. Uma vez que o suporte planetário de primeiro estágio 326 e a engrenagem sol de segundo estágio 340 são apoiados, rotação das engrenagens planetas de primeiro estágio 324 aciona a rotação da engrenagem anel 332.

[0071] Uma vez que o número de engrenagens planetas de primeiro estágio 324 no trajeto de fluxo de potência é um número ímpar (por exemplo, 1) na direção radial, as engrenagens planetas de primeiro estágio 324 acionam a engrenagem anel 332 na direção oposta (por exemplo, a segunda direção horária D2) em relação ao eixo de entrada 310 e a engrenagem sol de primeiro estágio 322 que roda na primeira direção horária D1. Como aqui notado, a engrenagem anel 332 funciona como o elemento de transferência de potência 133 para fazer interface com o eixo de manivela 122 do propulsor 120 para acionar e facilitar a partida do propulsor. Com efeito, durante o modo de partida do propulsor quente, o conjunto de transmissão de potência 132 opera como uma configuração sol dentro anel fora, a despeito de uma menor razão de engrenagem comparado ao modo de partida do propulsor frio resultante do uso da razão das engrenagens planetas de segundo estágio 346 ao contrário da razão compostas engrenagens planetas de primeiro e segundo estágios 324, 346.

[0072] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de potência 132 provê uma razão de engrenagem 4:1 na direção de fluxo de potência do modo de partida do propulsor quente. Em outras modalidades, outras razões de engrenagem (por exemplo, 3:1 - 7:1) podem ser providas. Considerando uma razão de engrenagem 4:1 do arranjo de correia de transferência de potência 200, uma razão de engrenagem 16:1 resultante (por exemplo, aproximadamente 12:1 a cerca de 28:1) pode ser conseguida para o dispositivo de arranque-gerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o propulsor 120 durante o modo de partida do propulsor quente. Como tal, se, por exemplo, a máquina elétrica 134 estiver rodando a 10.000 RPM, o eixo de manivela 122 do propulsor 120 roda a cerca de 600-700 RPM. Em um exemplo, a saída de torque do conjunto de transmissão de potência 132 para o propulsor 120 é aproximadamente 400-600 Nm. Correspondentemente, a máquina elétrica 134 pode dessa forma ter velocidades operacionais normais com uma velocidade relativamente menor e maior saída de torque para partida ou intensificação do propulsor.

[0073] Referência é feita à FIG. 12, que é uma vista seccional transversal seccional parcial do conjunto de transmissão de potência 132 similar ao da FIG. 5 anotada com setas de fluxo de potência. As setas de fluxo de potência da FIG. 12 particularmente representam a operação do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de intensificação.

[0074] Neste exemplo, o conjunto de atuador 380, comandado pelo controlador 150, funciona para pivotar a placa de came 370 para uma terceira posição angular. Nesta posição, os terceiros dentes de came 378 da placa de came 370 engatam a segunda face 412 da embreagem alta 410 para colocar a embreagem alta 410 na posição engatada. Também na terceira posição angular, os primeiros dentes de came 376 da placa de came 370 são acomodados dentro das aberturas 397 da embreagem baixa 390 e os segundos dentes de came 377 da placa de came 370 são acomodados dentro das aberturas 407 da embreagem média 400, por meio disso resultando na embreagem baixa 390 e na embreagem média 400 permanecendo nas posições desengatadas. Uma vez que os terceiros dentes de came 378 da placa de came 370 engatam a segunda face 412 da embreagem alta 410, a embreagem alta 410 é pressionada em direção à série de engrenagem 320. À medida que a embreagem alta 410 é pressionada nesta direção, os dentes de embreagem 416 da embreagem alta 410 se estendem através das terceiras fendas 426 na placa de estator 420 e ao interior dos terceiros elementos de engate 434, por meio disso resultando na posição engatada da embreagem alta 410. Como aqui notado, engate dos terceiros elementos de engate 434 pela embreagem alta 410 funciona para travar a engrenagem sol de segundo estágio 340 na engrenagem sol de primeiro estágio 322. Nas posições desengatadas, os dentes de embreagem 396 da embreagem baixa 390 e os dentes de embreagem 406 da embreagem média 400 podem ser pelo menos parcialmente posicionados dentro das fendas 424, 425 da placa de estator 420, embora, em algumas modalidades, os dentes de embreagem 396, 406 de embreagens desengatadas 390, 400 possam permanecer completamente fora da placa de estator 420.

