BR102021014459A2

BR102021014459A2 - Dispositivo de partida-gerador combinado, e, conjunto de transmissão de energia

Info

Publication number: BR102021014459A2
Application number: BR102021014459-9A
Authority: BR
Inventors: Steven R. Fliearman; Lisa R. Lloyd; Jeffrey S. Turner; Douglas S. Base
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2022-05-10
Also published as: CN114483409A; US11326570B1; DE102021209339A1; US20220128023A1

Abstract

Um dispositivo de partida-gerador combinado inclui um conjunto de transmissão de energia com primeiro e segundo estágios dos conjuntos das engrenagens planetárias. Um ou mais dos estágios dos conjuntos das engrenagens planetárias incluem uma engrenagem intermediária e uma engrenagem anular. Um arranjo de embreagem é acoplado para efetuar um modo de fornecimento, no qual energia flui em uma primeira direção de fluxo de energia, e um modo de geração, no qual energia flui em uma segunda direção de fluxo de energia. No modo de fornecimento, energia de entrada é recebida na primeira direção de rotação da máquina elétrica e energia de saída é provida na primeira direção de rotação para o motor como a primeira direção de fluxo de energia. No modo de geração, um ou mais dos estágios dos conjuntos das engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação e fornece energia na primeira direção de rotação para a máquina elétrica como a segunda direção de fluxo de energia.

Description

DISPOSITIVO DE PARTIDA-GERADOR COMBINADO, E, CONJUNTO DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção se refere a sistemas de energia de veículos de trabalho, incluindo arranjos para dar partida em equipamento de energia mecânica e gerar energia elétrica a partir do mesmo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Veículos de trabalho, como aqueles usados nas indústrias da agricultura, construção e exploração florestal, e outros veículos convencionais, podem ser energizados por um motor de combustão interna (por exemplo, um motor diesel), embora esteja se tornando mais comum que fontes de energia misturadas (por exemplo, motores e motores elétricos) sejam empregadas. Em qualquer caso, os motores permanecem como as fontes de energia principais de veículos de trabalho e requerem entrada mecânica de um arranque para iniciar a rotação do eixo de manivela e o movimento alternado dos êmbolos dentro dos cilindros. As demandas de torque para dar partida em um motor são altas, particularmente assim para grandes motores diesel, comuns em máquinas de carga pesada.

[003] Veículos de trabalho adicionalmente incluem subsistemas que requerem energia elétrica. Para energizar esses subsistemas do veículo de trabalho, uma porção da energia do motor pode ser aproveitada usando um alternador ou gerador para gerar energia de CA ou CC. A bateria do veículo de trabalho é então carregada pela inversão da corrente do alternador. Demandas de torque para gerar corrente do motor em funcionamento são significantemente mais baixas que para a partida do motor. A fim de transferir apropriadamente energia entre o motor e a bateria tanto para dar partida no motor quanto gerar energia elétrica, inúmeros diferentes componentes e dispositivos são tipicamente requeridos, elevando assim os problemas com relação ao tamanho, custo, e complexidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Esta invenção provê um dispositivo de motor de partida e gerador de energia elétrica combinados com uma transmissão integral, tal como pode ser usada em veículos de trabalho para a partida a frio do motor e para gerar energia elétrica, servindo assim às finalidades duplas de um motor partida e um alternador com transmissão de energia mais robusta para o, e do, motor, incluindo a utilização de uma direção comum de rotação tanto para o arranque (ou fornecimento de energia) quanto de geração.

[005] Em um aspecto, a invenção provê um dispositivo de partidagerador combinado para um veículo de trabalho tendo um motor com um eixo de manivela de motor configurado para girar em uma primeira direção de rotação. O dispositivo de partida-gerador combinado inclui uma máquina elétrica com um eixo de máquina elétrica configurado para girar na primeira direção de rotação e um conjunto de transmissão de energia incluindo um eixo de acionamento e configurado para transferir energia entre a máquina elétrica e o motor. O conjunto de transmissão de energia inclui um conjunto de engrenagens planetárias com um primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplada ao eixo de máquina elétrica e um segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplado ao primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias. Um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem intermediária, e um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem anular acoplada ao eixo de manivela de motor. O conjunto de transmissão de energia inclui adicionalmente um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada a um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias para efetuar pelo menos um modo de fornecimento no qual energia flui em uma primeira direção de fluxo de energia e pelo menos um modo de geração no qual energia flui em uma segunda direção de fluxo de energia. No pelo menos um modo de fornecimento, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação da máquina elétrica por intermédio do eixo de máquina elétrica e fornece energia na primeira direção de rotação para o eixo de manivela de motor como a primeira direção de fluxo de energia. No pelo menos um modo de geração, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação do eixo de manivela de motor e fornece energia na primeira direção de rotação para a máquina elétrica por intermédio do eixo de máquina elétrica como a segunda direção de fluxo de energia.

[006] Em outro aspecto, a invenção provê um conjunto de transmissão de energia de um dispositivo de partida-gerador combinado para um veículo de trabalho e configurado para transferir energia de rotação entre um motor com ao eixo de manivela e uma máquina elétrica com um eixo de máquina elétrica. O conjunto de transmissão de energia inclui um eixo de acionamento acoplada ao eixo de máquina elétrica e configurado para girar em uma primeira direção de rotação e um conjunto de engrenagens planetárias incluindo um primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplada ao eixo de acionamento e um segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplado ao primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias. Um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem intermediária, e um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem anular acoplada ao eixo de manivela de motor. O conjunto de transmissão de energia inclui adicionalmente um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada a um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias para efetuar pelo menos um modo de fornecimento no qual energia flui em uma primeira direção de fluxo de energia e pelo menos um modo de geração no qual energia flui em uma segunda direção de fluxo de energia. No pelo menos um modo de fornecimento, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação da máquina elétrica por intermédio do eixo de acionamento e fornece energia na primeira direção de rotação para o eixo de manivela de motor como a primeira direção de fluxo de energia. No pelo menos um modo de geração, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação do eixo de manivela de motor e fornece energia na primeira direção de rotação para a máquina elétrica por intermédio do eixo de acionamento como a segunda direção de fluxo de energia.

[007] Os detalhes de uma ou mais modalidades são expostos nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outras características e vantagens se tornarão aparentes da descrição, dos desenhos, e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A figura 1 é uma vista lateral esquemática de um veículo de trabalho de exemplo na forma de um trator agrícola, no qual o dispositivo de partida-gerador integrado descrito pode ser usado;
a figura 2 é uma vista isométrica parcial simplificada de um motor do veículo de trabalho da figura 1 mostrando um local de montagem de exemplo para um dispositivo partida-gerador de exemplo;
a figura 3 é um diagrama esquemático de uma porção de um arranjo de transferência de energia do veículo de trabalho da figura 1 tendo um dispositivo partida-gerador de exemplo;
a figura 4 é uma vista isométrica de um conjunto de transmissão de energia do dispositivo partida-gerador de exemplo, que pode ser implementado no veículo de trabalho da figura 1;
a figura 5 é uma vista de seção transversal de um conjunto de transmissão de energia do dispositivo partida-gerador de exemplo, que pode ser implementado no veículo de trabalho da figura 1;
a figura 6A é uma vista de seção transversal mais detalhada de uma porção do conjunto de transmissão de energia através da linha 6A-6A da figura 8 para o dispositivo partida-gerador de exemplo;
a figura 6B é uma vista de seção transversal mais detalhada de uma porção do conjunto de transmissão de energia através da linha 6B-6B da figura 8 para o dispositivo partida-gerador de exemplo;
a figura 7 é uma primeira vista isométrica parcial de um arranjo de conjunto das engrenagens e embreagem, que pode ser incorporado ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partidagerador de exemplo;
a figura 8 é uma vista de extremidade do arranjo de conjunto das engrenagens e embreagem da figura 7, que pode ser incorporado ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partidagerador de exemplo;
a figura 9 é uma outra vista lateral isométrica parcial do arranjo de conjunto das engrenagens e embreagem da figura 7, que pode ser incorporado ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partida-gerador de exemplo;
as figuras 10 e 11 são primeira e segunda vistas laterais parcialmente explodidas de um primeiro suporte de planetas de primeiro estágio, uma engrenagem solar de segundo estágio, e a embreagem, que podem ser incorporados ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partida-gerador de exemplo;
as figuras 12 e 13 são respectivas vistas isométrica e de extremidade de uma engrenagem anular, engrenagens planetárias de segundo estágio, e uma engrenagem solar de segundo estágio, que podem ser incorporados ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partida-gerador de exemplo;
as figuras 14 e 15 são primeira e segunda vistas laterais parcialmente explodidas de um suporte de planetas de segundo estágio e a embreagem, que podem ser incorporados ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partida-gerador de exemplo;
as figuras 16 e 17 são primeira e segunda vistas laterais parcialmente explodidas de um eixo de engrenagem solar, cobertura de engrenagem anular, e da embreagem, que podem ser incorporados ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partidagerador de exemplo; e
a figura 18 é uma vista isométrica parcial representando uma porção do conjunto das engrenagens, que pode ser incorporado ao conjunto de transmissão de energia da figura 5 para o dispositivo partida-gerador de exemplo.

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

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0010] O que segue descreve uma ou mais modalidades de exemplo do dispositivo de partida-gerador descrito, conforme mostrado nas figuras anexas dos desenhos descritos de forma breve acima. Várias modificações nas modalidades de exemplo podem ser contempladas por uma pessoa de conhecimento na técnica.

[0011] Quando usadas aqui, a menos que limitadas ou modificadas de outra maneira, listas com elementos que são separados por termos conjuntivos (por exemplo, "e") e que são também precedidos pela frase "um ou mais de" ou "pelo menos um de" indicam configurações ou arranjos que potencialmente incluem elementos individuais da lista, ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, "pelo menos um de a, B, e C" ou "um ou mais de a, B, e C" indica as possibilidades de somente a, somente B, somente C, ou qualquer combinação de dois ou mais de a, B, e C (por exemplo, a e B; B e C; A e C; ou A, B, e C).

