BR102020004720A2 - dispositivo de arranque-gerador em combinação para um veículo de trabalho, e, conjunto de trem de acionamento para um veículo de trabalho. - Google Patents

dispositivo de arranque-gerador em combinação para um veículo de trabalho, e, conjunto de trem de acionamento para um veículo de trabalho. Download PDF

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BR102020004720A2
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BR
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clutch
cam
gear
cam plate
magnet
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BR102020004720-5A
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Steven R. Fliearman
Lisa R. Lloyd
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Deere & Company
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Abstract

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 conjunto 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 conjunto de engrenagem é configurado para operar uma primeira, segunda, ou terceira razão de engrenagem na primeira direção de fluxo de potência e uma quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência. Pelo menos uma embreagem é seletivamente acoplada ao conjunto 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. Um conjunto de came magnético é configurado para mudar a pelo menos uma embreagem de uma posição desengatada para uma posição engatada.

Description

DISPOSITIVO DE ARRANQUE-GERADOR EM COMBINAÇÃO PARA UM VEÍCULO DE TRABALHO, E, CONJUNTO DE TREM DE ACIONAMENTO PARA UM VEÍCULO DE TRABALHO. REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[001] Não aplicável.
DECLARAÇÃO DE PESQUISA OU DESENVOLVIMENTO PATROCINADO PELO GOVERNO FEDERAL
[002] Não aplicável.
CAMPO DA DESCRIÇÃO
[003] Esta descrição se refere a sistemas de potência de veículo de trabalho, incluindo arranjos para dar partida no equipamento de potência mecânica e gerar energia elétrica a partir da mesma.
FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO
[004] 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 para grandes motores diesel comuns em máquinas de trabalho pesado.
[005] Veículos de trabalho incluem adicionalmente subsistemas que exigem energia elétrica. Para alimentar 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 energia elétrica, inúmeros diferentes componentes e dispositivos são tipicamente exigidos, por meio disso levantando problemas com relação ao tamanho, custo e complexidade.
SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO
[006] Esta descrição provê um dispositivo de arranque do propulsor e gerador de energia 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.
[007] Em um aspecto, a descrição provê um dispositivo de arranque-gerador em combinação para um veículo de trabalho tendo um propulsor. O dispositivo de arranque-gerador inclui uma máquina elétrica e um conjunto 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 conjunto de engrenagem é configurado para operar em uma dentre 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 uma quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência. O dispositivo de arranque-gerador inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada ao conjunto 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. O dispositivo de arranque-gerador inclui adicionalmente um conjunto de came magnético configurado para mudar a pelo menos uma embreagem de uma posição desengatada na qual a pelo menos uma embreagem é desacoplada do conjunto de engrenagem para uma posição engatada na qual a pelo menos uma embreagem é acoplada ao conjunto de engrenagem.
[008] Em um outro aspecto, a descrição provê um conjunto de trem de acionamento para um veículo de trabalho. O conjunto de trem de acionamento inclui um propulsor; uma máquina elétrica; e um conjunto 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 conjunto de engrenagem é configurado para operar em uma dentre 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 trem de acionamento inclui adicionalmente pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada ao conjunto 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. O trem de acionamento inclui adicionalmente um conjunto de came magnético configurado para mudar a pelo menos uma embreagem de uma posição desengatada na qual a pelo menos uma embreagem é desacoplada do conjunto de engrenagem para uma posição engatada na qual a pelo menos uma embreagem é acoplada ao conjunto de engrenagem.
[009] 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
[0010] A Figura 1 é uma vista lateral esquemática de um veículo de trabalho exemplificativo na forma de um trator agrícola no qual o dispositivo de arranque-gerador integrado descrito pode ser usado;
a Figura 2 é uma vista isométrica parcial simplificada de um propulsor do veículo de trabalho da Figura 1 mostrando uma localização de montagem exemplificativa para um dispositivo de arranque-gerador exemplificativo;
a Figura 3 é um diagrama esquemático de uma porção de um arranjo de transferência de potência do veículo de trabalho da Figura 1 tendo um dispositivo de arranque-gerador exemplificativo;
a Figura 4 é uma vista seccional transversal do conjunto de transmissão de potência do dispositivo de arranque-gerador do exemplo que pode ser implementado no veículo de trabalho da Figura 1;
a Figura 5 é uma vista isométrica do arranjo de embreagem que pode ser incorporado no conjunto de transmissão de potência da Figura 4 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a Figura 6 é uma outra vista isométrica de porções do arranjo de embreagem da Figura 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a Figura 7 é uma outra vista isométricas de porções do arranjo de embreagem da Figura 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a Figura 8 é uma vista isométrica da placa de came de conjunto de acionador do arranjo de embreagem da Figura 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
a Figura 9 é um anel espaçador do conjunto de acionador do arranjo de embreagem da Figura 5 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo;
as Figuras 10A-10C são vistas do conjunto de transmissão de potência da Figura 4 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo durante um modo de partida do propulsor frio;
as Figuras 11A-11C são vistas do conjunto de transmissão de potência da Figura 4 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo durante um modo de partida do propulsor quente;
as Figuras 12A-12C são vistas do conjunto de transmissão de potência da Figura 4 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo durante um modo de intensificação do propulsor; e
a Figura 13 é uma vista seccional transversal do conjunto de transmissão de potência da Figura 4 para o dispositivo de arranque-gerador do exemplo durante um modo de geração.
[0011] Símbolos de referência iguais nos diversos desenhos indicam elementos iguais.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0012] A seguir são descritas uma ou mais modalidades exemplificativas do dispositivo de arranque-gerador descrito, como mostrado nas figuras anexas dos desenhos resumidamente descritos aqui. Diversas modificações nas modalidades exemplificativas podem ser contempladas por um versado na técnica.
[0013] 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 dentre” indicam configurações ou arranjos que potencialmente incluem elementos individuais da lista, ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, “pelo menos um dentre 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).
[0014] 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.
[0015] 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 diversos 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 energia elétrica é usado para iniciar a partida do propulsor e inicializar 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 energia elétrica pode prover uma intensificação a um propulsor operante.
[0016] 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 alimentar 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”.
[0017] 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.
[0018] O seguinte descreve uma ou mais implementações exemplificativas 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 energia 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 energia 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 energia 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.
[0019] 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 conjunto de engrenagem que acopla diretamente a um eixo de saída do motor. O conjunto de engrenagem pode assumir qualquer uma das diversas formas incluindo arranjos com engrenagens frontais engrenadas ou outras engrenagens bem como arranjos com uma ou mais conjuntos 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 energia 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 energia elétrica do sistema.
[0020] 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 exemplificativo, o conjunto de transmissão pode incluir um ou mais componentes de engate passivos ou ativos que engatam ou desengatam para realizar transmissão de potência através de um trajeto 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 conjunto 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.
[0021] Em um exemplo, o arranque-gerador em combinação pode incluir adicionalmente arranjo de embreagem com primeira, segunda e terceira embreagens que são atuadas com um cam conjunto de acionador. Em um exemplo, uma ou mais das embreagens podem ter ímãs que interagem com ímãs correspondentes em uma placa de came do conjunto de acionador de came com base na posição angular da placa de came. Desta maneira, as embreagens são axialmente mudadas entre posições engatada e desengatada para modificar o fluxo de potência no conjunto de transmissão de potência.
[0022] Cada implementação será discutida em maiores detalhess a seguir.