[0075] À medida que a engrenagem sol de segundo estágio 340 e a engrenagem sol de primeiro estágio 322 são travadas para rotação coletiva, o conjunto de transmissão de potência 132 pode operar no modo de intensificação. No modo de intensificação, o propulsor 120 pode ficar inicialmente ativo e o controlador 150 energiza a máquina elétrica 134 para operar como um motor. Em particular, e adicionalmente referindo-se à FIG. 3, a máquina elétrica 134 roda a polia 220 na segunda direção horária D2, por meio disso acionando a correia 230 e a polia 210 na segunda direção horária D2. A polia 210 aciona o elemento 135 e, dessa forma, o eixo de entrada 310, na segunda direção horária D2. Rotação do eixo de entrada 310 aciona a rotação da engrenagem sol de primeiro estágio 322 e, por sua vez, a rotação da engrenagem sol de primeiro estágio 322 aciona a rotação da engrenagem sol de segundo estágio 340, por meio disso resultando na engrenagem sol de primeiro estágio 322, na engrenagem sol de segundo estágio 340, suporte planetário de primeiro estágio 326, engrenagens planetas de primeiro estágio 324, suporte planetário de segundo estágio 348, e engrenagens planetas de segundo estágio 346 rodando como uma unidade em torno do eixo geométrico rotacional 300 com o eixo de entrada 310 para acionar a engrenagem anel 332. Uma vez que os outros componentes da série de engrenagem planetária 320 rodam com o eixo de entrada 310, a engrenagem anel 332 é acionada na mesma segunda direção horária D2. Como aqui notado, a engrenagem anel 332 funciona como o elemento de transferência de potência 133 para fazer interface com o eixo de manivela 122 do propulsor 120 para acionar o propulsor 120. Com efeito, durante o modo de intensificação, o conjunto de transmissão de potência 132 opera como uma configuração sol dentro anel fora.

[0076] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de potência 132 provê uma razão de engrenagem 1:1 na direção de fluxo de potência do modo de intensificação. Em outras modalidades, outras razões de engrenagem podem ser providas. Considerando uma razão de engrenagem 4:1 do arranjo de correia de transferência de potência 200, uma razão de engrenagem 4:1 resultante pode ser conseguida para o dispositivo de arranque-gerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o propulsor 120 durante o modo de intensificação. Como tal, se, por exemplo, a máquina elétrica 134 estiver rodando a 10.000 RPM, o eixo de manivela 122 do propulsor 120 roda a cerca de 2.500 RPM. Correspondentemente, a máquina elétrica 134 pode dessa forma ter velocidades operacionais normais ainda provendo uma velocidade de intensificação apropriada ao propulsor 120.

[0077] Referência é feita à FIG. 13, que é uma vista seccional transversal do conjunto de transmissão de potência 132 similar ao da FIG. 5 anotada com setas de fluxo de potência. As setas de fluxo de potência da FIG. 13 particularmente representam a operação do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de geração

[0078] Neste exemplo, o conjunto de atuador 380, comandado pelo controlador 150, funciona para pivotar a placa de came 370 para a terceira posição angular. Como aqui notado, nesta posição, os terceiros dentes de came 378 da placa de came 370 engatam a segunda face 412 da embreagem alta 410, de maneira tal que a embreagem alta 410 fique engatada e as V embreagens baixa e média 390, 400 fiquem desengatadas. À medida que a embreagem alta 410 é engatada, os dentes de embreagem 416 da embreagem alta 410 se estendem através das terceiras fendas 426 na placa de estator 420 e ao interior dos terceiros elementos de engate 434, e os terceiros elementos de engate 434 funcionam para travar a engrenagem sol de segundo estágio 340 na engrenagem sol de primeiro estágio 322.

[0079] À medida que a engrenagem sol de segundo estágio 340 e a engrenagem sol de primeiro estágio 322 são travadas para rotação coletiva, o conjunto de transmissão de potência 132 pode operar no modo de geração. Subsequente aos modos de partida e/ou o modo de intensificação do propulsor, o propulsor 120 começa a acelerar acima da velocidade rotacional provida pelo conjunto de transmissão de potência 132, e a máquina elétrica 134 é comandada para desacelerar e parar de prover torque ao conjunto de transmissão de potência 132. Após o propulsor 120 ser estabilizado em uma velocidade suficiente e a máquina elétrica 134 ter suficientemente desacelerado ou parado, a embreagem alta 410 é engatada como anteriormente descrito para operar o conjunto de transmissão de potência 132 no modo de geração.

[0080] No modo de geração, o propulsor 120 roda o eixo de manivela 122 e o elemento de transferência de potência 133 que é engatado com a engrenagem anel 332, dessa forma acionando a engrenagem anel 332 na segunda direção horária D2. A engrenagem anel 332 aciona as engrenagens planetas de primeiro estágio 324 e as engrenagens planetas de segundo estágio 346, que respectivamente acionam a engrenagem sol de primeiro estágio 322 e a engrenagem sol de segundo estágio 340.

[0081] Uma vez que a engrenagem sol de primeiro estágio 322 é engatada na engrenagem sol de segundo estágio 340, as rotações das engrenagens sol de primeiro estágio e segundo estágio 322, 340 são transferidas para o eixo de entrada 310. Portanto, à medida que a engrenagem anel 332 roda na segunda direção horária D2, o eixo de entrada 310 é acionado e similarmente roda na segunda direção horária D2 na mesma taxa de rotação. Como aqui notado, o eixo de entrada 310 é conectado com e provê potência de saída à máquina elétrica 134 na segunda direção horária D2 por meio do arranjo de correia de transferência de potência 200. Com efeito, durante o modo de geração, o conjunto de transmissão de potência 132 opera como uma configuração anel dentro sol fora.