[0012] Quando usado aqui, o termo “axial” se refere a uma dimensão que é geralmente paralela a um eixo geométrico de rotação, eixo geométrico de simetria, ou linha central de um componente ou componentes. Por exemplo, em um cilindro ou disco com uma linha central e extremidades ou faces opostas, geralmente circulares, a dimensão "axial" pode se referir à dimensão que geralmente se estende em paralelo à linha central entre as extremidades ou faces opostas. Em certos casos, o termo “axial” pode ser utilizado com relação a componentes que não são cilíndricos (ou de outra maneira radialmente simétricos). Por exemplo, a dimensão "axial" para um alojamento retangular que contém um eixo de rotação pode ser visualizada como uma dimensão que está geralmente em paralelo com o eixo geométrico de rotação do eixo. Além disso, o termo “radialmente”, quando usado aqui, pode se referir a uma dimensão ou uma relação de componentes com respeito a uma linha se estendendo para fora de uma linha central, eixo geométrico, ou referência similar, compartilhado, por exemplo, em um plano de um cilindro ou disco que é perpendicular à linha central ou eixo geométrico. Em certos casos, componentes podem ser visualizados como “radialmente” alinhados, mesmo quando um ou ambos dos componentes não possam ser cilíndricos (ou de outra maneira radialmente simétricos). Além disso, os termos “axial” e “radial” (e quaisquer derivados) podem compreender relações direcionais que são diferentes das direções precisamente alinhadas com (por exemplo, oblíquas a) as verdadeiras dimensões axial e radial, desde que a relação esteja predominantemente na respectiva dimensão nominal axial ou radial. Adicionalmente, o termo “circunferencial” pode se referir a uma dimensão tangencial coletiva que é perpendicular às dimensões radial e axial em torno de um eixo geométrico.

[0013] Muitos sistemas de energização de veículo convencionais incluem um motor de combustão interna e/ou uma ou mais baterias (ou outra fonte de energia química) que energizam vários componentes e subsistemas do veículo. Em certos veículos elétricos, um banco de baterias energiza o veículo inteiro, incluindo as rodas de acionamento para comunicar movimento ao veículo. Em veículos híbridos a gasolina e eletricidade, a força motriz pode se alternar entre a energia do motor mecânico e do motor elétrico, ou a energia de motor mecânico pode ser suplementada pela energia do motor elétrico. Em ainda outros veículos convencionais, o sistema de energia elétrica é usado para iniciar a partida do motor e fazer funcionar os sistemas elétricos de não acionamento do veículo. No último caso, o veículo tipicamente tem um motor de partida que é energizado pela bateria do veículo para girar o eixo de manivela de motor para mover os êmbolos dentro dos cilindros. Em outros cenários, o sistema de energia elétrica pode prover um aumento de potência para um motor em operação.

[0014] Alguns motores (por exemplo, motores diesel) iniciam a combustão por compressão do combustível, enquanto outros motores contam com um gerador de centelhas (por exemplo, vela de ignição), que é energizado pela bateria. Uma vez quando o motor está operando a uma suficiente velocidade, o sistema de energia pode colher a energia de motor para energizar o sistema elétrico bem como para carregar a bateria. Tipicamente, essa coleta de energia é realizada com um alternador ou outro tipo de gerador de energia. O alternador converte energia de corrente alternada (CA) para energia de corrente contínua (CC) usável pela bateria e componentes elétricos do veículo por passar a energia de CA através de um inversor (por exemplo, retificador a díodos). Os alternadores convencionais fornecem energia do motor por acoplamento de um rotor do alternador para um eixo de saída do motor (ou um componente acoplado ao mesmo). Historicamente, isso foi efetuado pelo uso de uma correia dedicada, mas, em alguns veículos mais modernos, o alternador é um de vários dispositivos que são acoplados a (e, assim, energizados por) o motor por intermédio de uma única correia "em serpentina".

[0015] Em certas aplicações, tais como em certos veículos de trabalho e máquinas de carga pesada, pode ser desvantajoso ter uma configuração convencional com componentes de partida e de gerador separados. Tais componentes separados requerem alojamentos separados, que podem requerer vedação ou blindagem separada do ambiente de trabalho e/ou ocupar posições separadas dentro do espaço limitado do compartimento de motor. Outras complexidades da configuração do compartimento de motor podem também aparecer.

[0016] O que segue descreve uma ou mais implementações de exemplo de um sistema de energia de veículo melhorado que aborda uma ou mais dessas matérias (ou outras) com os sistemas convencionais. Em um aspecto, o sistema descrito inclui um dispositivo combinado ou integrado que realiza a função de partida de motor de um motor de partida e a função de geração de energia elétrica de um gerador. O dispositivo é referido aqui como um dispositivo de partida-gerador integrado (“ISG” ou “partida-gerador”). Essa terminologia é usada aqui, pelo menos em algumas implementações do sistema, para ser agnóstica ao tipo de energia (por exemplo, corrente de CA ou de CC) gerada pelo dispositivo. Em algumas implementações, o dispositivo de partida-gerador pode funcionar para gerar eletricidade de uma maneira na qual as pessoas de conhecimento na técnica podem considerar um dispositivo "gerador", que produz corrente de CC diretamente. Todavia, quando usado aqui, o termo “gerador” deve significar a produção de energia elétrica de polaridade estática ou alternada (por exemplo, CA ou CC). Assim, em um caso especial do dispositivo de partida-gerador, a funcionalidade de geração de energia elétrica é semelhante àquela de um alternador convencional, e gera energia de CA que é subsequentemente retificada para produzir energia de CC, ou internamente ou externamente ao dispositivo de partida-gerador.

[0017] Em certas modalidades, o dispositivo de partida-gerador pode incluir dentro de seu alojamento um conjunto de transmissão de energia com um conjunto das engrenagens que se acopla ao eixo de manivela do motor. O conjunto das engrenagens pode assumir qualquer de várias formas, incluindo arranjos com dentes retos em engranzamento ou outras engrenagens bem como arranjos com um ou mais conjuntos das engrenagens planetárias. Grandes relações de redução de transmissão podem ser obtidas pelo conjunto de transmissão de forma que uma única máquina elétrica (isto é, motor ou gerador) possa ser usada e operada a velocidades apropriadas para um ou mais tipos da partida do motor, bem como da geração de energia elétrica.

[0018] Ainda, em certas modalidades, o conjunto de transmissão de energia do dispositivo de partida-gerador pode ter um conjunto de transmissão de energia que automaticamente e/ou seletivamente muda as relações de transmissão (por exemplo, muda entre trajetos de fluxo de energia tendo diferentes relações de transmissão). A título de exemplo, o conjunto de transmissão pode incluir um ou mais componentes de engate (ou arranjos de embreagem) que engatam ou desengatam automaticamente ou a comando para efetuar a transmissão de energia através de vários trajetos de fluxo de energia em configurações orbi-direcional unidirecional. O arranjo de conjunto das engrenagens e embreagens pode também ser configurado e arranjado para prover a transmissão de energia entre a máquina elétrica e o motor em uma de duas (ou três ou mais) velocidades diferentes, por exemplo, de acordo com diferentes relações de transmissão. A seleção da velocidade pode prover funcionalidade e flexibilidade adicionais para o conjunto de transmissão de energia.

[0019] Nos exemplos detalhados em maior detalhe abaixo, o dispositivo de partida-gerador combinado inclui o conjunto de transmissão de energia tendo um arranjo de conjunto das engrenagens e embreagem, que permite vários modos operacionais em ambas as direções de fluxo de energia. Além disso, o conjunto de transmissão de energia permite que tanto o motor quanto a máquina elétrica operem em cada direção de fluxo de energia com direções de rotação de entrada e saída comuns. Em outras palavras, o conjunto de transmissão de energia permite que a máquina elétrica gire na mesma direção para rotação do motor para partida, aumente a potência, e geração. Tais conjuntos das engrenagens dos conjuntos de transmissão de energia permitem tais relações rotacionais dentro de um espaço limitado.

[0020] Com referência aos desenhos, um sistema de energia de veículo de trabalho de exemplo como um conjunto de sistema de tração será descrito em detalhe. Como se tornará aparente da discussão dada aqui, o sistema descrito pode ser usado vantajosamente em uma variedade de regulagens e com uma variedade de máquinas. Por exemplo, com referência agora à figura 1, o sistema de energia (ou o conjunto de sistema de tração) 110 pode ser incluído em um veículo de trabalho 100, que é representado como um trator agrícola. Será entendido, todavia, que outras configurações podem ser possíveis, incluindo configurações com o 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 exploração florestal (por exemplo, uma colheitadeira, uma máquina de operação de extração, uma motoniveladora, e outras). Será também entendido que aspectos do sistema de energia 110 podem também ser usados em veículos de não trabalho e aplicações em não veículos (por exemplo, instalações de localização fixas).

[0021] De forma breve, o veículo de trabalho 100 tem uma armação principal ou chassi 102 suportado por rodas engatando o solo 104, pelo menos as rodas dianteiras do qual são dirigíveis. O chassi 102 suporta o sistema de energia 110 e uma cabina de operador 108, na qual a interface de operador e controles (por exemplo, várias alavancas de controle, alavancas de interruptores, botões, telas sensíveis ao toque, teclados, altofalantes e microfones associados com um sistema de reconhecimento de voz) são providos.

[0022] Conforme esquematicamente mostrado, o sistema de energia 110 inclui um motor 120, um dispositivo de partida-gerador integrado 130, uma bateria 140, e um controlador 150. O motor 120 pode ser um motor de combustão interna ou outra fonte de energia apropriada, que é adequadamente acoplado para propulsionar o veículo de trabalho 100 por intermédio das rodas 104, ou de forma autônoma ou com base em comandos de um operador. A bateria 140 pode representar qualquer um ou mais dispositivos de armazenamento de energia apropriados, que podem ser usados para prover energia elétrica para os vários sistemas do veículo de trabalho 100.

[0023] O dispositivo de partida-gerador 130 acopla o motor 120 à bateria 140 de forma que o motor 120 e a bateria 140 possam seletivamente interagir em pelo menos dois modos, tais como os quatro modos descritos abaixo. Em um primeiro modo (ou de partida do motor a frio), o dispositivo de partida-gerador 130 converte energia elétrica da bateria 140 em energia mecânica para acionar o motor 120 a uma velocidade relativamente baixa e alto torque, por exemplo, durante uma partida do motor relativamente a frio. Em um segundo modo (ou partida do motor a quente), o dispositivo de partida-gerador 130 converte energia elétrica da bateria 140 em energia mecânica para acionar o motor 120 a uma velocidade relativamente alta e baixo torque, por exemplo, durante uma partida do motor relativamente quente. Em um terceiro modo (ou de aumento de potência), o dispositivo de partida-gerador 130 converte energia elétrica da bateria 140 em energia mecânica para acionar o motor 120 para prover um aumento de potência do motor. Em um quarto modo (ou de geração), o dispositivo de partida-gerador 130 converte energia mecânica do motor 120 em energia elétrica para carregar a bateria 140, bem como para prover energia para os componentes auxiliares do veículo. Detalhes adicionais com relação à operação do dispositivo de partida-gerador 130 durante os modos de partida de motor, o modo de aumento de potência, e o modo de geração são providos abaixo.