[0023] Referindo-se aos desenhos, um sistema de potência de veículo de trabalho exemplificativo 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 Figura 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, diversos manches, 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 energia elétrica a diversos 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 energia elétrica da bateria 140 em potência mecânica para acionar o propulsor 120 em uma primeira razão de engrenagem correspondente 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 energia elétrica da bateria 140 em potência mecânica para acionar o propulsor 120 em uma segunda razão de engrenagem correspondente 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 energia elétrica da bateria 140 em potência mecânica em uma terceira razão de engrenagem correspondente a uma velocidade relativamente baixa para acionar o propulsor 120 para uma intensificação do propulsor. Em um quarto modo (ou de geração), o dispositivo de arranque-gerador 130 converte potência mecânica em uma quarta (ou a terceira) razão de engrenagem do propulsor 120 em energia 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 diversos 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 diversos 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 diversos 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 diversas 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 diversos outros sistemas ou dispositivos do veículo de trabalho 100. Por exemplo, o controlador 150 pode ficar em comunicação eletrônica ou hidráulica com diversos acionadores, sensores, e outros dispositivos dentro (ou fora) do veículo de trabalho 100, incluindo diversos 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 diversas 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 diversos sistemas de veículo, particularmente aspectos do dispositivo de arranque-gerador 130. O sistema hidráulico 152 pode incluir adicionalmente diversas 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 mais detalhadamente 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 acionadores 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 122 ou outro elemento de transferência de potência do propulsor 120, tal como um eixo de acionamento auxiliar. O conjunto de transmissão de potência 132 pode incluir um ou mais conjuntos de engrenagem em diversas 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 Figura 2, que representa uma vista isométrica parcial simplificada de uma localização de montagem exemplificativa 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 diversas 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, um eixo de manivela 122 como introduzido na Figura 1).
[0032] Referência é adicionalmente feita à Figura 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 Figuras 2 e 3 representam uma configuração exemplificativa 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 Figura 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 maiores detalhes 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 conjunto 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 Figura 4 representa uma vista seccional transversal 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 uma porção rotacionável do alojamento 304 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. O alojamento 302 inclui adicionalmente uma porção estacionária do alojamento 306 que suporta o alojamento 302, particularmente a porção rotacionável do alojamento 304, no propulsor 120. Embora não mostrado, a porção estacionária do alojamento 306 pode incluir um ou mais (por exemplo, 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 Figura 4).
[0037] Como mostrado, o conjunto de transmissão de potência 132 pode ser considerado uma unidade com o alojamento anular 302 configurado para alojar diversos componentes do conjunto de transmissão de potência 132. Na vista da Figura 4, um primeiro lado 308 do conjunto de transmissão de potência 132 é orientado para a máquina elétrica 134, e um segundo lado 311 do conjunto de transmissão de potência 132 é orientado para o propulsor 120. Em um exemplo, a porção estacionária do alojamento 306 é posicionada em relação à porção rotacionável do alojamento 304 em mancais 307 que permitam rotação relativa durante operação.
[0038] No primeiro lado 308, o conjunto de transmissão de potência 132 inclui um eixo de entrada 310 que é rotacionalmente acoplado à máquina elétrica 134. Em alguns exemplos e como mostrado, o eixo de entrada 310 pode ser diretamente conectado ao elemento de transferência de potência 135 descrito anteriormente com referência às Figuras 1 e 2 com parafusos ou outros mecanismos; 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 um conjunto de engrenagem planetária 320. Como descrito a seguir, o conjunto de engrenagem planetária 320 é um conjunto 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 do conjunto de engrenagem planetária 320. Embora uma configuração exemplificativa do conjunto de engrenagem planetária 320 seja descrita a seguir, outras modalidades podem ter diferentes configurações.
[0040] O conjunto 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 planetárias de primeiro estágio 324 que circunscrevem a engrenagem sol de primeiro estágio 322. Em um exemplo, as engrenagens planetárias de primeiro estágio 324 incluem uma única fileira circunferencial de uma ou mais engrenagens planetárias, embora outras modalidades possam incluir fileiras radialmente empilhadas, cada qual com um número ímpar de engrenagens planetárias na direção radial.
[0041] As engrenagens planetárias 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 planetárias 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 qual das engrenagens planetárias de primeiro estágio 324, e o suporte planetário de primeiro estágio 326 permite que a série de engrenagens planetárias de primeiro estágio 324 rode coletivamente em torno da engrenagem sol de primeiro estágio 322.
[0042] O conjunto de engrenagem 320 inclui adicionalmente uma engrenagem anel 332 que circunscreve a engrenagem sol de primeiro estágio 322 e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 324. A engrenagem anel 332 inclui dentes radialmente interiores que engatam os dentes das engrenagens planetárias de primeiro estágio 324. Como tal, engrenagens planetárias 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 o conjunto de engrenagem 320 dentro do alojamento 302.
[0043] Como mostrado, a engrenagem anel 332 é fixamente arranjada no interior da porção rotacionável do alojamento 304, que, como aqui notado, é posicionado em mancais 307 para rodar em relação à porção estacionária do alojamento 306. Com relação à conjunto de engrenagem planetária 320, a porção rotacionável do alojamento 304 e/ou engrenagem anel 332 pode funcionar como o elemento de transferência de potência 133 relativo ao propulsor 120. Neste exemplo, a porção rotacionável do alojamento 304 inclui inúmeros encastelamentos (não mostrada) que se estendem axialmente em torno da circunferência da face axial que fica voltada para o propulsor 120. Os encastelamentos engatam e fixam rotacionalmente a engrenagem anel 332 no eixo de manivela 122 do propulsor 120. A engrenagem anel 332 e/ou porção rotacionável do alojamento 304 podem ser considerados elementos de saída e/ou entrada do conjunto de transmissão de potência 132 para receber entrada rotacional em ambas as direções de fluxo de potência.
[0044] O conjunto 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 tem um engate canelado com, ou é de outra forma fixo à engrenagem sol de segundo estágio 340 próximo à segunda extremidade 344. Adicionalmente, a engrenagem sol de segundo estágio 340 pode incluir uma série de caneluras que engrenam com uma série de engrenagens planetárias de segundo estágio 346. As engrenagens planetárias 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 planetárias de segundo estágio 346 são posicionadas para adicionalmente engatar com a engrenagem anel 332. As engrenagens planetárias 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 planetária 346 rode em relação ao suporte planetário 348 em torno do respectivo eixo de rodas. Como tal, as engrenagens planetárias de segundo estágio 346 são posicionadas entre, e engatam cada qual de, a engrenagem sol de segundo estágio 340 e a engrenagem anel 332. Cada engrenagem planetária de segundo estágio 346 tem o mesmo ou um diferente número de dentes em relação a uma engrenagem planetária de primeiro estágio correspondente 324.
[0045] Como será descrito agora mais detalhadamente, o conjunto de transmissão de potência 132 inclui adicionalmente um arranjo de embreagem 360 configurado para seletivamente engatar e desengatar diversos componentes do conjunto de engrenagem planetária 320 para modificar o fluxo de potência através do conjunto de transmissão de potência 132, por exemplo, de acordo com os modos aqui introduzidos.
[0046] No geral, o arranjo de embreagem 360 inclui um conjunto de acionador (ou came) 380, uma primeira embreagem (ou baixa) 410, uma segunda embreagem (ou média) 430, e uma terceira embreagem (ou alta) 450. Como descrito a seguir, cada embreagem 410, 430, 450 pode ser seletivamente mudada entre uma posição engatada e uma posição desengatada pelo conjunto de acionador 380. Como tal, as embreagens 410, 430, 450 podem ser considerados embreagens de “mudança” que são ativamente acionadas para modificar o fluxo de potência no conjunto de transmissão de potência 132. Na vista da Figura 4, nenhuma das embreagens 410, 430, 450 está engatada.
[0047] Como mostrado esquematicamente, o conjunto de engrenagem 320 inclui inúmeros elementos de engate 470, 472, 474 que permitem interação entre diversos componentes do conjunto de engrenagem 320 e as embreagens 410, 430, 450. No geral, os elementos de engate 470, 472, 474 são configurados como fendas, travas, ou bolsas que interagem com as embreagens 410, 430, 450, como descrito a seguir. Em alguns exemplos, um ou mais dos elementos de engate 470, 472, 474 podem ser bidirecionais com duas paredes anguladas ou duas paredes perpendiculares; ou um ou mais dos elementos de engate 470, 472, 474 podem ser projetados tendo uma única orientação, por exemplo, tendo uma parede angulada opondo a uma parede perpendicular.
[0048] Os primeiros elementos de engate 470 podem ser na forma de uma ou mais fendas ou trava no suporte planetário de segundo estágio 348. Os primeiros elementos de engate 470 operam para receber uma porção da embreagem baixa 410, como discutido a seguir, para travar o suporte planetário de segundo estágio 348 em uma porção estacionária do alojamento 306, isto é, apoiar o suporte planetário de segundo estágio 348 e impedir rotação.