[0082] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de potência 132 provê uma razão de engrenagem 1:1 na direção de fluxo de potência do modo de geração. Em outras modalidades, outras razões de engrenagem podem ser providas. Considerando uma razão de engrenagem 4:1 do arranjo de correia de transferência de potência 200, uma razão de engrenagem 4:1 resultante pode ser conseguida para o dispositivo de arranque-gerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o propulsor 120 durante o modo de geração. Em decorrência disso, a máquina elétrica 134 pode dessa forma ter velocidades operacionais normais em ambas as direções de fluxo de potência com saída de torque relativamente baixa durante geração de potência.

[0083] Como será agora descrito, o conjunto de transmissão de potência 132 pode adicionalmente ser configurado para facilitar transições entre os modos, particularmente desacelerando a máquina elétrica 134. Referência é feita agora à FIG. 15, que é uma vista mais detalhada em maior aproximação de uma porção da FIG. 5 de acordo com um exemplo. A vista na FIG. 15 particularmente representa uma embreagem de arrasto ou sincronização 440. Como mostrado, a embreagem de arrasto 440 é posicionada entre o eixo de entrada 310 e a cobertura da engrenagem anel 333 montada na engrenagem anel 332. Em particular, a embreagem de arrasto 440 inclui uma placa de mudança 446 montada no eixo de entrada 310 que roda com o eixo de entrada 310. A embreagem de arrasto 440 inclui adicionalmente uma ou mais placas de cobertura 444, paralelas entre si, que são montadas na cobertura da engrenagem anel 333. Neste exemplo, a placa de eixo 446 é montada entre as placas de cobertura 444. Uma mola (esquematicamente mostrada) 448 pode ser provida para impelir as placas de cobertura 444 e a placa de eixo 446 uma na outra de maneira tal que as placas 444, 446 tenham um engate por atrito. Este engate por atrito cria uma força de arrasto entre o eixo de entrada 310 e a engrenagem anel 332 (e dessa forma, (e dessa forma, entre a máquina elétrica 132 e o propulsor 120).

[0084] Uma vez que a máquina elétrica 132 está tipicamente movendo a uma maior velocidade que o propulsor 120, a embreagem de arrasto 440 geralmente opera para reduzir a velocidade da máquina elétrica 132 em relação ao propulsor 120 para permitir sincronização. Isto facilita as transições entre os modos, particularmente entre o modo de partida do propulsor frio e o modo de partida do propulsor quente, entre o modo de partida do propulsor quente e o modo de intensificação, e entre o modo de intensificação e o modo de geração.

[0085] O engate por atrito entre as placas 444, 446 da embreagem de arrasto 440 (particularmente, a força da mola 448) pode ser pré-estabelecido ou “pré-carregado” com uma quantidade projetada de força, da maneira necessária ou desejada para prover a quantidade apropriada de arrasto. Uma força de arrasto de exemplos pode ser, por exemplo, 10 Nm, embora outros valores de força de arrasto possam ser providos. Em uma modalidade, o engate das embreagens 390, 400, 410 com a série de engrenagem 320 pode resultar na série de engrenagem 320 fazendo pressão contra a embreagem de arrasto 440, por meio disso aumentando a força de arrasto para diminuir adicionalmente a velocidade do motor e facilitando transições mais rápidas.

[0086] Dessa forma, várias modalidades do sistema elétrico de veículo foram descritas que incluem dispositivo de arranque-gerador integrado. Vários conjuntos de transmissão podem ser incluídos no dispositivo, dessa forma reduzindo o espaço ocupado pelo sistema. O conjunto de transmissão pode prover múltiplas velocidades ou razões de engrenagem e transição entre velocidades/razões de engrenagem. Um ou mais arranjos de embreagem podem ser usados para seletivamente aplicar torque à série de engrenagem do conjunto de transmissão em ambas as direções de fluxo de potência. Engate mecânico direto com o eixo do propulsor reduz a complexidade e melhora a confiabilidade do sistema. O uso de séries de engrenagem planetária no conjunto de transmissão provê altas capacidades de redução de engrenagem e torque com reduzido jogo em um envelope de espaço compacto. Em decorrência da natureza bidirecional do conjunto de transmissão de potência, o arranjo de correia de transferência de potência pode ser implementado com apenas um único tensionador de correia, por meio disso provendo um conjunto relativamente compacto de simples. Adicionalmente, usando o arranjo de correia de transferência de potência com correia e polias para acoplar e transferir potência entre a máquina elétrica e o conjunto de transmissão de potência, em vez de diretamente conectar e acoplar a máquina elétrica ao conjunto de transmissão de potência, a máquina elétrica pode ser montada separada do conjunto de transmissão para encaixar melhor ao propulsor em uma baia do propulsor do veículo. Adicionalmente, usando a correia e polias para acoplar a máquina elétrica ao conjunto de transmissão de potência, uma razão de engrenagem adicional (por exemplo, uma razão 4:1) pode ser conseguida. Modalidades supradiscutidas incluem uma série de engrenagem planetária dupla, configuração com sol e sem anel para prover os modos de partida do propulsor quente e frio e uma configuração anel dentro sol fora para prover modo de geração. Como tal, um quarto conjunto de modo pode ser provido.