[0024] Conforme apresentado acima, o controlador 150 pode ser considerado parte do sistema de energia 110 para controlar vários aspectos do veículo de trabalho 100, particularmente as características do sistema de energia 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 para formar uma interface com um operador por intermédio de uma interface de homem-máquina ou interface de operador (não mostrada) e de vários sensores, unidades, e sistemas a bordo do, ou remotos ao, veículo de trabalho 100; e em resposta, o controlador 150 gera um ou mais tipos de comandos para a implementação pelo sistema de energia 110 e/ou vários sistemas do veículo de trabalho 100.

[0025] Geralmente, o controlador 150 pode ser configurado como dispositivos de computação com associados dispositivos processadores e arquiteturas de memória, como controladores hidráulicos, elétricos ou eletrohidráulicos, ou de outra maneira. Como tal, o controlador 150 pode ser configurado para executar várias funcionalidades computacionais e de controle com relação ao sistema de energia 110 (e outras máquinas). O controlador 150 pode estar em comunicação eletrônica, hidráulica, ou outra, com vários outros sistemas ou dispositivos do veículo de trabalho 100. Por exemplo, o controlador 150 pode estar em comunicação eletrônica ou hidráulica com vários atuadores, sensores, e outros dispositivos dentro de (ou fora de) o veículo de trabalho 100, incluindo vários dispositivos associados com o sistema de energia 110. Geralmente, o controlador 150 gera os comandos e sinais com base na entrada de operador, condições operacionais, e rotinas e/ou programações armazenadas na memória. Por exemplo, o operador pode prover entradas para o controlador 150 por intermédio de um dispositivo de entrada de operador, que dita o modo apropriado, ou que pelo menos parcialmente define as condições de operação, nas quais o modo apropriado é selecionado pelo controlador 150. Em alguns exemplos, o controlador 150 pode adicionalmente ou alternativamente operar de forma autônoma sem a entrada a partir de um operador humano. O controlador 150 pode se comunicar com outros sistemas ou dispositivos (incluindo outros controladores) de várias maneiras conhecidas, incluindo por intermédio de um barramento de CAN (não mostrado), por intermédio de meios de comunicação sem fios ou hidráulicos, ou de outra maneira.

[0026] Adicionalmente, o sistema de energia 110 e/ou o veículo de trabalho 100 podem incluir um sistema hidráulico 152 com um ou mais válvulas de controle eletrohidráulicas (por exemplo, válvulas solenoides) que facilitam o controle hidráulico dos vários sistemas do veículo, particularmente os aspectos do dispositivo de partida-gerador 130. O sistema hidráulico 152 pode incluir adicionalmente várias bombas, linhas, mangueiras, condutos, tanques, e similares. O sistema hidráulico 152 pode ser eletricamente ativado e controlado de acordo com sinais do controlador 150. Embora em alguns exemplos o sistema hidráulico 152 possa ser utilizado para engatar e/ou desengatar as embreagens dentro do dispositivo de partida-gerador 130, por exemplo, por aplicar e aliviar pressão hidráulica com base nos sinais do controlador 150 para um ou mais atuadores de embreagem; em geral, as embreagens descritas abaixo podem ser atuadas com solenoides elétricos.

[0027] Em um exemplo, o dispositivo de partida-gerador 130 inclui um conjunto de transmissão de energia (ou transmissão) 132, uma máquina elétrica ou motor 134, e um dispositivo de inversor/retificador 136, cada um dos quais pode ser operado de acordo com comandos e sinais do controlador 150. O conjunto de transmissão de energia permite que o dispositivo de partida-gerador 130 forme uma interface com o motor 120, particularmente por intermédio do eixo de manivela (ou um eixo de acionamento auxiliar ou outro elemento de transferência de energia do motor) 122 do motor 120. O conjunto de transmissão de energia 132 pode incluir um ou mais conjuntos das engrenagens em várias configurações para prover apropriados fluxos de energia e reduções por engrenagens, conforme descrito abaixo. O conjunto de transmissão de energia 132 variavelmente forma uma interface com a máquina elétrica 134 em duas diferentes direções de fluxo de energia de forma que a máquina elétrica 134 opere como um motor durante a partida do motor e modos de aumento de potência e como um gerador durante o modo de geração. Em um exemplo, discutido abaixo, o conjunto de transmissão de energia 132 é acoplado à máquina elétrica 134 por intermédio de um arranjo de correia de transferência de energia, em um exemplo, embora outros mecanismos de transferência de energia possam incluir uma caixa das engrenagens de queda, corrente, ou um motor em linha. Esse arranjo, juntamente com as múltiplas relações de transmissão providas pelo conjunto de transmissão de energia 132, permite que a máquina elétrica 134 opere dentro de faixas de velocidade e torque ótimos em ambas as direções de fluxo de energia. O dispositivo de inversor/retificador 136 permite que o dispositivo de partida-gerador 130 forme uma interface com a bateria 140, tal como por intermédio de fios rígidos diretos ou um barramento de energia do veículo 142. Em um exemplo, o dispositivo de inversor/retificador 136 inverte a energia de CC da bateria 140 em energia de CA durante os modos de partida de motor e retifica a energia de CA para energia de CC no modo de geração. Em algumas modalidades, o dispositivo de inversor/retificador 136 pode ser um componente separado, ao invés de ser incorporado no dispositivo de partida-gerador 130. Embora não mostrado, o sistema de energia 110 pode também incluir um regulador de tensão apropriado, ou incorporado ao dispositivo de partida-gerador 130 ou como um componente separado.

[0028] Referência é feita de forma breve à figura 2, que representa uma vista isométrica parcial simplificada de um local de montagem de exemplo do dispositivo de partida-gerador 130 com relação ao motor 120. Nesse exemplo, o dispositivo de partida-gerador integrado 130 é montado diretamente e compactamente ao motor 120 de modo a não se projetar significantemente do motor 120 (e assim aumentar o invólucro de espaço do compartimento do motor) ou interferir com vários encanamentos e pontos de acesso (por exemplo, tubos de óleo e aberturas de enchimento e similares). De forma notável, o dispositivo de partida-gerador 130 pode geralmente ser montado, ou próximo, ao motor 120, em um local apropriado para o acoplamento a um elemento de transferência de energia do motor (por exemplo, o eixo de manivela 122, conforme apresentado na figura 1).

[0029] Referência é adicionalmente feita à figura 3, que é um diagrama esquemático simplificado de um arranjo de correia de transferência de energia 200 entre o conjunto de transmissão de energia 132 e a máquina elétrica 134 do dispositivo de partida-gerador 130. Deve ser notado que as figuras 2 e 3 representam uma configuração de integração física ou de configuração de exemplo do dispositivo de partida-gerador 130. Outros arranjos podem ser providos.

[0030] O conjunto de transmissão de energia 132 é montado ao motor 120 e pode ser suportado por uma placa de reação 124. Conforme mostrado, o conjunto de transmissão de energia 132 inclui um primeiro elemento de transferência de energia 133 que é acopla rotativamente a um elemento de acionamento apropriado do motor 120 (por exemplo, o eixo de manivela 122 da figura 1) e um segundo elemento de transferência de energia 135 na forma de um eixo se estendendo em um lado oposto do conjunto de transmissão de energia 132 do primeiro elemento de transferência de energia 133. Similarmente, a máquina elétrica 134 é montada ao motor 120 e inclui outro elemento de transferência de energia 137.

[0031] O arranjo de correia de transferência de energia 200 inclui uma primeira polia 210, arranjada no segundo elemento de transferência de energia 135 do conjunto de transmissão de energia 132, uma segunda polia 220, arranjada no elemento de transferência de energia 137 da máquina elétrica 134, e uma correia 230, que acopla rotativamente a primeira polia 210 à segunda polia 220 para a rotação coletiva. Conforme descrito em maior detalhe abaixo, durante os vários modos, a máquina elétrica 134 puxa a correia 230 para girar as polias 210, 220 em uma primeira direção de rotação (ou no sentido dos ponteiros do relógio) D1 ou uma segunda direção rotacional (ou no sentido dos ponteiros do relógio) D2, quando apropriado, para acionar o conjunto de transmissão de energia 132 (e assim o motor 120) ou vice-versa.

[0032] Como um resultado da configuração bidirecional, o arranjo de correia de transferência de energia 200 pode incluir somente um único tensionador de correia 240 para aplicar tensão a um único lado da correia 230 em ambas as direções D1, D2. Em outras modalidades, o arranjo de correia de transferência de energia 200 pode prover uma configuração com operações unidirecionais e/ou omitir ou acrescentar tensionadores de correia adicionais. Adicionalmente, uma diferença na circunferência da primeira e da segunda polias 210, 220 provê uma alteração na relação de transmissão entre o conjunto de transmissão de energia 132 e a máquina elétrica 134. Em um exemplo, o arranjo de correia de transferência de energia 200 pode prover uma relação de transmissão de entre 3:1 – 5:1, particularmente uma relação de 4:1.

[0033] Em um exemplo, as figuras 4 e 5, respectivamente, representam uma vista isométrica do lado do motor e uma correspondente vista em seção transversal do conjunto de transmissão de energia 132, que podem ser implementadas no dispositivo de partida-gerador 130. Conforme mostrado, o conjunto de transmissão de energia 132 inclui um alojamento 300 com um elemento de alojamento rotativo 302, que, nesse exemplo, funciona como um elemento de transferência de energia do conjunto 132 e engata um correspondente elemento de transferência de energia (por exemplo, o eixo de manivela 122) do motor 120. Um elemento de alojamento estacionário 304 facilita a montagem e preensão do conjunto de transmissão de energia 132 e permite que vários elementos do alojamento 300 e do conjunto de transmissão de energia 132 girem com relação ao elemento de alojamento estacionário 304, por exemplo, em um ou mais conjuntos de mancais.

[0034] Conforme mostrado, o conjunto de transmissão de energia 132 pode ser considerado ser uma unidade com o alojamento anular 300 configurado para alojar vários componentes do conjunto de transmissão de energia 132. Na vista da figura 5, um primeiro lado 306 do conjunto de transmissão de energia 132 é orientado na direção para a máquina elétrica 134, e um segundo lado 308 do conjunto de transmissão de energia 132 é orientado na direção para o motor 120.

[0035] No primeiro lado 306, o conjunto de transmissão de energia 132 inclui um eixo de entrada 310 que é acoplado à máquina elétrica 134 (por exemplo, por intermédio do arranjo de correia de transferência de energia 200). Em alguns exemplos, o eixo de entrada 310 pode ser diretamente conectado ao elemento de transferência de energia 135 descrito acima com referência às figuras 1 e 2; e em outros exemplos, o eixo de entrada 310 pode ser acoplado através de componentes intermediários, tais como um flange ou ressalto. Deve ser notado que, embora o eixo 310 seja descrito como um eixo de “entrada”, ele pode transferir energia tanto para dentro quanto para fora do conjunto de transmissão de energia 132, dependendo do modo, conforme descrito abaixo. O eixo de entrada 310 geralmente se estende através do conjunto de transmissão de energia 132 para definir um eixo geométrico primário de rotação.