[0049] Os segundos elementos de engate 472 podem ser na forma de uma ou mais fendas ou trava na engrenagem sol de segundo estágio 340. Os segundos elementos de engate 472 operam para receber uma porção da embreagem média 430, como discutido a seguir, para travar a engrenagem sol de segundo estágio 340 na porção estacionária do alojamento 306, isto é, apoiar a engrenagem sol de segundo estágio 340 e impedir rotação.
[0050] Os terceiros elementos de engate 474 são configurados para seletivamente acoplar e desacoplar o suporte planetário de segundo estágio 348 da engrenagem anel 332. Em um exemplo, os terceiros elementos de engate 474 incluem um ou mais elementos de mudança ou deslizamento que são reposicionáveis entre uma primeira posição que permite rotação independente do suporte planetário de segundo estágio 348 em relação à engrenagem anel 332 (e a porção rotacionável do alojamento 304), e uma segunda posição que conecta o suporte planetário de segundo estágio 348 para rotação mútua com a engrenagem anel 332 (e porção rotacionável do alojamento 304). Como discutido em maiores detalhes a seguir, a atuação da embreagem alta 450 para a posição engatada muda os terceiros elementos de engate 474 para a segunda posição de maneira tal que o suporte planetário de segundo estágio 348 fique travado na engrenagem anel 332. À medida que a embreagem alta 450 é retornada para a posição desengatada, os terceiros elementos de engate 474 retornam para a primeira posição (por exemplo, com uma mola) de maneira tal que o suporte planetário de segundo estágio 348 fique desacoplado da engrenagem anel 332 e da porção rotacionável do alojamento 304.
[0051] Referência é feita agora às Figuras 5-9, que são vistas isométricas de diversos aspectos do arranjo de embreagem 360 removido do conjunto de transmissão de potência 132. Em particular, a Figura 5 é uma vista isométrica do lado do propulsor do arranjo de embreagem 360, particularmente representando a embreagem baixa 410, embreagem média 430, e embreagem alta 450; a Figura 6 é uma vista isométrica do lado do propulsor da embreagem alta 450 e do conjunto de acionador 380; a Figura 7 é uma vista isométrica do lado da máquina elétrica da embreagem média 430 e embreagem baixa 410; a Figura 8 é uma vista isométrica do lado da máquina elétrica de uma placa de came 382 do conjunto de acionador 380; e a Figura 9 é uma vista isométrica do lado da máquina elétrica do anel espaçador 400 do conjunto de acionador 380. Interação e operação de arranjo de embreagem 360 serão descritas a seguir em maiores detalhes a seguir após uma introdução de cada elemento estrutural.
[0052] Como mais bem mostrado nas Figuras 5 e 7, a embreagem baixa 410 é no geral uma estrutura tipo disco ou anel definida por uma superfície circunferencial interna 412, uma superfície circunferencial externa 414, uma primeira face (ou lado da máquina elétrica) 416, e uma segunda face (ou lado do propulsor) 418. A superfície circunferencial interna 412 inclui uma série de caneluras 413 para definir uma abertura 415 que funciona para acomodar o eixo de entrada 310, supradiscutido, e montar a embreagem baixa 410 em um fuso ou flange 309 (Figura 10B) da porção estacionária do alojamento 306. Como descrito a seguir, a embreagem baixa 410 é configurada para mover axialmente entre as posições engatada e desengatada e permanecer estacionária nas orientações circunferencial (ou de pivotagem) e radial. A superfície circunferencial externa 414 pode incluir adicionalmente uma lacuna 417 que acomoda uma porção do anel espaçador 400, como descrito a seguir. Em um exemplo, a embreagem baixa 410 é formada com um material ferroso, ferromagnético, ou outro material que interage com campos magnéticos como discutido em maiores detalhes a seguir.
[0053] A embreagem baixa 410 inclui adicionalmente um ou mais dentes 420 arranjados na segunda face 418. Em um exemplo, a embreagem baixa 410 inclui quatro dentes de embreagem baixa 420 que se estendem em uma direção axial em posições circunferencial e radial designadas. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os dentes de embreagem baixa 420 são configurados para interagir com os elementos de engate 470 no suporte planetário de segundo estágio 348 na posição engatada. Os dentes de embreagem baixa 420 podem ter paredes laterais cônicas ou anguladas para facilitar o engate e desengate com os elementos de engate 470. Com efeito, os dentes de embreagem baixa 420 permitem a operação da embreagem baixa 410 como uma “embreagem cão”.
[0054] A embreagem baixa 410 inclui adicionalmente um ou mais ímãs 422 arranjados na primeira face 416. Em um exemplo, os ímãs de embreagem baixa 422 inclui quatro ímãs de embreagem baixa 422 em posições circunferencial e radial designadas. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os ímãs de embreagem baixa 422 interagem com o conjunto de acionador 380 para reposicionar a embreagem baixa 410 entre as posições engatada e desengatada. Os ímãs de embreagem baixa 422 podem ser qualquer tipo de ímã permanente e podem ter qualquer arranjo adequado.
[0055] Como mais bem mostrado nas Figuras 5 e 7, a embreagem média 430 é no geral uma estrutura tipo disco ou anel definida por uma superfície circunferencial interna 432, uma superfície circunferencial externa 434, uma primeira face (ou lado da máquina elétrica) 436, e uma segunda face (ou lado do propulsor) 438. Em um exemplo, a embreagem média 430 é formada com um material ferroso, ferromagnético, ou outro material que interage com campos magnéticos como discutido em maiores detalhes a seguir. A superfície circunferencial interna 432 define um orifício 433 que acomoda o eixo de entrada 310, supradiscutido. Uma ou mais abas 435 se estendem a partir da superfície circunferencial externa 434. No geral, a embreagem média 430 é posicionada radialmente dentro da abertura 415 da embreagem baixa 410,e as abas 435 provêm elementos para montar a embreagem média 430 no fuso 309 da porção estacionária do alojamento 306. Como descrito a seguir, a embreagem média 430 é configurada para mover axialmente entre as posições engatada e desengatada e permanecer estacionária nas orientações circunferencial (ou de pivotagem) e radial.
[0056] A embreagem média 430 inclui adicionalmente um ou mais dentes 440 arranjados na segunda face 438. Em um exemplo, os dentes de embreagem média 440 incluem três dentes de embreagem média 440 que se estendem em uma direção axial em posições circunferencial e radial designadas. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os dentes de embreagem média 440 são configurados para interagir com os elementos de engate 472 na engrenagem sol de segundo estágio 340 na posição engatada. Os dentes de embreagem média 440 podem ter paredes laterais cônicas ou anguladas para facilitar o engate e desengate com os elementos de engate 472. Com efeito, os dentes de embreagem média 440 permitem a operação da embreagem média 430 como uma “embreagem cão”.
[0057] A embreagem média 430 inclui adicionalmente um ou mais ímãs 442 arranjados na primeira face 436. Em um exemplo, os ímãs de embreagem média 442 incluem quatro ímãs de embreagem média 442 em posições circunferencial e radial designadas. Em um exemplo, os ímãs de embreagem média 442 são radialmente alinhados com os ímãs de embreagem baixa 422 nas posições desengatadas, embora os ímãs 422, 442 possam ser desalinhados em outros exemplos. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os ímãs de embreagem média 442 interagem com o conjunto de acionador 380 para reposicionar a embreagem média 430 entre as posições engatada e desengatada. Os ímãs de embreagem média 442 podem ser qualquer tipo de ímã permanente e podem ter qualquer arranjo adequado.
[0058] Como mais bem mostrado na Figura 6, a embreagem alta 450 é no geral formada por uma estrutura tipo anel definida por uma parede circunferencial interna 452, uma parede circunferencial externa 454, uma primeira face (ou lado da máquina elétrica) 456, e uma segunda face (ou lado do propulsor) 458. A embreagem alta 450 inclui uma série de dentes 460 que se estendem em uma direção axial em torno da circunferência da segunda face 458. Como aqui notado, os dentes de embreagem alta 460 são configurados para engatar com os elementos de engate 474 quando a embreagem alta 450 está na posição engatada. Os dentes de embreagem alta 460 podem ter paredes laterais cônicas ou anguladas para facilitar o engate e desengate com os elementos de engate 474. Com efeito, os dentes de embreagem alta 460 permitem a operação da embreagem alta 450 como uma “embreagem cão”.