[0087] Como aqui notado, o arranjo de embreagem de garras provê embreagens com uma certa quantidade de flexibilidade para modificar os trajetos de fluxo de potência em um conjunto relativamente compacto e robusto. O arranjo de came coopera com o arranjo de embreagem de garras para reposicionar as embreagens de posições desengatadas para posições engatadas com base na posição angular de uma maneira confiável e relativamente simples. Em alguns exemplos, a embreagem arranque-gerador em combinação pode incluir adicionalmente uma embreagem de arrasto que funciona para facilitar a sincronização durante mudanças de velocidade ou direção.

[0088] Também, os exemplos seguintes são providos, que são enumerados para facilidade de referência.

[0089] 1. Um dispositivo de arranque-gerador em combinação para um veículo de trabalho tendo um propulsor, o dispositivo de arranque-gerador compreendendo: uma máquina elétrica; um jogo de engrenagem configurado para receber entrada rotacional da máquina elétrica e do propulsor e acoplar a máquina elétrica e o propulsor em uma primeira direção de fluxo de potência e uma segunda direção de fluxo de potência, o jogo de engrenagem configurado para operar em uma das múltiplas razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos uma razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência; e um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem ativa seletivamente acoplada ao jogo de engrenagem para produzir as razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e na segunda direção de fluxo de potência, em que o arranjo de embreagem inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem de arrasto para aplicar uma força de arrasto no jogo de engrenagem para desacelerar a máquina elétrica.

[0090] 2. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 1, em que o jogo de engrenagem inclui um eixo de entrada que recebe a entrada rotacional da máquina elétrica na primeira direção de fluxo de potência, e em que pelo menos uma embreagem de arrasto inclui uma primeira porção da embreagem de arrasto montada no eixo de entrada.

[0091] 3. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 2, em que o jogo de engrenagem inclui um elemento de saída que roda com o propulsor, e em que pelo menos uma embreagem de arrasto inclui uma segunda porção da embreagem de arrasto montada para rotação com o elemento de saída.

[0092] 4. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 3, em que o jogo de engrenagem inclui uma engrenagem anel como o elemento de saída e uma cobertura da engrenagem anel montada dentro da engrenagem anel para encerrar pelo menos parcialmente o jogo de engrenagem e rodando com a engrenagem anel, a segunda porção da embreagem de arrasto sendo montada na cobertura da engrenagem anel.

[0093] 5. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 4, em que a primeira porção da embreagem de arrasto inclui um flange montado no eixo de entrada e uma placa de eixo que se estende a partir do flange.

[0094] 6. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 5, em que a segunda porção da embreagem de arrasto inclui pelo menos uma placa de cobertura que se estende a partir da cobertura da engrenagem anel, a placa de eixo engatando por atrito pelo menos uma placa de cobertura para aplicar a força de arrasto.

[0095] 7. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 6, em que a força de arrasto é aproximadamente 10 Nm.

[0096] 8. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 7, em que pelo menos uma embreagem de arrasto é carregada por mola para plicar passivamente a força de arrasto no eixo de entrada.

[0097] 9. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 6, em que o jogo de engrenagem é configurado para operar em uma de pelo menos uma primeira razão de engrenagem, uma segunda razão de engrenagem, e uma terceira razão de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos uma quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência, e em que pelo menos uma embreagem de arrasto é configurada para desacelerar a máquina elétrica durante transições entre as primeira, segunda e terceira razões de engrenagem e entre a primeira direção de fluxo de potência e a segunda direção de fluxo de potência.

[0098] 10. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 9, em que o arranjo de embreagem é um arranjo de embreagem de garras seletivamente acoplado ao jogo de engrenagem para produzir as primeira, segunda e terceira razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e a quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência, e em que o dispositivo de arranque-gerador em combinação compreende adicionalmente uma placa de came configurada para mudar pelo menos uma embreagem ativa de uma posição desengatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é desacoplada do jogo de engrenagem para uma posição engatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é acoplada ao jogo de engrenagem.

[0099] 11. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 10, em que pelo menos uma embreagem ativa inclui pelo menos uma primeira embreagem, uma segunda embreagem, e uma terceira embreagem, cada uma seletivamente reposicionável entre a posição engatada e a posição desengatada, em que as primeira, segunda e terceira embreagens são em formato de anel com a segunda embreagem concentricamente arranjada dentro da primeira embreagem quando ambas das primeira e segunda embreagens estão nas posições desengatadas e a terceira embreagem concentricamente arranjada dentro da segunda embreagem quando ambas das segunda e terceira embreagens estão nas posições desengatadas, e em que a placa de came é no geral em formato de disco com uma primeira face e uma segunda face, a placa de came incluindo uma pluralidade de dentes de came que se estendem a partir da primeira face para engatar e mudar as primeira, segunda e terceira embreagens das posições desengatadas para as posições engatadas.