[0036] O conjunto de transmissão de energia 132 geralmente inclui um ou mais conjuntos das engrenagens planetárias (ou epicíclicas) 320. Conforme descrito abaixo, o conjunto de engrenagens planetárias320 é um conjunto de engrenagens planetárias de dois estágios e geralmente permite que o conjunto de transmissão de energia 132 forme uma interface com a máquina elétrica 134 (por exemplo, por intermédio do arranjo de correia de transferência de energia 200) e o motor 120 (por exemplo, por intermédio de acoplamento direto ao eixo de manivela 122 do motor 120). Em algumas modalidades, o eixo de entrada 310 pode ser considerado parte do conjunto de engrenagens planetárias 320. Embora uma configuração de exemplo do conjunto de engrenagens planetárias 320 seja descrita abaixo, outras modalidades podem ter diferentes configurações.

[0037] Referência é adicionalmente feita à figura 6A e à figura 6B, que são vistas mais próximas de uma porção da figura 5, particularmente conforme refletido pelas linhas 6A-6A e 6B-6B da figura 8, respectivamente. Os elementos do conjunto de transmissão de energia 132 são adicionalmente representados pelas figuras 7 a 18, que são referenciados, quando apropriado, na descrição abaixo. Conforme mostrado, o alojamento 300 encerra pelo menos parcialmente ou suporta de outra maneira a operação do conjunto de engrenagens planetárias 320, e o elemento de alojamento estacionário 304 é geralmente cilíndrico para circunscrever parcialmente o eixo de entrada 310 para suportar um ou mais arranjos de embreagem, discutidos abaixo.

[0038] O conjunto de engrenagens planetárias 320 inclui uma primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 montada em um eixo de engrenagem solar 334, que, por sua vez, é montada para a rotação no eixo de entrada 310. Nesse exemplo, o eixo de engrenagem solar 334 é geralmente formado por uma luva circunscrevendo o eixo de entrada 310 que se estende geralmente através do conjunto de engrenagens planetárias 320. A primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 é conectada por estrias ao eixo de engrenagem solar 334. Adicionalmente, a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 inclui uma pluralidade de dentes ou estrias em uma extremidade geralmente próxima ao segundo lado 308 do conjunto de engrenagens planetárias, 320 que engranza com um conjunto das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324, que, por sua vez, circunscrevem coletivamente a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322. As engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 incluem uma pluralidade de dentes ou estrias que engranzam com um conjunto de engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 que geralmente circunscrevem coletivamente as engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324, bem como a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322. Embora a descrição se refira aqui às engrenagens 324 como as engrenagens "intermediárias", e as engrenagens 326 como as engrenagens "planetárias", as designações podem ser revertidas e/o ambos os conjuntos das engrenagens 324, 326 pode ser considerados engrenagens planetárias. Nos exemplos representados, as engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 são mais claramente representadas pela posição circunferencial refletida pela figura 6A, e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 são mais claramente representadas pela posição circunferencial refletida pela figura 6B.

[0039] As engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 são suportadas por um suporte planetas de primeiro estágio 328, que circunscreve a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322, bem como o eixo de entrada 310, e é pelo menos parcialmente formado para se estender radialmente, axialmente voltado para a placa de suporte com fileiras de locais de montagem para receber eixos se estendendo através de, e suportando, as engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326, para a rotação. Como tal, nesse arranjo, cada um dos eixos respectivamente forma um eixo geométrico individual de rotação para cada uma das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326, e o suporte de planetas de primeiro estágio 328 permite que os conjuntos de engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 girem coletivamente em torno da engrenagem solar de primeiro estágio 322.

[0040] O conjunto de engrenagens planetárias 320 inclui adicionalmente uma engrenagem anular 330 que circunscreve a engrenagem solar de primeiro estágio 322, as engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324, e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326. A engrenagem anular 330 inclui dentes radialmente internos que engatam os dentes das engrenagens planetárias de primeiro estágio 326. Como tal, as engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 se estendem no ínterim, e engatam com, a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326; e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 se estendem no ínterim, e engatam com, as engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e a engrenagem anular 330. Em algumas modalidades, uma cobertura de engrenagem anular 332 pode ser montada no interior da engrenagem anular 330. A cobertura de engrenagem anular 332 funciona para encerrar pelo menos parcialmente o conjunto de engrenagens planetárias 320 dentro do alojamento 300.

[0041] Com efeito, a engrenagem anular 330 e a cobertura de engrenagem anular 332 podem ser consideradas como um elemento de alojamento rotativo (por exemplo, o elemento 302), que, conforme notado acima, são posicionadas em mancais para girar em relação aos aspectos estacionários do alojamento 300. Com relação ao conjunto de engrenagens planetárias 320, a engrenagem anular 330 pode funcionar como o elemento de transferência de energia 133 com relação ao motor 120. Em particular, a engrenagem anular 330 inclui um número de encastelamentos que se estendem axialmente em torno da circunferência da face axial que está voltada para o motor 120. Os encastelamentos 334 engatam e fixam rotativamente a engrenagem anular 330 ao eixo de manivela 122 do motor 120. A engrenagem anular 330 pode ser considerada como um elemento de saída do conjunto de transmissão de energia 132; todavia, de forma similar ao eixo de entrada 310, a engrenagem anular 330 pode receber entrada rotacional em ambas as direções de fluxo de energia.

[0042] Referência é feita de forma breve às figuras 7 e 8, que são segundas (ou do motor) vistas laterais do conjunto de engrenagens planetárias 320, com a cobertura de engrenagem anular 332 removida para representar os elementos de primeiro estágio, discutidos acima. Conforme notado, o conjunto de engrenagens planetárias 320 inclui a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322, as engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 montadas ao primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328, e a engrenagem anular 330.

[0043] Retornando à figura 6, o conjunto de engrenagens planetárias 320 inclui adicionalmente uma engrenagem solar de segundo estágio 340, que é geralmente oca e cilíndrica, e geralmente circunscreve o eixo de entrada 310 e o eixo de engrenagem solar 334. Nesse exemplo, o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 tem um engate por estrias com, ou é de outra maneira fixado a, a engrenagem solar de segundo estágio 340. Adicionalmente, a engrenagem solar de segundo estágio 340 pode incluir uma série de estrias que engranzam com um conjunto de engrenagens planetárias de segundo estágio 342. As engrenagens planetárias de segundo estágio 342 são suportadas por um suporte de planetas de segundo estágio 344 formado por uma placa de suporte com uma ou mais posições de montagem para suportar rotacionalmente as engrenagens planetárias de segundo estágio 342. As engrenagens planetárias de segundo estágio 342 são posicionadas para engatar adicionalmente com a engrenagem anular 330. Como tal, as engrenagens planetárias de segundo estágio 342 são posicionadas no ínterim, e engatam com cada uma de, a engrenagem solar de segundo estágio 340 e a engrenagem anular 330. Em alguns exemplos, cada engrenagem planetária de segundo estágio 346 tem um tamanho e número de dentes para prover uma relação de transmissão diferente daquela da combinação das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e das engrenagens planetárias de primeiro estágio 326.

[0044] Referência é feita de forma breve à figura 9, que é uma primeira vista lateral (ou da máquina elétrica) do conjunto de engrenagens planetárias 320 com porções de alojamento removidas para representar parcialmente os elementos de segundo estágio discutidos acima. Conforme notado, o conjunto de engrenagens planetárias 320 inclui a engrenagem solar de segundo estágio 340 e o suporte de planetas de segundo estágio 344, que suporta o engate das engrenagens planetárias de segundo estágio 342 (figura 6) com a engrenagem anular 330. Tal engate está mais claramente representado pelas figuras 12 e 13, que são primeiras vistas laterais isométricas e de extremidade, com o suporte de planetas de segundo estágio 344 removido para mostrar as engrenagens planetárias de segundo estágio 342 se estendendo entre as engrenagens solares de segundo estágio 340 e a engrenagem anular 330. Ainda, a vista da figura 18 é uma vista isométrica do lado do motor das porções do conjunto de engrenagens planetárias 320 do alojamento 300 e o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 removido para representar mais claramente o arranjo da primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322, das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324, das engrenagens planetárias de primeiro estágio 326, da engrenagem solar de segundo estágio 340, das engrenagens planetárias de segundo estágio 342, e da engrenagem anular 330.

[0045] Conforme será descrito agora em maior detalhe, o conjunto de transmissão de energia 132 adicionalmente inclui um arranjo de embreagem 360 configurado para seletivamente engatar e desengatar vários componentes do conjunto de engrenagens planetárias 320 para modificar o fluxo de energia através do conjunto de transmissão de energia 132.

[0046] Geralmente, o arranjo de embreagem 360 inclui uma primeira embreagem (ou baixa) (ou aparelho de embreagem) 370, uma segunda embreagem (ou média) (ou aparelho de embreagem) 380, uma terceira embreagem (ou alta) (ou aparelho de embreagem) 390. Cada embreagem 370, 380, 390 pode ser mudada entre uma posição engatada e uma posição desengatada por vários tipos de atuadores (não mostrados). Como tais, as embreagens 370, 380, 390 podem ser consideradas embreagens de "mudança de marcha" que são ativamente atuadas para modificar o fluxo de energia dentro do conjunto de transmissão de energia 132. As embreagens 370, 380, 390 podem ser embreagens de qualquer tipo apropriado. Similarmente, os atuadores podem ser qualquer mecanismo apropriado para mover as embreagens 370, 380, 390, tal como um ou mais solenoides eletromecânicos, atuadores hidráulicos, cames, e/ou molas arranjados dentro, e/ou no exterior, do alojamento 300.

[0047] As embreagens 370, 380, 390 podem ser unidirecionais ou bidirecionais para respectivamente engatar em uma ou ambas as direções de rotação (D1 ou D2). Nos exemplos representados, as embreagens 370, 380 são unidirecionais e a embreagem 390 é bidirecional.