[0059] A embreagem alta 450 é anular e dimensionada para acomodar pelo menos porções da embreagem baixa 410, a embreagem média 430, e o conjunto de acionador 380. Como mais bem mostrado pela Figura 4, a embreagem alta 450 inclui adicionalmente um flange interno 462 que se estende radialmente em torno da parede circunferencial interna 452 em uma posição próxima à primeira face 456 e um flange externo 464 que se estende radialmente em torno da parede circunferencial externa 454 próximo à segunda face 458. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os flanges 462, 464 funcionam para interagir com o conjunto de acionador 380 para reposicionar a embreagem alta 450 entre a posição engatada e a posição desengatada.
[0060] Como aqui introduzido, o conjunto de acionador 380 funciona para acionar as embreagens 410, 430, 450 entre as posições engatada e desengatada a fim de modificar o fluxo de potência no conjunto de engrenagem 320 de acordo com os modos para definir as diversas razões de engrenagem e direções de fluxo. Em um exemplo, o conjunto de acionador 380 inclui uma placa de came 382 e um anel espaçador 400.
[0061] Como mais bem mostrado nas Figuras 6 e 8, a placa de came 382 é no geral em formato de disco e definida por uma parede circunferencial interna 384, uma parede circunferencial externa 385, uma primeira face (ou lado da máquina elétrica) 386, e uma segunda face (ou lado do propulsor) 387. A parede circunferencial interna 384 define um orifício 388 que acomoda o eixo de entrada 310. A placa de came 382 adicionalmente define um par de arcos de montagem 389 que funcionam para montar a placa de came 382 no fuso ou flange 309 da porção estacionária do alojamento 306. A placa de came 382 também define uma abertura 383 ao longo da parede circunferencial externa 385.
[0062] A placa de came 382 inclui adicionalmente um ou mais dentes 390 arranjados na segunda face 387. Em um exemplo, a placa de came 382 inclui três dentes de came 390 que se estendem em uma direção axial em posições circunferencial e radial designadas a partir da segunda face 387. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os dentes de came 390 são configurados para interagir com o anel espaçador 400. Os dentes de came 390 podem ter paredes laterais cônicas ou anguladas para facilitar o engate e desengate com o anel espaçador 400, como descrito a seguir.
[0063] A placa de came 382 inclui adicionalmente um ou mais flanges de atuação de came 391 arranjados na primeira face 386. Em um exemplo, os flanges de atuação de came 391 incluem dois flanges de atuação de came 391 que se estendem em uma direção axial em posições circunferencial e radial designadas a partir da segunda face 387. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os dois flanges de atuação de came 391 são configurados para formar uma porção de um acionador de came 392 que opera para reposicionar com a placa de came 382.
[0064] Como mais bem mostrado na Figura 4, um ou mais dos flanges de atuação de came 391 se estendem a partir da primeira face 386 e terminam com um pistão 393 dentro de um canal 394 definido na porção estacionária do alojamento 306. O pistão 393 pode ser reposicionado dentro do canal 394 por qualquer mecanismo adequado, incluindo um sistema hidráulico, sistema elétrico ou sistema mecânico, com base em comandos do controlador 150. Como descrito em maiores detalhes a seguir, a placa de came 382 pode ser pivotada em uma faixa de posições, por exemplo, aproximadamente 30°, para reposicionar a placa de came 382 e dessa forma reposicionar as embreagens 410, 430, 450, por meio disso modificando o fluxo de potência no conjunto de engrenagem 320.
[0065] De volta particularmente à Figura 6, a placa de came 382 inclui adicionalmente um ou mais primeiros ímãs de came 396 e um ou mais segundos ímãs de came 398 arranjados na segunda face 387. Em um exemplo, os primeiros ímãs de came 396 incluem quatro primeiros ímãs de came 396 em posições circunferencial e radial designadas. Os primeiros ímãs de came 396 da placa de came 382 têm posições radiais e espaçamento circunferencial correspondentes aos ímãs de embreagem baixa 422 da embreagem baixa 410. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os primeiros ímãs de came 396 interagem para reposicionar a embreagem baixa 410 entre as posições engatada e desengatada. Em um exemplo, os segundos ímãs 398 incluem quatro segundos ímãs 398 em posições circunferencial e radial designadas. Os segundos ímãs de came 398 da placa de came 382 têm posições radiais e espaçamento circunferencial correspondentes aos ímãs de embreagem média 442 da embreagem média 430. Como descrito em maiores detalhes a seguir, os segundos ímãs 398 interagem para reposicionar a embreagem média 430 entre as posições engatada e desengatada.
[0066] Como aqui notado, o conjunto de acionador 380 inclui adicionalmente o anel espaçador 400 que coopera com a placa de came 382 para facilitar o reposicionamento das embreagens 410, 430, 450. O anel espaçador 400 é mais claramente representado na Figura 9 e inclui uma superfície circunferencial interna 402, uma superfície circunferencial externa 403, uma primeira face (ou lado da máquina elétrica) 404, e uma segunda face (ou lado do propulsor) 405. O anel espaçador 400 inclui adicionalmente uma ou mais cavidades 406 que são espaçadas ao longo da circunferência da segunda face 405, e pelo menos um flange 408 que se estende axialmente a partir da segunda face 405. Em uma modalidade, o flange 408 pode ser acomodado pela abertura 383 na placa de came 382 e pela abertura 415 da embreagem baixa 410 para manter a posição circunferencial do anel espaçador 400.
[0067] Como mais bem mostrado na Figura 4, o anel espaçador 400 geralmente tem um diâmetro aproximadamente igual ao da placa de came 382 e é posicionado próximo à primeira face 386 da placa de came 382. Como a placa de came 382, o anel espaçador 400 é posicionado dentro da embreagem alta 450. Em um exemplo, a primeira face 404 do anel espaçador 400 se apoia no flange interno 462 da embreagem alta 450.
[0068] Como aqui introduzido, o conjunto de engrenagem 320 e arranjo de embreagem 360 são geralmente acomodados no alojamento 302. Em um exemplo, a porção rotacionável do alojamento 304 pode ter seções 480, 482, 484 que suportam diferentes porções do conjunto de engrenagem 320 e do arranjo de embreagem 360. Em particular, a primeira seção 480 é posicionada na extremidade do lado do propulsor da porção rotacionável do alojamento 304, próxima aos encastelamentos; tem uma primeira diâmetro, que é no geral maior que os diâmetros correspondentes das segunda e terceira seções 482, 484; e suporta a engrenagem anel 332. Em particular, a engrenagem anel 332 pode se apoiar em um degrau 481 que define a transição entre as primeira e segunda seções 480, 482. A segunda seção 482 tem um segundo diâmetro, que é maior que o diâmetro correspondente da terceira seção 484, e circunscreve porções do suporte planetário de segundo estágio 348 e as embreagens 410, 430, 450. Em particular, uma mola 486 pode ser posicionada entre o flange externo 464 da embreagem alta 450 e um degrau 483 que define a transição entre o segundo e terceiro seções 482, 484. A mola 486 é comprimida e expandida com base na interação da placa de came 382 e do anel espaçador 400, como discutido a seguir.
[0069] Como aqui introduzido, a terceira seção 484 é dimensionada para acomodar o conjunto de acionador 380, incluindo a placa de came 382 e o anel espaçador 400. Em uma modalidade, o flange interno 462 da embreagem alta 450 se apoia em um parede interior radial 485 que define a extremidade do lado do motor elétrico da porção rotacionável do alojamento 304. Uma parede axial interna 487 se estende a partir da parede interior radial 485 e define a superfície suportada nos mancais 307 que permite rotação em relação à porção estacionária do alojamento 306.