[00100] 12. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 11, em que a placa de came é configurada para ser pivotada em uma faixa de posições angulares, em que, em uma primeira posição angular, pelo menos um primeiro dente de came engata a primeira embreagem e as segunda e terceira embreagens permanecem desengatadas em relação a pelo menos um segundo dente de came e pelo menos um terceiro dente de came, em que, em uma segunda posição angular, pelo menos um segundo dente de came engata a segunda embreagem e as primeira e terceira embreagens permanecem desengatadas em relação a pelo menos um primeiro dente de came e pelo menos um terceiro dente de came, e em que, em uma terceira posição angular, pelo menos um terceiro dente de came engata a terceira embreagem e as primeira e segunda embreagens permanecem desengatadas em relação a pelo menos um primeiro dente de came e pelo menos um segundo dente de came.

[00101] 13. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 12, em que pelo menos um primeiro dente de came é radialmente e circunferencialmente deslocado em relação a pelo menos um segundo dente de came, e em que pelo menos um segundo dente de came é radialmente e circunferencialmente deslocado em relação a pelo menos um terceiro dente de came.

[00102] 14. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 13, em que a primeira embreagem inclui uma primeira base do anel e pelo menos um primeiro dente de embreagem que se estendem a partir da primeira base do anel, a segunda embreagem inclui uma segunda base do anel e pelo menos um segundo dente de embreagem que se estendem a partir da segunda base do anel, e a terceira embreagem inclui uma terceira base do anel e pelo menos um terceiro dente de embreagem que se estendem a partir da terceira base do anel, e em que, nas respectivas posições engatadas das primeira, segunda e terceira embreagens, o pelo menos um primeiro dente, o pelo menos um segundo dente, e o pelo menos um terceiro dente são engatados com o jogo de engrenagem.

[00103] 15. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 14, em que o jogo de engrenagem inclui um trem de engrenagem epicíclica composto incluindo um eixo de entrada, engrenagem sol de primeiro estágio e segundo estágio, engrenagens planetas de primeiro estágio e segundo estágio, suportes de primeiro estágio e segundo estágio, e uma engrenagem anel com o suporte planetário de primeiro estágio estriado na engrenagem sol de segundo estágio, e em que as engrenagens planetas de primeiro estágio têm uma contagem de dentes de engrenagem diferente das engrenagens planetas de segundo estágio; em que, em um modo de partida do propulsor frio, a primeira embreagem fica na posição engatada para apoiar o suporte planetário de segundo estágio e as segunda e terceira embreagens ficam nas posições desengatadas, e, adicionalmente, potência rotacional da máquina elétrica move na primeira direção de fluxo de potência a partir do eixo de entrada, para a engrenagem sol de primeiro estágio, para as engrenagens planetas de primeiro estágio, para o suporte planetário de primeiro estágio, para a engrenagem sol de segundo estágio, para as engrenagens planetas de segundo estágio, e para a engrenagem anel até o propulsor na primeira razão de engrenagem; e em que, em um modo de partida do propulsor quente, a segunda embreagem fica na posição engatada para apoiar a engrenagem sol de segundo estágio e as primeira e terceira embreagens ficam nas posições desengatadas, e, adicionalmente, a potência rotacional da máquina elétrica move na primeira direção de fluxo de potência a partir do eixo de entrada, para a engrenagem sol de primeiro estágio, para as engrenagens planetas de primeiro estágio, e para a engrenagem anel até o propulsor na segunda razão de engrenagem.

[00104] Como versados na técnica podem perceber, certos aspectos da matéria objeto descrita podem ser concebidos como um método, sistema (por exemplo, um sistema de controle de veículo de trabalho incluído em um veículo de trabalho), ou produto programa de computador. Correspondentemente, certas modalidades podem ser implementadas completamente como hardware, completamente como software (incluindo firmware, software residente, microcódigo, etc.) ou como uma combinação de aspectos de software e hardware (e outros). Além disso, certas modalidades podem assumir a forma de um produto programa de computador em uma mídia de armazenamento utilizável por computador tendo código de programa utilizável por computador incorporado na mídia.

[00105] Qualquer mídia utilizável por computador ou legível por computador adequada pode ser utilizada. A mídia utilizável por computador pode ser uma mídia de sinal legível por computador ou uma mídia de armazenamento legível por computador. Uma mídia de armazenamento utilizável por computador, ou legível por computador (incluindo um dispositivo de armazenamento associado com um dispositivo de computação ou dispositivo eletrônico de cliente) pode ser, por exemplo, mas não se limitando a, um sistema, aparelho, ou dispositivo eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético, infravermelho, ou semicondutor, ou qualquer combinação adequada dos expostos. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) da mídia legível por computador incluiria o seguinte: uma conexão elétrica tendo um ou mais fios, um disquete de computador portátil, um disco rígido, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória apenas de leitura (ROM), uma memória apenas de leitura programável apagável (EPROM ou memória Flash), uma fibra óptica, uma memória apenas de leitura de disco compacto portátil (CD-ROM), um dispositivo de armazenamento óptico. No contexto deste documento, uma mídia de armazenamento utilizável por computador, ou legível por computador pode ser qualquer mídia tangível que pode conter ou armazenar um programa para uso por ou relativo ao sistema, aparelho, ou dispositivo de execução de instrução.