[0048] Como melhor mostrado pelas figuras 6, 14, e 15, a primeira embreagem 370 pode ser formada por um primeiro elemento de embreagem 372 que é geralmente configurado em anel com estrias internas que engatam correspondentes estrias no elemento de alojamento estacionário 304 que funciona para rotacionalmente fixar o primeiro elemento de embreagem 372, enquanto permitindo o movimento axial do primeiro elemento de embreagem 372 na direção para e para longe do suporte de planetas de segundo estágio 344. As vistas das figuras 14 e 15 são vistas isoladas do primeiro elemento de embreagem 372 e do suporte de planetas de segundo estágio 344. Conforme mostrado, o primeiro elemento de embreagem 372 inclui uma fileira circunferencial de características de engate 374, orientadas na direção para o suporte de planetas de segundo estágio 344, e o suporte de planetas de segundo estágio 344 inclui uma correspondente fileira circunferencial de características de engate 376, orientadas na direção para o primeiro elemento de embreagem 372. Linguetas de montagem 378 no elemento de embreagem 372 permitem que um ou mais atuadores reposicionem axialmente o elemento de embreagem 372 para o engate e/ou para fora do engate com o suporte de planetas de segundo estágio 344.

[0049] As características de engate 374, 376 permitem a interação entre vários componentes do conjunto de engrenagens planetárias 320 no suporte de planetas de segundo estágio 344 e na embreagem 370. Geralmente, as características de engate 374, 376 são configuradas como os conjuntos cooperantes de projeções, "dogs", fendas, travas, ou bolsos que interagem, quando engatados. Nesse exemplo, as características de engate 374 no primeiro elemento de embreagem 372 são projeções, cada uma com um lado em rampa e um lado perpendicular; e as características de engate 376 no suporte de planetas de segundo estágio 344 são fendas cooperantes, cada uma com um lado em rampa e um lado perpendicular que circunferencialmente se opõem àqueles das características de engate cooperantes 374. Como um resultado desse arranjo e conforme discutido em maior detalhe abaixo, o primeiro elemento de embreagem 372 pode ser seletivamente movido para o engate com o suporte de planetas de segundo estágio 344 por intermédio de linguetas 378, de forma que as características de engate 374, 376 se conjuguem umas às outras para travar o suporte de planetas de segundo estágio 344 ao elemento de alojamento estacionário 304 (por exemplo, para prevenir a rotação) quando as engrenagens planetárias de segundo estágio 342 e a engrenagem anular 330 girarem na primeira direção de rotação D1. Em outros exemplos, as características de engate 374, 376 podem ser bidirecionais (por exemplo, com paredes perpendiculares de conjugação em cada lado) para travar o suporte de planetas de segundo estágio 344 ao elemento de alojamento estacionário 304 quando as engrenagens planetárias de segundo estágio 342 e a engrenagem anular 330 girarem em qualquer direção de rotação D1, D2.

[0050] Como melhor mostrado pelas figuras 6, 10, e 11, a segunda embreagem 380 pode ser formada por um segundo elemento de embreagem 382 que é geralmente configurado em anel com estrias se estendendo externamente ou para fora, que engatam correspondentes estrias no elemento de alojamento estacionário 304, que funciona para fixar rotacionalmente o segundo elemento de embreagem 382, enquanto permite o movimento axial do segundo elemento de embreagem 382 na direção para a, e para longe da, engrenagem solar de segundo estágio 340. As vistas da figura 10 e 11 são vistas isoladas do segundo elemento de embreagem 382, da engrenagem solar de segundo estágio 340, e do primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328. Conforme notado acima, o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 recebe uma porção estriada da engrenagem solar de segundo estágio 340 para fixar rotacionalmente o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 e a engrenagem solar de segundo estágio 340 (por exemplo, de forma que o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 e a engrenagem solar de segundo estágio 340 girem conjuntamente ou sejam estacionários conjuntamente).

[0051] Conforme mostrado, o segundo elemento de embreagem 382 inclui uma fileira circunferencial de características de engate 384 orientadas na direção para a engrenagem solar de segundo estágio 340, e a engrenagem solar de segundo estágio 340 inclui uma correspondente fileira circunferencial de características de engate 386 orientadas na direção para o segundo elemento de embreagem 382. Linguetas de montagem 388 no elemento de embreagem 382 permitem que um ou mais atuadores reposicionem axialmente o elemento de embreagem 382 para dentro e/ou para fora do engate com a engrenagem solar de segundo estágio 340.

[0052] Conforme acima, as características de engate 384, 386 permitem a interação entre vários componentes do conjunto de engrenagens planetárias 320 na engrenagem solar de segundo estágio 340 e na embreagem 380. Nesse exemplo, as características de engate 384 no segundo elemento de embreagem 382 são projeções, cada uma com um lado em rampa e um lado perpendicular; e as características de engate 386 na engrenagem solar de segundo estágio 340 são fendas cooperantes, cada uma com um lado em rampa e um lado perpendicular que circunferencialmente se opõem àqueles das características de engate cooperantes 384. Como um resultado desse arranjo e conforme discutido em maior detalhe abaixo, o segundo elemento de embreagem 382 é seletivamente movido para o engate com a engrenagem solar de segundo estágio 340 por intermédio de linguetas 388 de forma que as características de engate 384, 386 se conjuguem umas às outras para travar a engrenagem solar de segundo estágio 340 e, assim, o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328, ao elemento de alojamento estacionário 304 (por exemplo, para prevenir a rotação) quando as engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 e a engrenagem anular 330 giram na primeira direção de rotação D1 e as engrenagens intermediárias 324 giram na segunda direção de rotação D2. Em outros exemplos, as características de engate 384, 386 podem ser bidirecionais (por exemplo, com paredes perpendiculares de conjugação em cada lado) para fixar a engrenagem solar de segundo estágio 340 e o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 ao elemento de alojamento estacionário 304 quando as engrenagens intermediárias 324, engrenagens planetárias de primeiro estágio 326, e a engrenagem anular 330 girarem em qualquer direção de rotação D1, D2.

[0053] Como melhor mostrado pelas figuras 6A, 6B, 16, e 17, a terceira embreagem 390 pode ser formada por um terceiro elemento de embreagem 392 que é geralmente configurado em anel e é fixado ao eixo de engrenagem solar 334 em uma posição próxima à cobertura de engrenagem anular 332 e um terceiro anel de atuação de embreagem 398 (por exemplo, com linguetas para permitir a atuação da embreagem por meio de um atuador) no eixo de engrenagem solar 334, para permitir que o eixo de engrenagem solar 334 seja reposicionado ao longo do eixo de entrada 310 de forma que o terceiro elemento de embreagem 392 possa se mover para dentro e/ou para fora do engate com a cobertura de engrenagem anular 332, fixando rotacionalmente assim o eixo de entrada 310 à engrenagem anular 330. As vistas das figuras 16 e 17 são vistas isoladas do eixo de engrenagem solar 334, do terceiro elemento de embreagem 392, da cobertura de engrenagem anular 332, e do terceiro anel de atuação de embreagem 398. Conforme mostrado, o terceiro elemento de embreagem 392 inclui uma ou mais características de engate 394 que engatam com correspondentes características de engate 396 na superfície interna da cobertura de engrenagem anular 332.

[0054] Como tal, a terceira embreagem 390 pode ser usada para reposicionar axialmente o terceiro elemento de embreagem 392 entre uma posição engatada, na qual o eixo de entrada 310, 322 é rotacionalmente fixado à engrenagem anular 330 e uma posição desengatada, na qual o eixo de entrada 310 não é diretamente fixado para girar com a engrenagem anular 330.

[0055] Conforme apresentado acima, o conjunto de transmissão de energia 132 pode ser operado para seletivamente funcionar em um de quatro modos diferentes, incluindo: um primeiro ou baixo modo de partida de motor, no qual o conjunto de transmissão de energia 132 transfere energia da bateria 140 para o motor 120 com uma primeira relação de transmissão; um segundo modo ou modo de partida de motor a quente, no qual o conjunto de transmissão de energia 132 transfere energia da bateria 140 para o motor 120 com uma segunda relação de transmissão; um terceiro modo ou modo de aumento de potência, no qual o conjunto de transmissão de energia 132 transfere energia da bateria 140 para o motor 120 com uma terceira relação de transmissão; e um modo de geração no qual o conjunto de transmissão de energia 132 transfere energia do motor 120 à bateria 140 em uma quarta relação de transmissão, que, nesse exemplo, é igual à terceira relação de transmissão. Os primeiros três modos podem ser considerados modos de "fornecimento", nos quais o conjunto de transmissão 132 fornece energia da bateria 140 para o motor 120. Comparativamente, o primeiro e segundo (por exemplo, a "partida do motor") modos são velocidade relativamente baixa e saída de torque relativamente alto, e os modos de aumento de potência e de geração são de velocidade relativamente alta e saída de torque relativamente baixo. Como tal, o conjunto de transmissão de energia 132 pode ter diferentes relações de engrenagens para transferir energia ao longo de diferentes trajetos de fluxo de energia, dependendo do modo. Conforme discutido em maior detalhe abaixo, a rotação dos vários elementos do conjunto de transmissão de energia 132 pode ser resumida pela seguinte Tabela (1):

[0056] No modo de partida do motor a frio do exemplo representado, a primeira embreagem 370 é colocada na posição engatada (por exemplo, por um atuador comandado ligado ou desligado pelo controlador 150, quando apropriado) enquanto a segunda e terceira embreagens 380, 390 são posicionadas nas posições desengatadas. Nesse arranjo, as primeiras características de engate 374 do primeiro elemento de embreagem 372 se conjugam às características de engate 376 no suporte de planetas de segundo estágio 344. Uma vez que o primeiro elemento de embreagem 372 é conectado por estrias ao elemento de alojamento estacionário 304, o engate das características de engate 374, 376 também funciona para fixar o suporte de planetas de segundo estágio 344 ao elemento de alojamento estacionário 304

[0057] Quando o suporte de planetas de segundo estágio 344 é fixado, o conjunto de transmissão de energia 132 pode operar no modo de partida do motor a frio. No modo de partida do motor a frio, o motor 120 pode estar 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 com referência à figura 3, a máquina elétrica 134 gira a polia 220 na primeira direção de rotação D1, acionando assim a correia 230 e a polia 210 na primeira direção de rotação D1. A polia 210 aciona o elemento 135, e, assim, o eixo de entrada 310, na primeira direção de rotação D1. A rotação do eixo de entrada 310 aciona a rotação da primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 na primeira direção de rotação D1, e, por sua vez, rotação da primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 na primeira direção de rotação D1 aciona a rotação das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 na segunda direção de rotação D2. A rotação das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 na segunda direção de rotação D2 aciona a rotação das engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 na primeira direção de rotação D1, que, por sua vez, funciona para acionar o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 na segunda direção de rotação D2, bem como a engrenagem solar de segundo estágio 340 na segunda direção de rotação D2. Uma vez que o suporte de planetas de segundo estágio 344 é rotacionalmente fixado, a rotação da engrenagem solar de segundo estágio 340 na segunda direção de rotação D2 aciona as engrenagens planetárias de segundo estágio 342 na primeira direção de rotação D1, que, por sua vez, aciona a engrenagem anular 330 na primeira direção de rotação D1. Como tal, a saída do conjunto de transmissão de energia 132 (por exemplo, na engrenagem anular 330) no modo de partida de engate a frio é orientada na mesma direção que a entrada (por exemplo, no eixo de entrada 310).