[0070] Durante operação, o conjunto de acionador 380 funciona para reposicionar as embreagens 410, 430, 450 em relação à conjunto de engrenagem planetária 320 a fim de ciclar o conjunto de transmissão de potência 132 através das razões de engrenagem do modo de partida do propulsor frio, modo de partida do propulsor quente, modo de intensificação, e modo de geração. As interações do conjunto de acionador 380, embreagens 410, 430, 450, e conjunto de engrenagem 320 são descritas em maiores detalhes a seguir com referência às Figuras 10A-10C, 11A-11C, 12A-12C, e 13.
[0071] Referência é inicialmente feita às Figuras 10A-10C, que são vistas do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de partida do propulsor frio. A Figura 10A é uma vista seccional transversal parcial (isto é, através de um plano radial-axial) de porções do conjunto de transferência de potência 132 anotada com setas de fluxo de potência; a Figura 10B é uma vista seccional transversal do lado da máquina elétrica (isto é, através de um plano circunferencial-radial) do conjunto de transferência de potência 132; e a Figura 10C é uma vista seccional transversal do lado do propulsor (isto é, através de um plano circunferencial-radial) do conjunto de transferência de potência 132.
[0072] Nas Figuras 10A-10C, a placa de came 382 foi mudada pelo acionador de came 392 para uma primeira posição angular. Por exemplo, a Figura 10B representa a posição do flange de atuação de came 391 no canal 394 da porção estacionária do alojamento 306. A vista da Figura 10B também representa esquematicamente a posição dos dentes de came 390 em relação às cavidades 406 do anel espaçador 400. Especificamente, os dentes de came 390 são deslocados em relação às cavidades 406 do anel espaçador 400, por meio disso resultando nos dentes de came 390 engatando a segunda face 405 do anel espaçador 400. Como mostrado na Figura 10A, isto resulta na primeira face 386 da placa de came 382 sendo separada da segunda face 405 do anel espaçador 400, isto é, com efeito empurrando o anel espaçador 400 para fora da placa de came 382. À medida que a placa de came 382 mantém a separação do anel espaçador 400, a primeira face 404 do anel espaçador 400 faz pressão contra o flange interno 462 da embreagem alta 450, por meio disso forçando a compressão da mola 486 entre o flange externo 464 da embreagem alta 450 e mantendo a posição desengatada da embreagem alta 450.
[0073] Referência é especificamente feita à Figura 10C, que representa esquematicamente as posições relativas dos ímãs 396, 398 da placa de came 382, dos ímãs 422 da embreagem baixa 410 e dos ímãs 442 da embreagem média 430 quando a placa de came 382 está na primeira posição angular. Nesta posição, os primeiros ímãs de came 396 ficam alinhados com os ímãs de embreagem baixa 422 (tanto axialmente quanto com relação aos polos), e a força de repulsão mútua resultante gerada pelos ímãs 396, 422 funciona para empurrar a embreagem baixa 410 para fora da placa de came 382. Em particular, esta força reposiciona axialmente a embreagem baixa 410 da posição desengatada para a posição engatada.
[0074] Como também mostrado na Figura 10C, os segundos ímãs de came 398 da placa de came 382 são deslocados em relação aos ímãs 442 da embreagem média 430. Em decorrência disso, a embreagem média 430 é magneticamente atraída para os segundos ímãs de came 398 na placa de came 382, por meio disso mantendo a embreagem média 430 na posição desengatada.
[0075] Como tal, com a placa de came 382 na primeira posição angular, a embreagem baixa 410 fica na posição engatada, a embreagem média 430 fica na posição desengatada, e a embreagem alta 450 fica na posição desengatada, como é refletido na Figura 10A. Como previamente notado, a embreagem baixa 410 engata os elementos de engate 470 para apoiar o suporte planetário de segundo estágio 348. Como será agora descrito, esta configuração permite a operação no modo de partida do propulsor frio.
[0076] No modo de partida do propulsor frio, a placa de came 382 foi pivotada ou mantida na primeira posição angular com base em comandos do controlador 150, como previamente discutido. 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 Figura 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 planetárias de primeiro estágio 324. As engrenagens planetárias de primeiro estágio 324 acionam o suporte planetário de primeiro estágio 326, que, como notado anteriormente, é canelado 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 planetárias de segundo estágio 346. Como aqui notado, o suporte planetário de segundo estágio 348 é apoiado pela embreagem baixa 410. Como tal, rotação das engrenagens planetárias de segundo estágio 346 opera para acionar a engrenagem anel 332. Uma vez que o número de engrenagens planetárias de segundo estágio 346 no trajeto de fluxo de potência é um número ímpar (por exemplo, 1), as engrenagens planetárias de segundo estágio 346 acionam a engrenagem anel 332 na direção oposta (por exemplo, a segunda direção horária D2) em relação à engrenagem sol de segundo estágio 340 que roda na primeira direção horária D1. Como aqui notado, a engrenagem anel 332 funciona como parte do 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.
[0077] 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.
[0078] Referência é feita agora às Figuras 11A-11C, que são vistas do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de partida do propulsor quente. A Figura 11A é uma vista seccional transversal parcial (isto é, através de um plano radial-axial) de porções do conjunto de transferência de potência 132 anotada com setas de fluxo de potência; a Figura 11B é uma vista seccional transversal do lado da máquina elétrica (isto é, através de um plano circunferencial-radial) do conjunto de transferência de potência 132; e a Figura 11C é uma vista seccional transversal do lado do propulsor (isto é, através de um plano circunferencial-radial) do conjunto de transferência de potência 132.
[0079] Nas Figuras 11A-11C, a placa de came 382 foi mudada pelo acionador de came 392 para a segunda posição angular. Por exemplo, a Figura 11B representa a posição do flange de atuação de came 391 no canal 394 da porção estacionária do alojamento 306. A vista da Figura 11B também representa esquematicamente a posição dos dentes de came 390 em relação às cavidades 406 do anel espaçador 400. Especificamente, os dentes de came 390 são deslocados em relação às cavidades 406 do anel espaçador 400, por meio disso resultando nos dentes de came 390 engatando a segunda face 405 do anel espaçador 400. Como mostrado na Figura 11A, isto resulta na primeira face 386 da placa de came 382 sendo separada da segunda face 405 do anel espaçador 400, isto é, com efeito empurrando o anel espaçador 400 para fora da placa de came 382. À medida que a placa de came 382 mantém a separação do anel espaçador 400, a primeira face 404 do anel espaçador 400 faz pressão contra o flange interno 462 da embreagem alta 450, por meio disso forçando a compressão da mola 486 entre o flange externo 464 da embreagem alta 450 e mantendo a posição desengatada da embreagem alta 450.
[0080] Referência é especificamente feita à Figura 11C, que representa esquematicamente as posições relativas dos ímãs 396, 398 da placa de came 382, dos ímãs 422 da embreagem baixa 410 e dos ímãs 442 da embreagem média 430 quando a placa de came 382 está na segunda posição angular. Nesta posição, os segundos ímãs de came 398 ficam alinhados com os ímãs de embreagem média 442 (tanto axialmente quanto com relação aos polos), e a força de repulsão mútua resultante gerada pelos ímãs 398, 442 funciona para empurrar a embreagem média 430 para fora da placa de came 382. Em particular, esta força reposiciona axialmente a embreagem média 430 da posição desengatada para a posição engatada.
[0081] Como também mostrado na Figura 11C, os primeiros ímãs de came 396 da placa de came 382 são deslocados em relação aos ímãs 422 da embreagem baixa 410. Em decorrência disso, a embreagem baixa 410 é magneticamente atraída para os primeiros ímãs de came 396 na placa de came 382, por meio disso posicionando ou mantendo a embreagem baixa 410 na posição desengatada.
[0082] Como tal, com a placa de came 382 na segunda posição angular, a embreagem média 430 fica na posição engatada, a embreagem baixa 410 fica na posição desengatada, e a embreagem alta 450 fica na posição desengatada, como é refletido na Figura 11A. Como previamente notado, a embreagem média 430 engata os elementos de engate 472 para apoiar a engrenagem sol de segundo estágio 340. Como será agora descrito, esta configuração permite a operação no modo de partida do propulsor quente.