[00106] Uma mídia de sinal legível por computador pode incluir sinal de dados propagado com código de programa legível por computador incorporado na mesma, por exemplo, em banda base ou como parte de uma onda portadora. Um sinal propagado como esse pode assumir qualquer de uma variedade de formas, incluindo, mas sem se limitar a, eletromagnético, óptico, ou qualquer combinação adequada dos mesmos. Uma mídia de sinal legível por computador pode ser não transitória e pode ser qualquer mídia legível por computador que não é uma mídia de armazenamento legível por computador e que pode comunicar, propagar ou transportar um programa para uso por ou relativo a um sistema, aparelho, ou dispositivo de execução de instrução.

[00107] Aspectos de certas modalidades que são descritos aqui podem ser descritos com referência a ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos de métodos, aparelho (sistemas) e produtos programa de computador de acordo com modalidades da descrição. Entende-se que cada bloco de qualquer tais ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, e combinações de blocos em tais ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, pode ser implementado por instruções de programa de computador. Essas instruções de programa de computador podem ser providas a um processador do computador de uso geral, computador de uso especial, ou outro aparelho de processamento de dados programável para produzir uma máquina, de maneira tal que as instruções, que executam por meio do processador do computador ou outro aparelho de processamento de dados programável, criem meios para implementar as funções/atos especificadas no bloco ou blocos de fluxograma e/ou diagrama de blocos.

[00108] Essas instruções de programa de computador podem também ser armazenadas em uma memória legível por computador que pode direcionar um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para funcionar de uma maneira particular, de maneira tal que as instruções armazenadas na memória legível por computador produzam um artigo de fabricação incluindo instruções que implementam a função/ato especificada no bloco ou blocos de fluxograma e/ou diagrama de blocos.

[00109] As instruções de programa de computador podem também ser carregadas em um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para fazer com que uma série de etapas operacionais sejam realizadas no computador ou outro aparelho programável para produzir um processo implementado por computador de maneira tal que as instruções que executam no computador ou outro aparelho programável forneçam etapas para implementar as funções/atos especificadas no bloco ou blocos de fluxograma e/ou diagrama de blocos.

[00110] Qualquer fluxograma e diagrama de blocos nas figuras, ou discussão similar apresentada, pode ilustrar a arquitetura, funcionalidade, e operação de possíveis implementações de sistemas, métodos e produtos programa de computador de acordo com várias modalidades da presente descrição. A este respeito, cada bloco no fluxograma ou diagramas de blocos pode representar um módulo, segmento, ou porção de código, que inclui uma ou mais instruções executáveis para implementar a(s) função(ões) lógica(s) especificada(s). Deve-se notar também que, em algumas implementações alternativas, as funções notadas no bloco (ou de outra forma descritas aqui) podem ocorrer fora da ordem notada nas figuras. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão (ou duas operações descritas em sucessão) podem, de fato, ser executadas de forma substancialmente simultânea, ou os blocos (ou operações) podem algumas vezes ser executados na ordem inversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Nota-se também que cada bloco de qualquer diagrama de blocos e/ou ilustração de fluxograma, e combinações de blocos em quaisquer diagramas de blocos e/ou ilustrações de fluxograma, podem ser implementados por sistemas baseados em hardware de uso especial que realizam as funções ou ações especificadas, ou combinações de hardware de uso especial e instruções de computador.

[00111] A terminologia usada aqui tem propósito apenas de descrever modalidades particulares e não é para limitar a descrição. Na forma aqui usada, as formas singulares “um”, “uma” e “o”, “a” devem incluir igualmente as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente de outra forma. Entende-se adicionalmente que os termos “compreende” e/ou “compreendendo”, quando usados nesta especificação, especificam a presença de recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não eliminam a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.

[00112] A descrição da presente descrição foi apresentada para efeitos de ilustração e descrição, mas não é para ser exaustiva ou limitada à descrição na forma descrita. Muitas modificações e variações ficarão aparentes aos versados na técnica sem fugir do escopo e espírito da descrição. Modalidades explicitamente referenciadas aqui foram escolhidas e descritas a fim de explicar melhor os princípios da descrição e sua aplicação prática, e permitir que outros versados na técnica entendam a descrição e reconheçam muitas alternativas, modificações e variações no(s) exemplo(s) descrito(s). Correspondentemente, várias modalidades e implementações além das explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações seguintes.