[0058] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de energia 132 provê uma relação de transmissão de 15:1 na direção de fluxo de energia do modo de partida do motor a frio. Em outras modalidades, outras relações de transmissão (por exemplo, 10:1 – 30:1) podem ser providas. Considerando uma relação de transmissão de 4:1 do arranjo de correia de transferência de energia 200, uma relação de transmissão de 60:1 resultante (por exemplo, aproximadamente 40:1 a cerca de 120:1) pode ser obtida para o dispositivo de partida-gerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o motor 120 durante o modo de partida do motor a frio. Como tal, se, por exemplo, a máquina elétrica 134 estiver girando a 10.000 RPM, o eixo de manivela 122 do motor 120 gira a cerca de 100-150 RPM. Em um exemplo, o conjunto de transmissão de energia 132 pode fornecer um torque de aproximadamente 3000 Nm para o motor 120. Consequentemente, a máquina elétrica 134 pode assim ter velocidades de operação normais com velocidade relativamente mais baixa e saída de torque mais alto para a partida do motor a frio.

[0059] No modo de partida do motor a quente do exemplo representado, a segunda embreagem 380 é colocada na posição engatada (por exemplo, por um atuador comandado ligado ou desligado pelo controlador 150, quando apropriado) enquanto a primeira e terceira embreagens 370, 390 são posicionadas nas posições desengatadas. Nesse arranjo, as características de engate 384 do segundo elemento de embreagem 382 se conjugam às características de engate 386 na engrenagem solar de segundo estágio 340. Uma vez que o segundo elemento de embreagem 382 é conectado por estrias ao elemento de alojamento estacionário 304 e a engrenagem solar de segundo estágio 340 é conectada por estrias ao primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328, o engate das características de engate 384, 386 também funciona para fixar a engrenagem solar de segundo estágio 340 e o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 ao elemento de alojamento estacionário 304.

[0060] Quando o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 é fixado, o conjunto de transmissão de energia 132 pode operar no modo de partida do motor a quente. No modo de partida do motor a quente, o motor 120 pode estar inicialmente inativo ou ativo. Em qualquer caso, o controlador 150 energiza a máquina elétrica 134 para operar como um motor. Em particular e adicionalmente com referência à figura 3, a máquina elétrica 134 gira a polia 220 na primeira direção de rotação D1, acionando assim a correia 230 e a polia 210 na primeira direção de rotação D1. A polia 210 aciona o elemento 135, e, assim, o eixo de entrada 310, na primeira direção de rotação D1

[0061] Uma vez que a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 é montada no eixo de entrada 310, a rotação do eixo de entrada 310 na primeira direção de rotação D1 também gira a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 na primeira direção de rotação D1. Por sua vez, a rotação da primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 na primeira direção de rotação D1 aciona a rotação das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 na segunda direção de rotação D2, que funciona para acionar rotação das engrenagens planetárias de primeiro estágio 326 na primeira direção de rotação D1. Uma vez que o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio 328 e a engrenagem solar de segundo estágio 340 são fixos, a rotação das engrenagens planetárias de primeiro estágio 326na primeira direção de rotação D1 aciona a rotação da engrenagem anular 330 na primeira direção de rotação D1. Como tal, a saída do conjunto de transmissão de energia 132 (por exemplo, na engrenagem anular 330) no modo de partida de engate a quente é orientada na mesma direção que a entrada (por exemplo, no eixo de entrada 310).

[0062] Conforme notado acima, a engrenagem anular 330 funciona como o elemento de transferência de energia 133 para formar uma interface com o eixo de manivela 122 do motor 120 para acionar e facilitar a partida do motor. Com efeito, durante o modo de partida do motor a quente, o conjunto de transmissão de energia 132 opera como uma configuração de sol para dentro, anel para fora, se bem que a uma relação de transmissão mais baixa em comparação com o modo de partida do motor a frio resultante do uso das relações das engrenagens intermediárias de primeiro estágio 324 e da engrenagem planetária de primeiro estágio 326 em oposição à relação composta em cooperação com as engrenagens planetárias de segundo estágio 342.

[0063] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de energia 132 provê uma relação de transmissão de 4:1 na direção de fluxo de energia do modo de partida do motor a quente. Em outras modalidades, outras relações de transmissão (por exemplo, 3:1 – 7:1) podem ser providas. Considerando uma relação de transmissão de 4:1 do arranjo de correia de transferência de energia 200, uma relação de transmissão resultante de 16:1 (por exemplo, aproximadamente 12:1 a cerca de 28:1) pode ser obtida para o dispositivo de partida-gerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o motor 120 durante o modo de partida do motor a quente. Como tal, se, por exemplo, a máquina elétrica 134 estiver girando a 10.000 RPM, o eixo de manivela 122 do motor 120 gira a cerca de 600-700 RPM. Em um exemplo, a saída de torque do conjunto de transmissão de energia 132 para o motor 120 é aproximadamente 400-600 Nm. Consequentemente, a máquina elétrica 134 pode assim ter velocidades de operação normais com a velocidade relativamente mais baixa e saída de torque mais alto para a partida do motor ou aumenta de potência.

[0064] No modo de partida do motor no aumento de potência do exemplo representado, a terceira embreagem 390 é colocada na posição engatada (por exemplo, por um atuador comandado ligado ou desligado pelo controlador 150, quando apropriado), enquanto a primeira e segunda embreagens 370, 380 são posicionadas nas posições desengatadas. Nesse arranjo, o eixo de engrenagem solar 334 é mudado de forma que o terceiro elemento de embreagem 392 engate a cobertura de engrenagem anular 332, fixando assim o eixo de entrada 310 e a engrenagem anular 330 para a rotação coletiva.

[0065] Quando o eixo de entrada 310 e a engrenagem anular 330 estiverem travados para a rotação coletiva, o conjunto de transmissão de energia 132 pode operar no modo de aumento de potência. No modo de aumento de potência, o motor 120 pode estar inicialmente ativo e o controlador 150 energiza a máquina elétrica 134 para operar como um motor. Em particular e adicionalmente com referência à figura 3, a máquina elétrica 134 gira a polia 220 na primeira direção de rotação D1, acionando assim a correia 230 e a polia 210 na primeira direção de rotação D1. A polia 210 aciona o elemento 135, e assim o eixo de entrada 310, na primeira direção de rotação D1. A rotação do eixo de entrada 310 aciona a rotação da engrenagem anular 330 em torno do eixo de rotação primário na mesma primeira direção de rotação D1. Conforme notado acima, a engrenagem anular 330funciona como o elemento de transferência de energia 133 para formar uma interface com o eixo de manivela 122 do motor 120 para acionar o motor 120. Com efeito, durante o modo de aumento de potência, o conjunto de transmissão de energia 132 opera como uma configuração de sol para dentro, anel para fora.

[0066] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de energia 132 provê uma relação de transmissão de 1:1 na direção de fluxo de energia do modo de aumento de potência. Em outras modalidades, outras relações de transmissão podem ser providas. Considerando uma relação de transmissão de 4:1 do arranjo de correia de transferência de energia 200, uma relação de transmissão resultante de 4:1 pode ser obtida para o dispositivo de partidagerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o motor 120 durante o modo de aumento de potência. Como tal, se, por exemplo, a máquina elétrica 134 estiver girando a 10.000 RPM, o eixo de manivela 122 do motor 120 gira a cerca de 2500 RPM. Consequentemente, a máquina elétrica 134 pode assim ter velocidades de operação normais, enquanto provê uma velocidade de aumento de potência apropriada para o motor 120.

[0067] O modo de geração opera de forma idêntica ao modo de aumento de potência, exceto que a energia é transferida através do conjunto de transmissão 132 do motor 120 para a máquina elétrica 134. No modo de partida do gerador do exemplo representado, a terceira embreagem 390 é colocada na posição engatada (por exemplo, por um atuador comandado pelo controlador 150) enquanto a primeira e segunda embreagens 370, 380 são mantidas ou de outra maneira posicionadas nas posições desengatadas. Conforme a engrenagem solar de segundo estágio 340 e a primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322 estão travadas para a rotação coletiva, o conjunto de transmissão de energia 132 pode operar no modo de geração. Subsequentemente aos modos de partida de motor e/ou ao modo de aumento de potência, o motor 120 começa a acelerar acima da velocidade de rotação provida pelo conjunto de transmissão de energia 132, e a máquina elétrica 134 é comandada para desacelerar e cessar a provisão de torque ao conjunto de transmissão de energia 132. Depois de o motor 120 ter se estabilizado para uma velocidade suficiente e a máquina elétrica 134 ter sido suficientemente desacelerada ou paralisada, a terceira embreagem 390 é engatada conforme descrito acima para operar o conjunto de transmissão de energia 132 no modo de geração.

[0068] No modo de geração, o motor 120 gira o eixo de manivela 122 e o elemento de transferência de energia 133 que está engatado com a engrenagem anular 330, acionando assim a engrenagem anular 330 na primeira direção de rotação D1. A engrenagem anular 330 aciona o eixo de entrada 310 por intermédio da engrenagem intermediária de primeiro estágio 324, das engrenagens planetárias de primeiro estágio 326, das engrenagens planetárias de segundo estágio 342, da primeira engrenagem solar de primeiro estágio 322, e da engrenagem solar de segundo estágio 340. Por conseguinte, conforme a engrenagem anular 330 gira na primeira direção de rotação D1, o eixo de entrada 310 é acionado e similarmente gira na primeira direção de rotação D1 na mesma taxa de rotação. Conforme notado acima, o eixo de entrada 310 é conectado com, e provê energia de saída para, a máquina elétrica 134 na primeira direção de rotação D1 por intermédio do arranjo de correia de transferência de energia 200. Com efeito, durante o modo de geração, o conjunto de transmissão de energia 132 opera como uma configuração de anel para dentro, sol para fora

[0069] Em um exemplo, o conjunto de transmissão de energia 132 provê uma relação de transmissão de 1:1 na direção de fluxo de energia do modo de geração. Em outras modalidades, outras relações de transmissão podem ser providas. Considerando uma relação de transmissão de 4:1 do arranjo de correia de transferência de energia 200, uma relação de transmissão resultante de 4:1 pode ser obtida para o dispositivo de partida-gerador 130 entre a máquina elétrica 134 e o motor 120 durante o modo de geração. Como um resultado, a máquina elétrica 134 pode assim ter velocidades de operação normais em ambas as direções de fluxo de energia com saída de torque relativamente baixo durante energia geração.