[0083] 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 Figura 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. 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 planetárias 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 planetárias de primeiro estágio 324 aciona a rotação da engrenagem anel 332. Uma vez que o número de engrenagens planetárias de primeiro estágio 324 no trajeto de fluxo de potência é um número ímpar (por exemplo, 1), as engrenagens planetárias 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.
[0084] 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 de propulsor.
[0085] Referência é feita agora às Figuras 12A-12C, que são vistas do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de intensificação. A Figura 12A é uma vista seccional transversal parcial (isto é, através de um plano radial-axial) de porções do conjunto de transferência de potência 132 anotada com setas de fluxo de potência; a Figura 12B é uma vista seccional transversal do lado da máquina elétrica (isto é, através de um plano circunferencial-radial) do conjunto de transferência de potência 132; e a Figura 12C é uma vista seccional transversal do lado do propulsor (isto é, através de um plano circunferencial-radial) do conjunto de transferência de potência 132.
[0086] Nas Figuras 12A-12C, a placa de came 382 foi pivotada ou mantida pelo acionador de came 392 na terceira posição angular. Por exemplo, a Figura 12B representa a posição do flange de atuação de came 391 no canal 394 da porção estacionária do alojamento 306. A vista da Figura 12B também representa esquematicamente a posição dos dentes de came 390 em relação às cavidades 406 do anel espaçador 400. Especificamente, os dentes de came 390 são alinhados com as cavidades 406 do anel espaçador 400, por meio disso resultando nos dentes de came 390 sendo acomodados dentro das cavidades 406. Uma vez que os dentes de came 390 não engatam a segunda face 405 do anel espaçador 400, a separação entre a placa de came 382 e o anel espaçador 400 não é mantida e e não mais predispõe a mola 486. Em decorrência disso, a mola 486 faz pressão contra o flange externo da embreagem alta 464 e move em direção à conjunto de engrenagem 320; e o anel espaçador 400 é pressionado pelo flange interno da embreagem alta 462 em direção à placa de came 382. Em particular, a primeira face 386 da placa de came 382 se apoia na segunda face 405 do anel espaçador 400, como refletido na Figura 12B. Com efeito, a mola 486 reposiciona a embreagem alta 450 para a posição engatada de maneira tal que o suporte planetário de segundo estágio 348 fique engatado com a engrenagem anel 332.
[0087] Referência é especificamente feita à Figura 12C, que representa esquematicamente posições relativas dos ímãs 396, 398 da placa de came 382, dos ímãs 422 da embreagem baixa 410 e dos ímãs 442 da embreagem média 430 quando a placa de came 382 está na terceira posição angular. Como mostrado, os primeiros ímãs de came 396 são desalinhados com os ímãs de embreagem baixa 422 e os segundos ímãs de came 398 são desalinhados com os ímãs de embreagem média 442. Em decorrência disso, a embreagem baixa 410 é magneticamente atraída para os primeiros ímãs de came 396 na placa de came 382, por meio disso mantendo a embreagem baixa 410 na posição desengatada; e a embreagem média 430 é magneticamente atraída para os segundos ímãs de came 398 na placa de came 382, por meio disso mantendo a embreagem média 430 na posição desengatada.
[0088] Como tal, com a placa de came 382 na terceira posição angular, a embreagem baixa 410 fica na posição desengatada, a embreagem média 430 fica na posição desengatada, e a embreagem alta 450 fica na posição engatada, como é refletido na Figura 12A. Como previamente notado, a embreagem alta 450 engata os elementos de engate 474 para conectar o suporte planetário de segundo estágio 348 e a engrenagem anel 332. Como será agora descrito, esta configuração permite a operação no modo de intensificação.
[0089] No modo de intensificação, a placa de came 382 foi pivotada ou mantida na terceira posição angular com base em comandos do controlador 150, como previamente discutido. No modo de intensificação, o propulsor 120 é ativo e a máquina elétrica 134 opera como um motor. Em particular, e adicionalmente referindo-se à Figura 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 planetárias de primeiro estágio 324.
[0090] Como aqui notado, o suporte planetário de segundo estágio 348 é travado na engrenagem anel 332 pela embreagem alta 450. Em decorrência disso, rotação do eixo de entrada 310 aciona a engrenagem anel 332 por meio da rotação da engrenagem sol de primeiro estágio 322, das engrenagens planetárias de primeiro estágio 324, do suporte planetário de primeiro estágio 326, da engrenagem sol de segundo estágio 340, e das engrenagens planetárias de segundo estágio 346 em torno do eixo geométrico rotacional primário 300. Com efeito, o conjunto de engrenagem 320 roda como uma unidade em torno do eixo geométrico rotacional primário 300. Uma vez que os outros componentes do conjunto 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 parte do 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.
[0091] 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.
[0092] Referência é feita agora à Figura 13, que é uma vista seccional transversal do conjunto de transmissão de potência 132 anotada com setas de fluxo de potência. As setas de fluxo de potência da Figura 13 particularmente representam a operação do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de geração. A posição angular do conjunto de acionador 380 no modo de geração é similar à posição no modo de intensificação. Em outras palavras, a placa de came 382 é comandada ou mantida na terceira posição angular, tal como representado nas vistas das Figuras 12B e 12C. Nesta posição, o suporte planetário de segundo estágio 348 é travado para rotação com a engrenagem anel 332 para permitir operação do conjunto de transmissão de potência 132 no modo de geração. Para o modo de geração (e 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 450 é engatado como aqui descrito para operar o conjunto de transmissão de potência 132 no modo de geração.
[0093] 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 planetárias de primeiro estágio 324 e as engrenagens planetárias de segundo estágio 346, que respectivamente acionam a engrenagem sol de primeiro estágio 322 e a engrenagem sol de segundo estágio 340, e adicionalmente acionando 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..
[0094] 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.
[0095] Dessa forma, diversas modalidades do sistema elétrico de veículo foram descritas que incluem dispositivo de arranque-gerador integrado. Diversos 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 conjunto 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 conjuntos 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 um conjunto 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.
[0096] Correspondentemente, o arranjo de embreagem inclui primeira, segunda e terceira embreagens que são atuadas com um conjunto de acionador de came. Em um exemplo, uma ou mais das embreagens podem ter ímãs que interagem com ímãs correspondentes em uma placa de came do conjunto de acionador de came com base na posição angular da placa de came. Desta maneira, as embreagens são axialmente mudadas entre posições engatada e desengatada para modificar o fluxo de potência no conjunto de transmissão de potência de uma maneira confiável e relativamente simples.
[0097] Também, os exemplos seguintes são providos, que são enumerados para facilidade de referência.
[0098] 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 conjunto 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 conjunto de engrenagem configurado para operar em uma dentre 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 uma quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência; pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada ao conjunto 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 um conjunto de came magnético configurado para mudar pelo menos uma embreagem de uma posição desengatada na qual pelo menos uma embreagem é desacoplada do conjunto de engrenagem para uma posição engatada na qual pelo menos uma embreagem é acoplada ao conjunto de engrenagem.
[0099] 2. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 1, em que o conjunto de came magnético inclui uma placa de came que é no geral em formato de disco com uma primeira face de placa de came e uma segunda face de placa de came, oposta à primeira face de placa de came e orientada para pelo menos uma embreagem, a placa de came incluindo pelo menos um ímã de came configurado para mudar pelo menos uma embreagem entre a posição desengatada e a posição engatada.
[00100] 3. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 2, em que pelo menos uma embreagem inclui a primeira embreagem e a segunda embreagem, cada qual seletivamente posicionável entre a posição engatada e a posição desengatada, e em que pelo menos um ímã de came inclui pelo menos um primeiro ímã de came configurado para seletivamente reposicionar a primeira embreagem entre a posição engatada e a posição desengatada e pelo menos um segundo ímã de came configurado para seletivamente reposicionar a segunda embreagem entre a posição engatada e a posição desengatada.