Claims

Dispositivo de arranque-gerador em combinação para um veículo de trabalho tendo um propulsor, o dispositivo de arranque-gerador caracterizado pelo fato de que compreende:
uma máquina elétrica;
um jogo de engrenagem configurado para receber entrada rotacional da máquina elétrica e do propulsor e acoplar a máquina elétrica e o propulsor em uma primeira direção de fluxo de potência e uma segunda direção de fluxo de potência, o jogo de engrenagem configurado para operar em uma das múltiplas razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos uma razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência; e
um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem ativa seletivamente acoplada ao jogo de engrenagem para produzir as razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e na segunda direção de fluxo de potência,
em que o arranjo de embreagem inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem de arrasto para aplicar uma força de arrasto no jogo de engrenagem para desacelerar a máquina elétrica.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 1,
caracterizado pelo fato de que o jogo de engrenagem inclui um eixo de entrada que recebe a entrada rotacional da máquina elétrica na primeira direção de fluxo de potência, e em que pelo menos uma embreagem de arrasto inclui uma primeira porção da embreagem de arrasto montada no eixo de entrada.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 2,
caracterizado pelo fato de que o jogo de engrenagem inclui um elemento de saída que roda com o propulsor, e
em que pelo menos uma embreagem de arrasto inclui uma segunda porção da embreagem de arrasto montada para rotação com o elemento de saída.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o jogo de engrenagem inclui uma engrenagem anel como o elemento de saída e uma cobertura da engrenagem anel montada dentro da engrenagem anel para encerrar pelo menos parcialmente o jogo de engrenagem e rodando com a engrenagem anel, a segunda porção da embreagem de arrasto sendo montada na cobertura da engrenagem anel.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira porção da embreagem de arrasto inclui um flange montado no eixo de entrada e uma placa de eixo que se estende a partir do flange.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a segunda porção da embreagem de arrasto inclui pelo menos uma placa de cobertura que se estende a partir da cobertura da engrenagem anel, a placa de eixo engatando por atrito pelo menos uma placa de cobertura para aplicar a força de arrasto.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a força de arrasto é aproximadamente 10 Nm.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma embreagem de arrasto é carregada por mola para plicar passivamente a força de arrasto no eixo de entrada.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 6,
caracterizado pelo fato de que o jogo de engrenagem é configurado para operar em uma de pelo menos uma primeira razão de engrenagem, uma segunda razão de engrenagem, e uma terceira razão de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos uma quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência, e
em que pelo menos uma embreagem de arrasto é configurada para desacelerar a máquina elétrica durante transições entre as primeira, segunda e terceira razões de engrenagem e entre a primeira direção de fluxo de potência e a segunda direção de fluxo de potência.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 9,
caracterizado pelo fato de que o arranjo de embreagem é um arranjo de embreagem de garras seletivamente acoplado ao jogo de engrenagem para produzir as primeira, segunda e terceira razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e a quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência, e
em que o dispositivo de arranque-gerador em combinação compreende adicionalmente uma placa de came configurada para mudar pelo menos uma embreagem ativa de uma posição desengatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é desacoplada do jogo de engrenagem para uma posição engatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é acoplada ao jogo de engrenagem.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 10,
caracterizado pelo fato de que pelo menos uma embreagem ativa inclui pelo menos uma primeira embreagem, uma segunda embreagem, e uma terceira embreagem, cada uma seletivamente reposicionável entre a posição engatada e a posição desengatada,
em que as primeira, segunda e terceira embreagens são em formato de anel com a segunda embreagem concentricamente arranjada dentro da primeira embreagem quando ambas das primeira e segunda embreagens estão nas posições desengatadas e a terceira embreagem concentricamente arranjada dentro da segunda embreagem quando ambas das segunda e terceira embreagens estão nas posições desengatadas, e
em que a placa de came é no geral em formato de disco com uma primeira face e uma segunda face, a placa de came incluindo uma pluralidade de dentes de came que se estendem a partir da primeira face para engatar e mudar as primeira, segunda e terceira embreagens das posições desengatadas para as posições engatadas.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a placa de came é configurada para ser pivotada em uma faixa de posições angulares, em que, em uma primeira posição angular, pelo menos um primeiro dente de came engata a primeira embreagem e as segunda e terceira embreagens permanecem desengatadas em relação a pelo menos um segundo dente de came e pelo menos um terceiro dente de came, em que, em uma segunda posição angular, pelo menos um segundo dente de came engata a segunda embreagem e as primeira e terceira embreagens permanecem desengatadas em relação a pelo menos um primeiro dente de came e pelo menos um terceiro dente de came, e em que, em uma terceira posição angular, pelo menos um terceiro dente de came engata a terceira embreagem e as primeira e segunda embreagens permanecem desengatadas em relação a pelo menos um primeiro dente de came e pelo menos um segundo dente de came.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos um primeiro dente de came é radialmente e circunferencialmente deslocado em relação a pelo menos um segundo dente de came, e em que pelo menos um segundo dente de came é radialmente e circunferencialmente deslocado em relação a pelo menos um terceiro dente de came.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 13,