[0070] Assim, várias modalidades do sistema elétrico de veículo foram descritas, que incluem um dispositivo de partida-gerador integrado. Vários conjuntos de transmissão podem ser incluídos no dispositivo, reduzindo assim o espaço ocupado pelo sistema. O conjunto de transmissão pode prover múltiplas velocidades ou relações de transmissão e transição entre velocidades/relações de transmissão. Um ou mais arranjos de embreagem podem ser usados para seletivamente aplicar torque ao conjunto de engrenagens do conjunto de transmissão em ambas as direções de fluxo de energia. Além disso, tais conjuntos de engrenagens e arranjos de embreagem permitem que o motor e a máquina elétrica provejam e recebam energia a múltiplas velocidades em uma direção de rotação comum.

[0071] Também, os seguintes exemplos são providos, que são enumerados para a referência mais fácil.

[0072] 1. Dispositivo de partida-gerador combinado para um veículo de trabalho tendo um motor com um eixo de manivela de motor configurado para girar em uma primeira direção de rotação, o dispositivo de partidagerador combinado compreendendo: uma máquina elétrica com um eixo de máquina elétrica configurado para girar na primeira direção de rotação; e um conjunto de transmissão de energia incluindo um eixo de acionamento e configurado para transferir energia entre a máquina elétrica e o motor, o conjunto de transmissão de energia incluindo: um conjunto de engrenagens planetárias com um primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplada ao eixo de máquina elétrica e um segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplado ao primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias, em que um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem intermediária, e um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem anular acoplada ao eixo de manivela de motor; e um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada a um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias para efetuar pelo menos um modo de fornecimento no qual energia flui em uma primeira direção de fluxo de energia e pelo menos um modo de geração no qual energia flui em uma segunda direção de fluxo de energia, em que, no pelo menos um modo de fornecimento, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação da máquina elétrica por intermédio do eixo de máquina elétrica e fornece energia na primeira direção de rotação para o eixo de manivela de motor como a primeira direção de fluxo de energia, e em que, no pelo menos um modo de geração, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação do eixo de manivela de motor e fornece energia na primeira direção de rotação para a máquina elétrica por intermédio do eixo de máquina elétrica como a segunda direção de fluxo de energia.

[0073] 2. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 1, em que o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui uma primeira engrenagem solar de primeiro estágio acoplada ao eixo de acionamento e as engrenagens planetárias de primeiro estágio engatadas com a engrenagem anular, e em que uma pluralidade das engrenagens intermediárias é engatada entre a primeira engrenagem solar de primeiro estágio e as engrenagens planetárias de primeiro estágio.

[0074] 3. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 2, em que tanto o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias quanto o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias engatam a engrenagem anular.

[0075] 4. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 3, em que o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias tem um primeiro suporte de planetas de primeiro estágio suportando a pluralidade das engrenagens intermediárias e as engrenagens planetárias de primeiro estágio, e o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui uma engrenagem solar de segundo estágio rotacionalmente acoplada ao primeiro suporte de planetas de primeiro estágio.

[0076] 5. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 4, em que o arranjo de embreagem é configurado para efetuar múltiplos modos de fornecimento na primeira direção de fluxo de energia.

[0077] 6. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 5, em que o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui engrenagens planetárias de segundo estágio, engatadas com a engrenagem solar de segundo estágio e a engrenagem anular e um suporte de planetas de segundo estágio suportando as engrenagens planetárias de segundo estágio, em que o conjunto de transmissão de energia inclui um alojamento que encerra pelo menos parcialmente o conjunto de engrenagens planetárias, o alojamento incluindo pelo menos um elemento de alojamento estacionário, e em que o arranjo de embreagem inclui uma primeira embreagem configurada para, em um primeiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, engatar para rotacionalmente fixar o suporte de planetas de segundo estágio ao pelo menos um elemento de alojamento estacionário.

[0078] 7. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 6, em que o conjunto de transmissão de energia é configurado, no primeiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, para transferir energia de rotação da máquina elétrica na primeira direção de fluxo de energia do eixo de acionamento, para a primeira engrenagem solar de primeiro estágio, para a engrenagem planetária de primeiro estágio, to o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio, para a engrenagem solar de segundo estágio, para as engrenagens planetárias de segundo estágio, e à engrenagem anular, para fora para o motor em uma primeira relação de transmissão.

[0079] 8. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 6, em que o arranjo de embreagem inclui uma segunda embreagem configurada para, em um segundo modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, engatam to fixar rotacionalmente o engrenagem solar de segundo estágio ao pelo menos um elemento de alojamento estacionário.

[0080] 9. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 8, em que o conjunto de transmissão de energia é configurado, no segundo modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, para transferir energia de rotação da máquina elétrica na primeira direção de fluxo de energia do eixo de acionamento, para a primeira engrenagem solar de primeiro estágio, para as engrenagens planetárias de primeiro estágio, e à engrenagem anular, para fora para o motor em uma segunda relação de transmissão.

[0081] 10. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 8, em que o arranjo de embreagem inclui uma terceira embreagem configurada para, em um terceiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, engatar para acoplar o eixo de acionamento à engrenagem anular

[0082] 11. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 10, em que o conjunto de transmissão de energia é configurado, no terceiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, para transferir energia de rotação da máquina elétrica na primeira direção de fluxo de energia do eixo de acionamento, à engrenagem anular, e para fora para o motor em uma terceira relação de transmissão.

[0083] 12. Dispositivo de partida-gerador combinado de acordo com o exemplo 10, em que o conjunto de transmissão de energia é configurado, em um primeiro modo de geração do pelo menos um modo de geração, para transferir energia de rotação do motor, à engrenagem anular, para o eixo de acionamento, e para fora para a máquina elétrica em uma terceira relação de transmissão.

[0084] 13. Conjunto de transmissão de energia de um dispositivo de partida-gerador combinado para um veículo de trabalho e configurado para transferir energia de rotação entre um motor com ao eixo de manivela e uma máquina elétrica com um eixo de máquina elétrica, o conjunto de transmissão de energia compreendendo: um eixo de acionamento acoplada ao eixo de máquina elétrica e configurado para girar em uma primeira direção de rotação; um conjunto de engrenagens planetárias incluindo um primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplada ao eixo de acionamento e um segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplado ao primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias, em que um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem intermediária, e um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem anular acoplada ao eixo de manivela de motor; e um arranjo de embreagem com pelo menos uma embreagem seletivamente acoplada a um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias para efetuar pelo menos um modo de fornecimento no qual energia flui em uma primeira direção de fluxo de energia e pelo menos um modo de geração no qual energia flui em uma segunda direção de fluxo de energia, em que, no pelo menos um modo de fornecimento, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação da máquina elétrica por intermédio do eixo de acionamento e fornece energia na primeira direção de rotação para o eixo de manivela de motor como a primeira direção de fluxo de energia, e em que, no pelo menos um modo de geração, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação do eixo de manivela de motor e fornece energia na primeira direção de rotação para a máquina elétrica por intermédio do eixo de acionamento como a segunda direção de fluxo de energia.

[0085] 14. Conjunto de transmissão de energia de acordo com o exemplo 13, em que o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui uma primeira engrenagem solar de primeiro estágio acoplada ao eixo de acionamento e as engrenagens planetárias de primeiro estágio engatadas com a engrenagem anular, e em que uma pluralidade das engrenagens intermediárias é engatada entre a primeira engrenagem solar de primeiro estágio e as engrenagens planetárias de primeiro estágio.

[0086] 15. Conjunto de transmissão de energia de acordo com o exemplo 14, em que tanto o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias quanto o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias engatam a engrenagem anular

[0087] Conforme será apreciado por uma pessoa especializada na técnica, certos aspectos da matéria descrita podem ser incorporados como um método, sistema (por exemplo, um sistema de controle de veículo de trabalho incluído em um veículo de trabalho), ou produto de programa de computador. Consequentemente, certas modalidades podem ser implementadas inteiramente como hardware, inteiramente como software (incluindo firmware, software residente, micro código, etc.) ou como uma combinação de software e hardware (e outros) aspectos. Além disso, certas modalidades podem assumir a forma de um produto de programa de computador em um meio de armazenamento usável por computador tendo código de programa usável por computador incorporado no meio.

[0088] Qualquer meio apropriado usável por computador ou legível por computador pode ser utilizado. O meio usável por computador pode ser um meio de sinal legível por computador ou um meio de armazenamento legível por computador. Um meio de armazenamento usável por computador, ou legível por computador (incluindo um dispositivo de armazenamento associado a um dispositivo de computação ou dispositivo eletrônico de cliente) pode ser, por exemplo, mas não é limitado a, um sistema, aparelho, ou dispositivo, eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético, a infravermelhos, ou semicondutor, ou qualquer combinação apropriada dos precedentes. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) do meio legível por computador incluiriam os seguintes: uma conexão elétrica tendo um ou mais fios metálicos, um disquete portátil de computador, um disco rígido, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória exclusivamente de leitura (ROM), uma memória exclusivamente de leitura programável apagável (EPROM ou memória Flash), uma fibra óptica, uma memória exclusivamente de leitura de disco compacto portátil (CD-ROM), um dispositivo de armazenamento óptico. No contexto desse documento, um meio de armazenamento usável por computador, ou legível por computador, pode ser qualquer meio tangível que pode conter, ou armazenar um programa para uso por, ou em conexão com, o sistema, aparelho, ou dispositivo, de execução de instruções.

[0089] Um meio de sinal legível por computador pode incluir um sinal de dado propagado com código de programa legível por computador incorporado no mesmo, por exemplo, em banda de base ou como parte de uma onda portadora. Um tal sinal propagado pode assumir qualquer de uma variedade de formas, incluindo, mas não limitada a, eletromagnética, óptica, ou qualquer combinação apropriada das mesmas. Um meio de sinal legível por computador pode ser não transitório e pode ser qualquer meio legível por computador que não é um meio de armazenamento legível por computador e que pode se comunicar, propagar, ou transportar um programa para uso por, ou em conexão com, um sistema, aparelho, ou dispositivo, de execução de instruções.

[0090] Aspectos de certas modalidades são descritos aqui e podem ser descritos com referência a ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos de métodos, aparelhos (sistemas) e produtos de programa de computador de acordo com as modalidades da invenção. Será entendido que cada bloco de qualquer de tais ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, e combinações de blocos em tais ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, podem ser implementados por instruções de programa de computador. Essas instruções de programa de computador podem ser providas para um processador de um computador de finalidade geral, um computador de finalidade especial ou outro aparelho de processamento de dados programável para produzir uma máquina, de forma que as instruções, que são executadas por intermédio do processador do computador ou outro aparelho de processamento de dados programável, criem meios para implementar as funções/atos especificados no fluxograma e/ou bloco ou blocos do diagrama de blocos.