[00101] 4. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 3, em que a placa de came é configurada para ser pivotada em uma faixa de posições angulares, incluindo pelo menos uma primeira posição angular e uma segunda posição angular, em que, quando a placa de came está na primeira posição angular, pelo menos um primeiro ímã de came é posicionado para colocar a primeira embreagem na posição engatada e pelo menos um segundo ímã de came é posicionado para colocar a segunda embreagem na posição desengatada, e em que, quando a placa de came está na segunda posição angular, pelo menos um primeiro ímã de came é posicionado para colocar a primeira embreagem na posição desengatada e pelo menos um segundo ímã de came é posicionado para colocar a segunda embreagem na posição engatada.
[00102] 5. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 4, em que a primeira embreagem inclui pelo menos um primeiro ímã de embreagem e a segunda embreagem inclui pelo menos um segundo ímã de embreagem, em que, quando a placa de came está na primeira posição angular, pelo menos um primeiro ímã de came é axialmente alinhado com pelo menos um primeiro ímã de embreagem e pelo menos um segundo ímã de came é axialmente desalinhado com pelo menos um segundo ímã de embreagem, e em que, quando a placa de came está na segunda posição angular, pelo menos um primeiro ímã de came é axialmente desalinhado com pelo menos um primeiro ímã de embreagem e pelo menos um segundo ímã de came é axialmente alinhado com pelo menos um segundo ímã de embreagem.
[00103] 6. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 5, em que as primeira e segunda embreagens são embreagens cão e a segunda embreagem é concentricamente arranjada dentro da primeira embreagem quando a primeira e a segunda embreagens estão nas posições desengatadas.
[00104] 7. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 6, em que pelo menos uma embreagem inclui adicionalmente uma terceira embreagem seletivamente posicionável entre a posição engatada e a posição desengatada, as primeira e segunda embreagens sendo concentricamente arranjadas dentro da terceira embreagem quando as primeira e segunda embreagens estão nas posições desengatadas.
[00105] 8. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 7 compreende adicionalmente um alojamento com uma porção rotacionável do alojamento e uma porção estacionária do alojamento, pelo menos porções do conjunto de engrenagem, as primeira, segunda e terceira embreagens, e o conjunto de came magnético sendo alojados dentro da porção rotacionável do alojamento, em que o conjunto de came magnético inclui adicionalmente um anel espaçador próximo à primeira face de placa de came da placa de came, em que, quando a placa de came está nas primeira e segunda posições angulares, a primeira face de placa de came da placa de came é separada do anel espaçador, e em que a faixa de posições angulares da placa de came inclui uma terceira posição angular e, quando a placa de came está na terceira posição angular, a primeira face de placa de came da placa de came engata o anel espaçador e a terceira embreagem é axialmente posicionada na posição engatada.
[00106] 9. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 8, em que o conjunto de came magnético inclui adicionalmente uma mola posicionada entre a terceira embreagem e a porção rotacionável do alojamento, em que, quando a placa de came está nas primeira e segunda posições angulares, a mola é comprimida, e em que, quando a placa de came está na terceira posição angular, a mola força a terceira embreagem em direção ao conjunto de engrenagem para a posição engatada.
[00107] 10. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 9, em que a placa de came inclui pelo menos um dente de came que se estende axialmente a partir da primeira face de placa de came e o anel espaçador inclui pelo menos uma cavidade configurada para seletivamente acomodar pelo menos um dente de came dependendo da posição angular da placa de came, em que, quando a placa de came está nas primeira e segunda posições angulares, pelo menos um dente de came da placa de came é desalinhado com a pelo menos uma cavidade do anel espaçador de maneira tal que pelo menos um dente de placa de came mantenha a separação entre a primeira face de placa de came da placa de came e o anel espaçador, e em que, quando a placa de came está na terceira posição angular, pelo menos um dente de came da placa de came é alinhado com e recebido dentro dentre pelo menos uma cavidade do anel espaçador de maneira tal que a primeira face de placa de came se apoie no anel espaçador.
[00108] 11. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 10, em que a primeira embreagem inclui pelo menos um primeiro dente de embreagem, a segunda embreagem inclui pelo menos um segundo dente de embreagem, e a terceira embreagem inclui pelo menos um terceiro dente de embreagem, 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 conjunto de engrenagem.
[00109] 12. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 11, em que o conjunto de engrenagem inclui um trem de engrenagem epicíclica composto incluindo um eixo de entrada, engrenagem sol de primeiro estágio e segundo estágio, engrenagens planetárias de primeiro estágio e segundo estágio, suportes de primeiro estágio e segundo estágio, e uma engrenagem anel com o suporte planetário de primeiro estágio canelado na engrenagem sol 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 planetárias de primeiro estágio, para o suporte planetário de primeiro estágio, para a engrenagem sol de segundo estágio, para as engrenagens planetárias 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 planetárias de primeiro estágio, e para a engrenagem anel até o propulsor na segunda razão de engrenagem.
[00110] 13. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 12, em que, em um modo de intensificação, a terceira embreagem fica na posição engatada para acoplar o suporte planetário de segundo estágio para a engrenagem anel 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 planetárias 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 o suporte planetário de segundo estágio para a engrenagem anel 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 planetárias 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.
[00111] 14. O dispositivo de arranque-gerador em combinação do exemplo 12, em que cada qual da terceira razão de engrenagem e da quarta razão de engrenagem é uma razão 1:1 através do conjunto 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.
[00112] 15. Um conjunto de trem de acionamento para um veículo de trabalho, compreendendo: um propulsor; uma máquina elétrica; um conjunto 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 conjunto de engrenagem configurado para operar em uma dentre 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; pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada ao conjunto 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 um conjunto de came magnético configurado para mudar pelo menos uma embreagem de uma posição desengatada na qual pelo menos uma embreagem é desacoplada do conjunto de engrenagem para uma posição engatada na qual pelo menos uma embreagem é acoplada ao conjunto de engrenagem.
[00113] 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.
[00114] 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, diversas modalidades e implementações além das explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações seguintes.

Claims (20)

  1. 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 conjunto 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 conjunto de engrenagem configurado para operar em uma dentre 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 uma quarta razão de engrenagem na segunda direção de fluxo de potência;
    pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada ao conjunto 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
    um conjunto de came magnético configurado para mudar a pelo menos uma embreagem de uma posição desengatada na qual a pelo menos uma embreagem é desacoplada do conjunto de engrenagem para uma posição engatada na qual a pelo menos uma embreagem é acoplada ao conjunto de engrenagem.
  2. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de came magnético inclui uma placa de came que é no geral em formato de disco com uma primeira face de placa de came e uma segunda face de placa de came, oposta à primeira face de placa de came e orientada para a pelo menos uma embreagem, a placa de came incluindo pelo menos um ímã de came configurado para mudar a pelo menos uma embreagem entre a posição desengatada e a posição engatada.
  3. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma embreagem inclui a primeira embreagem e a segunda embreagem, cada qual seletivamente posicionável entre a posição engatada e a posição desengatada, e
    em que o pelo menos um ímã de came inclui pelo menos um primeiro ímã de came configurado para seletivamente reposicionar a primeira embreagem entre a posição engatada e a posição desengatada e o pelo menos um segundo ímã de came configurado para seletivamente reposicionar a segunda embreagem entre a posição engatada e a posição desengatada.
  4. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a placa de came é configurada para ser pivotada em uma faixa de posições angulares, incluindo pelo menos uma primeira posição angular e uma segunda posição angular,
    em que, quando a placa de came está na primeira posição angular, o pelo menos um primeiro ímã de came é posicionado para colocar a primeira embreagem na posição engatada e o pelo menos um segundo ímã de came é posicionado para colocar a segunda embreagem na posição desengatada, e
    em que, quando a placa de came está na segunda posição angular, o pelo menos um primeiro ímã de came é posicionado para colocar a primeira embreagem na posição desengatada e o pelo menos um segundo ímã de came é posicionado para colocar a segunda embreagem na posição engatada.
  5. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira embreagem inclui pelo menos um primeiro ímã de embreagem e a segunda embreagem inclui pelo menos um segundo ímã de embreagem,
    em que, quando a placa de came está na primeira posição angular, o pelo menos um primeiro ímã de came fica axialmente alinhado com o pelo menos um primeiro ímã de embreagem e o pelo menos um segundo ímã de came fica axialmente desalinhado com o pelo menos um segundo ímã de embreagem, e
    em que, quando a placa de came está na segunda posição angular, o pelo menos um primeiro ímã de came é axialmente desalinhado com o pelo menos um primeiro ímã de embreagem e o pelo menos um segundo ímã de came é axialmente alinhado com o pelo menos um segundo ímã de embreagem.