caracterizado pelo fato de que a primeira embreagem inclui uma primeira base do anel e pelo menos um primeiro dente de embreagem que se estende a partir da primeira base do anel, a segunda embreagem inclui uma segunda base do anel e pelo menos um segundo dente de embreagem que se estende a partir da segunda base do anel, e a terceira embreagem inclui uma terceira base do anel e pelo menos um terceiro dente de embreagem que se estende a partir da terceira base do anel, e
em que, nas respectivas posições engatadas das primeira, segunda e terceira embreagens, o pelo menos um primeiro dente, o pelo menos um segundo dente, e o pelo menos um terceiro dente são engatados com o jogo de engrenagem.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 14,
caracterizado pelo fato de que o jogo de engrenagem inclui um trem de engrenagem epicíclica composto incluindo um eixo de entrada, engrenagem sol de primeiro estágio e segundo estágio, engrenagens planetas de primeiro estágio e segundo estágio, suportes de primeiro estágio e segundo estágio, e uma engrenagem anel com o suporte planetário de primeiro estágio estriado na engrenagem sol de segundo estágio, e em que as engrenagens planetas de primeiro estágio têm uma contagem de dentes de engrenagem diferente das engrenagens planetas de segundo estágio;
em que, em um modo de partida do propulsor frio, a primeira embreagem fica na posição engatada para apoiar o suporte planetário de segundo estágio e as segunda e terceira embreagens ficam nas posições desengatadas, e, adicionalmente, potência rotacional da máquina elétrica move na primeira direção de fluxo de potência a partir do eixo de entrada, para a engrenagem sol de primeiro estágio, para as engrenagens planetas de primeiro estágio, para o suporte planetário de primeiro estágio, para a engrenagem sol de segundo estágio, para as engrenagens planetas de segundo estágio, e para a engrenagem anel até o propulsor na primeira razão de engrenagem; e
em que, em um modo de partida do propulsor quente, a segunda embreagem fica na posição engatada para apoiar a engrenagem sol de segundo estágio e as primeira e terceira embreagens ficam nas posições desengatadas, e, adicionalmente, a potência rotacional da máquina elétrica move na primeira direção de fluxo de potência a partir do eixo de entrada, para a engrenagem sol de primeiro estágio, para as engrenagens planetas de primeiro estágio, e para a engrenagem anel até o propulsor na segunda razão de engrenagem.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 15,
caracterizado pelo fato de que, em um modo de intensificação, a terceira embreagem fica na posição engatada para acoplar a engrenagem sol de segundo estágio à engrenagem sol de primeiro estágio e as primeira e segunda embreagens ficam nas posições desengatadas, e, adicionalmente, a potência rotacional da máquina elétrica move na primeira direção de fluxo de potência do eixo de entrada, para as engrenagens sol de primeiro estágio e segundo estágio, para as engrenagens planetas de primeiro estágio e segundo estágio, e para a engrenagem anel até o propulsor na terceira razão de engrenagem; e
em que, em um modo de geração, a terceira embreagem fica na posição engatada para acoplar a engrenagem sol de segundo estágio à engrenagem sol de primeiro estágio e as primeira e segunda embreagens ficam nas posições desengatadas, e, adicionalmente, potência rotacional do propulsor move na segunda direção de fluxo de potência a partir da engrenagem anel, para as engrenagens planetas de primeiro estágio e segundo estágio, para as engrenagens sol de primeiro estágio e segundo estágio, e para o eixo de entrada até a máquina elétrica na quarta razão de engrenagem.
Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que cada uma da terceira razão de engrenagem e da quarta razão de engrenagem é uma razão 1:1 através do jogo de engrenagem, e em que a primeira razão de engrenagem é maior que a segunda razão de engrenagem, e a segunda razão de engrenagem é maior que a terceira razão de engrenagem.
Conjunto de trem de acionamento para um veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende:
um propulsor;
uma máquina elétrica;
um jogo de engrenagem configurado para receber entrada rotacional da máquina elétrica e do propulsor e acoplar a máquina elétrica e o propulsor em uma primeira direção de fluxo de potência e uma segunda direção de fluxo de potência, o jogo de engrenagem configurado para operar em uma de pelo menos uma primeira razão de engrenagem, uma segunda razão de engrenagem, ou uma terceira razão de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e pelo menos a terceira razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência;
um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem ativa seletivamente acoplada ao jogo de engrenagem para produzir as primeira, segunda e terceira razões de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e a terceira razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência, em que o arranjo de embreagem inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem de arrasto para aplicar uma força de arrasto no jogo de engrenagem para desacelerar a máquina elétrica; e
uma placa de came configurada para mudar pelo menos uma embreagem ativa de uma posição desengatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é desacoplada do jogo de engrenagem para uma posição engatada na qual pelo menos uma embreagem ativa é acoplada ao jogo de engrenagem.
Conjunto de trem de acionamento de acordo com a reivindicação 18,
caracterizado pelo fato de que o jogo de engrenagem inclui um eixo de entrada que recebe a entrada rotacional da máquina elétrica na primeira direção de fluxo de potência e um elemento de saída que roda com o propulsor, e
em que pelo menos uma embreagem de arrasto inclui uma primeira porção montada no eixo de entrada e uma segunda porção montada para rotação com o elemento de saída que engatam por atrito uma outra para aplicar a força de arrasto.
Conjunto de trem de acionamento de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a força de arrasto é aproximadamente 10 Nm.