[0091] Essas instruções de programa de computador podem também ser armazenadas em uma memória legível por computador, que pode direcionar um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para funcionar de uma maneira particular, de forma que as instruções armazenadas na memória legível por computador produzam um artigo de fabricação incluindo instruções que implementam a função/ato especificado no fluxograma e/ou bloco ou blocos do diagrama de blocos.

[0092] As instruções de programa de computador podem também ser carregadas em um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para fazer com que uma série de etapas operacionais seja realizada no computador ou outro aparelho programável para produzir um processo implementado por computador de forma que as instruções que são executadas no computador ou em outro aparelho programável provejam etapas para implementar as funções/atos especificados no fluxograma e/ou bloco ou blocos do diagrama de blocos.

[0093] Qualquer fluxograma e diagramas de blocos nas figuras, ou discussão similar acima, podem ilustrar a arquitetura, funcionalidade, e operação de possíveis implementações de sistemas, métodos e produtos de programa de computador de acordo com várias modalidades da presente invenção. A esse respeito, cada bloco no fluxograma ou diagramas de blocos pode representar um módulo, segmento, ou porção de código, que inclui uma ou mais instruções executáveis para implementar a(s) função(ões) lógica(s) especificada(s). Deve ser também notado que, em algumas implementações alternativas, as funções notadas no bloco (ou de outra maneira descritas aqui) podem ocorrer fora da ordem notada nas figuras. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão (ou duas operações descritas em sucessão) podem, de fato, ser executados substancialmente simultaneamente, ou os blocos (ou operações) podem, às vezes, ser executados na ordem reversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Será também notado que cada bloco de qualquer ilustração de diagrama de blocos e/ou fluxograma, e combinações de blocos em quaisquer diagramas de blocos e/ou ilustrações de fluxograma, podem ser implementado por sistemas baseados em hardware de finalidade especial que realizam as funções ou atos especificados, ou combinações de hardware de finalidade especial e instruções de computador.

[0094] A terminologia usada aqui é para a finalidade somente de descrever modalidades particulares e não é destinada a ser limitativa da invenção. Quando usadas aqui, as formas singulares "um", "uma", e "o", "a" são destinados a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será também entendido que os termos "compreende" e/ou "compreendendo", quando usados nessa descrição, especificam a presença das características mencionadas, integradores, etapas, operações, elementos, e/ou componentes, mas não excluem a presença ou a adição de uma ou mais outras características, integradores, etapas, operações, elementos, componentes, e/ou grupos dos mesmos.

[0095] A descrição da presente invenção foi apresentada para finalidades de ilustração e descrição, mas não é destinada a ser exaustiva ou limitada à invenção na forma descrita. Muitas modificações e variações serão aparentes àqueles de conhecimento comum na técnica sem abandonar do escopo e espírito da invenção. As modalidades explicitamente referenciadas aqui foram escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios da invenção e sua aplicação prática, e, para permitir que outras pessoas de conhecimento comum na técnica compreendam a invenção e reconheçam muitas alternativas, modificações, e variações no exemplo(s) descrito(s). Consequentemente, várias modalidades e implementações diferentes daquelas explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações que seguem.

Claims

Dispositivo de partida-gerador combinado (130) para um veículo de trabalho (100) tendo um motor (120) com um eixo de manivela de motor (122) configurado para girar em uma primeira direção de rotação, o dispositivo de partida-gerador combinado (130) caracterizado pelo fato de que compreende: uma máquina elétrica (134) com um eixo de máquina elétrica (137) configurado para girar na primeira direção de rotação; e um conjunto de transmissão de energia (132) incluindo um eixo de acionamento (310) e configurado para transferir energia entre a máquina elétrica (134) e o motor (120), o conjunto de transmissão de energia (132) incluindo: um conjunto de engrenagens planetárias (320) com um primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplado ao eixo de máquina elétrica (137) e um segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplado ao primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias, em que um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem intermediária (324), e um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem anular (330) acoplada ao eixo de manivela de motor (122); e um arranjo de embreagem (360) com pelo menos uma embreagem (370, 380, 390) seletivamente acoplada a um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias para efetuar pelo menos um modo de fornecimento no qual energia flui em uma primeira direção de fluxo de energia e pelo menos um modo de geração no qual energia flui em uma segunda direção de fluxo de energia, em que, no pelo menos um modo de fornecimento, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação da máquina elétrica (134) por intermédio do eixo de máquina elétrica (137) e fornece energia na primeira direção de rotação para o eixo de manivela de motor (122) como a primeira direção de fluxo de energia, e em que, no pelo menos um modo de geração, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação do eixo de manivela de motor (122) e fornece energia na primeira direção de rotação para a máquina elétrica (134) por intermédio do eixo de máquina elétrica (137) como a segunda direção de fluxo de energia.
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui uma primeira engrenagem solar de primeiro estágio (322) acoplada ao eixo de acionamento (310) e as engrenagens planetárias de primeiro estágio engatadas com a engrenagem anular (330), e em que uma pluralidade das engrenagens intermediárias (324) é engatada entre a primeira engrenagem solar de primeiro estágio (322) e as engrenagens planetárias de primeiro estágio (326).
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que tanto o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias quanto o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias engatam a engrenagem anular (330).
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias tem um primeiro suporte de planetas de primeiro estágio (328) suportando a pluralidade das engrenagens intermediárias (324) e as engrenagens planetárias de primeiro estágio (326), e o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui uma engrenagem solar de segundo estágio (340) rotacionalmente acoplada ao primeiro suporte de planetas de primeiro estágio (328).
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o arranjo de embreagem (360) é configurado para efetuar múltiplos modos de fornecimento na primeira direção de fluxo de energia.
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui engrenagens planetárias de segundo estágio (342) engatadas com a engrenagem solar de segundo estágio (340) e a engrenagem anular (330) e um suporte de planetas de segundo estágio (344) suportando as engrenagens planetárias de segundo estágio (342), em que o conjunto de transmissão de energia (132) inclui um alojamento (300) que encerra pelo menos parcialmente o conjunto de engrenagens planetárias (320), o alojamento (300) incluindo pelo menos um elemento de alojamento estacionário (304), e em que o arranjo de embreagem (360) inclui uma primeira embreagem (370) configurada para, em um primeiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, engatar para rotacionalmente fixar o suporte de planetas de segundo estágio (344) ao pelo menos um elemento de alojamento estacionário (304).
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o conjunto de transmissão de energia (132) é configurado, no primeiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, para transferir energia de rotação da máquina elétrica (134) na primeira direção de fluxo de energia do eixo de acionamento(310), para a primeira engrenagem solar de primeiro estágio (322), para a engrenagem planetária de primeiro estágio (326), para o primeiro suporte de planetas de primeiro estágio (328), para a engrenagem solar de segundo estágio (340), para as engrenagens planetárias de segundo estágio (342), e à engrenagem anular (330), para fora para o motor (120) em uma primeira relação de transmissão.
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o arranjo de embreagem (360) inclui uma segunda embreagem (380) configurada para, em um segundo modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, engatar para rotacionalmente fixar a engrenagem solar de segundo estágio (340) ao pelo menos um elemento de alojamento estacionário (304).
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o conjunto de transmissão de energia (132) é configurado, no segundo modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, para transferir energia de rotação da máquina elétrica (134) na primeira direção de fluxo de energia do eixo de acionamento(310), para a primeira engrenagem solar de primeiro estágio (322), para as engrenagens planetárias de primeiro estágio (326), e à engrenagem anular (330), para fora para o motor (120) em uma segunda relação de transmissão
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o arranjo de embreagem (360) inclui uma terceira embreagem (390) configurada para, em um terceiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, engatar para acoplar o eixo de acionamento (310) à engrenagem anular (330).
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o conjunto de transmissão de energia (132) é configurado, no terceiro modo de fornecimento do pelo menos um modo de fornecimento, para transferir energia de rotação da máquina elétrica (134) na primeira direção de fluxo de energia do eixo de acionamento (310) à engrenagem anular (330), e para fora para o motor (120) em uma terceira relação de transmissão.
Dispositivo de partida-gerador combinado (130) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o conjunto de transmissão de energia (132) é configurado, em um primeiro modo de geração do pelo menos um modo de geração, para transferir energia de rotação do motor (120), à engrenagem anular (330), para o eixo de acionamento (310), e para fora para a máquina elétrica (134) em uma terceira relação de transmissão.
Conjunto de transmissão de energia (132) de um dispositivo de partida-gerador combinado (130) para um veículo de trabalho (100) e configurado para transferir energia de rotação entre um motor (120) com ao eixo de manivela (122) e uma máquina elétrica (134) com um eixo de máquina elétrica (137), o conjunto de transmissão de energia (132) CPFDQ caracterizado pelo fato de que compreende: um eixo de acionamento (310) acoplada ao eixo de máquina elétrica (137) e configurado para girar em uma primeira direção de rotação; um conjunto de engrenagens planetárias (320) incluindo um primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplada ao eixo de acionamento (310) e um segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias acoplado ao primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias, em que um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem intermediária (324), e um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias incluem uma engrenagem anular (330) acoplada ao eixo de manivela de motor (122); e um arranjo de embreagem (360) com pelo menos uma embreagem (370, 380, 390) seletivamente acoplada a um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias para efetuar pelo menos um modo de fornecimento no qual energia flui em uma primeira direção de fluxo de energia e pelo menos um modo de geração no qual energia flui em uma segunda direção de fluxo de energia, em que, no pelo menos um modo de fornecimento, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação da máquina elétrica (134) por intermédio do eixo de acionamento (310) e fornece energia na primeira direção de rotação para o eixo de manivela de motor (122) como a primeira direção de fluxo de energia, e em que, no pelo menos um modo de geração, um ou mais do primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias e do segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias recebe energia de entrada na primeira direção de rotação do eixo de manivela de motor (122) e fornece energia na primeira direção de rotação para a máquina elétrica (134) por intermédio do eixo de acionamento(310) como a segunda direção de fluxo de energia.
Conjunto de transmissão de energia (132) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias inclui uma primeira engrenagem solar de primeiro estágio (322) acoplada ao eixo de acionamento (310) e as engrenagens planetárias de primeiro estágio (326)engatadas com a engrenagem anular (330), e em que uma pluralidade das engrenagens intermediárias (324) é engatada entre a primeira engrenagem solar de primeiro estágio (322) e as engrenagens planetárias de primeiro estágio (326).
Conjunto de transmissão de energia (132) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que tanto o primeiro estágio de conjunto de engrenagens planetárias quanto o segundo estágio de conjunto de engrenagens planetárias engatam a engrenagem anular (330).