  6. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda embreagens são embreagens cão e a segunda embreagem é concentricamente arranjada dentro da primeira embreagem quando a primeira e a segunda embreagens estão nas posições desengatadas.
  7. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma embreagem inclui adicionalmente uma terceira embreagem seletivamente posicionável entre a posição engatada e a posição desengatada, as primeira e segunda embreagens sendo concentricamente arranjadas dentro da terceira embreagem quando as primeira e segunda embreagens estão nas posições desengatadas.
  8. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um alojamento com uma porção rotacionável do alojamento e uma porção estacionária do alojamento, pelo menos porções do conjunto de engrenagem, as primeira, segunda e terceira embreagens, e o conjunto de came magnético sendo alojados dentro da porção rotacionável do alojamento,
    em que o conjunto de came magnético inclui adicionalmente um anel espaçador próximo à primeira face de placa de came da placa de came,
    em que, quando a placa de came está nas primeira e segunda posições angulares, a primeira face de placa de came da placa de came é separada do anel espaçador, e
    em que a faixa de posições angulares da placa de came inclui uma terceira posição angular e, quando a placa de came está na terceira posição angular, a primeira face de placa de came da placa de came engata o anel espaçador e a terceira embreagem é axialmente posicionada na posição engatada.
  9. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o conjunto de came magnético inclui adicionalmente uma mola posicionada entre a terceira embreagem e a porção rotacionável do alojamento,
    em que, quando a placa de came está nas primeira e segunda posições angulares, a mola é comprimida, e
    em que, quando a placa de came está na terceira posição angular, a mola força a terceira embreagem em direção ao conjunto de engrenagem para a posição engatada.
  10. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a placa de came inclui pelo menos um dente de came que se estende axialmente a partir da primeira face de placa de came e o anel espaçador inclui pelo menos uma cavidade configurada para seletivamente acomodar o pelo menos um dente de came dependendo da posição angular da placa de came,
    em que, quando a placa de came está nas primeira e segunda posições angulares, o pelo menos um dente de came da placa de came é desalinhado com a pelo menos uma cavidade do anel espaçador de maneira tal que o pelo menos um dente de placa de came mantenha a separação entre a primeira face de placa de came da placa de came e o anel espaçador, e
    em que, quando a placa de came está na terceira posição angular, o pelo menos um dente de came da placa de came é alinhado com e recebido dentro da pelo menos uma cavidade do anel espaçador de maneira tal que a primeira face de placa de came se apoie no anel espaçador.
  11. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira embreagem inclui pelo menos um primeiro dente de embreagem, a segunda embreagem inclui pelo menos um segundo dente de embreagem, e a terceira embreagem inclui pelo menos um terceiro dente de embreagem, 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 conjunto de engrenagem.
  12. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o conjunto de engrenagem inclui um trem de engrenagem epicíclica composto incluindo um eixo de entrada, engrenagem sol de primeiro estágio e segundo estágio, engrenagens planetárias de primeiro estágio e segundo estágio, suportes de primeiro estágio e segundo estágio, e uma engrenagem anel com o suporte planetário de primeiro estágio canelado na engrenagem sol 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 planetárias de primeiro estágio, para o suporte planetário de primeiro estágio, para a engrenagem sol de segundo estágio, para as engrenagens planetárias 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 planetárias de primeiro estágio, e para a engrenagem anel até o propulsor na segunda razão de engrenagem.
  13. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, em um modo de intensificação, a terceira embreagem fica na posição engatada para acoplar o suporte planetário de segundo estágio para a engrenagem anel 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 planetárias 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 o suporte planetário de segundo estágio para a engrenagem anel 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 planetárias 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.
  14. Dispositivo de arranque-gerador em combinação de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada qual da terceira razão de engrenagem e da quarta razão de engrenagem é uma razão 1:1 através do conjunto 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.
  15. Conjunto de trem de acionamento para um veículo de trabalho, caracterizado pelo fato de que compreende:
    um propulsor;
    uma máquina elétrica;
    um conjunto 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 conjunto de engrenagem configurado para operar em uma dentre 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;
    pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada ao conjunto 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
    um conjunto de came magnético configurado para mudar a pelo menos uma embreagem de uma posição desengatada na qual a pelo menos uma embreagem é desacoplada do conjunto de engrenagem para uma posição engatada na qual a pelo menos uma embreagem é acoplada ao conjunto de engrenagem.
  16. Conjunto de trem de acionamento de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o conjunto de came magnético inclui uma placa de came que é no geral em formato de disco com uma primeira face de placa de came e uma segunda face de placa de came, oposta à primeira face de placa de came e orientada para a pelo menos uma embreagem, a placa de came incluindo pelo menos um ímã de came configurado para mudar a pelo menos uma embreagem entre a posição desengatada e a posição engatada.
  17. Conjunto de trem de acionamento de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma embreagem inclui a primeira embreagem e a segunda embreagem, cada qual seletivamente posicionável entre a posição engatada e a posição desengatada, e
    em que o pelo menos um ímã de came inclui pelo menos um primeiro ímã de came configurado para seletivamente reposicionar a primeira embreagem entre a posição engatada e a posição desengatada e pelo menos um segundo ímã de came configurado para seletivamente reposicionar a segunda embreagem entre a posição engatada e a posição desengatada.
  18. Conjunto de trem de acionamento de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a placa de came é configurada para ser pivotada em uma faixa de posições angulares, incluindo pelo menos uma primeira posição angular e uma segunda posição angular,
    em que a primeira embreagem inclui pelo menos um primeiro ímã de embreagem e a segunda embreagem inclui pelo menos um segundo ímã de embreagem,
    em que, quando a placa de came está na primeira posição angular, o pelo menos um primeiro ímã de came é axialmente alinhado com o pelo menos um primeiro ímã de embreagem e o pelo menos um primeiro ímã de came é posicionado para colocar a primeira embreagem na posição engatada, e o pelo menos um segundo ímã de came é axialmente desalinhado com o pelo menos um segundo ímã de embreagem é posicionado para colocar a segunda embreagem na posição desengatada, e
    em que, quando a placa de came está na segunda posição angular, o pelo menos um primeiro ímã de came é axialmente desalinhado com o pelo menos um primeiro ímã de embreagem e o pelo menos um primeiro ímã de came é posicionado para colocar a primeira embreagem na posição desengatada, e o pelo menos um segundo ímã de came é axialmente alinhado com o pelo menos um segundo ímã de embreagem e o pelo menos um segundo ímã de came é posicionado para colocar a segunda embreagem na posição engatada.
  19. Conjunto de trem de acionamento de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda embreagens são embreagens cão e a segunda embreagem é concentricamente arranjada dentro da primeira embreagem quando a primeira e a segunda embreagens estão nas posições desengatadas, e em que a pelo menos uma embreagem inclui adicionalmente uma terceira embreagem seletivamente posicionável entre a posição engatada e a posição desengatada, as primeira e segunda embreagens sendo concentricamente arranjadas dentro da terceira embreagem quando as primeira e segunda embreagens estão nas posições desengatadas.
  20. Conjunto de trem de acionamento de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um alojamento com uma porção rotacionável do alojamento e uma porção estacionária do alojamento, pelo menos porções do conjunto de engrenagem, as primeira, segunda e terceira embreagens, e o conjunto de came magnético sendo alojados dentro da porção rotacionável do alojamento,
    em que o conjunto de came magnético inclui adicionalmente um anel espaçador próximo à primeira face de placa de came da placa de came,
    em que, quando a placa de came está nas primeira e segunda posições angulares, a primeira face de placa de came da placa de came é separada do anel espaçador, e
    em que a faixa de posições angulares da placa de came inclui uma terceira posição angular e, quando a placa de came está na terceira posição angular, a primeira face de placa de came da placa de came engata o anel espaçador e a terceira embreagem é axialmente posicionada na posição engatada.
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