BR112014032610B1

BR112014032610B1 - Arranjo de acionamento para um veículo, veículo que inclui tal arranjo de acionamento e método para controlar tal arranjo de acionamento

Info

Publication number: BR112014032610B1
Application number: BR112014032610-0A
Authority: BR
Inventors: Mikael Bergquist
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2021-12-07
Also published as: SE1250696A1; WO2014003651A1; EP2867048B1; RU2591775C1; KR20150023813A; CN104507726A; KR101638534B1; EP2867048A1; EP2867048A4; SE536559C2; BR112014032610A2; IN2014DN10791A

Abstract

disposição de acionamento para um veículo, veículo que inclui tal disposição de acionamento e método para controlar tal disposição de acionamento. a invenção refere-se a uma disposição de acionamento para um veículo, sendo que a disposição (2) compreende um eixo de saída (14) de um motor de combustão interna (4), um eixo de entrada (27) de uma transmissão (8), uma máquina elétrica(6) que compreende um estator (24) e um rotor (26), uma engrenagem planetária (10) que compreende elementos móveis (18, 20, 22), e um mecanismo de travamento (38) que é móvel entre uma primeira e segunda posição, em que na primeira posição o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) e o eixo de entrada (27) da transmissão (8) podem girar a diferentes velocidades através da engrenagem planetária (10), e em que na segunda posição o mecanismo de travamento (38) conecta rigidamente o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) ao eixo de entrada (27) da transmissão (8) através da engrenagem planetária (10). o mecanismo de travamento (38) compreende uma luva (40) dotada de primeiras ranhuras (41), que na primeira posição engata-se às segundas ranhuras (43) em um primeiro componente móvel (18, 20, 22) da engrenagem planetária (10), e na segunda posição engata-se, ainda, às terceiras ranhuras (45) em um segundo componente móvel (18, 20, 22) da engrenagem planetária (10), sendo que o primeiro componente móvel (18, 20, 22) é conectado ao eixo de entrada (27) da transmissão (8), e o segundo componente móvel (18, 20, 22) é conectado ao eixo de saída (14) do motor de combustão (4). a invenção também se refere a um veículo que compreende tal disposição de acionamento e um método para controle de tal disposição de acionamento.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR

[0001] A presente invenção refere-se a um arranjo de acionamento para um veículo, de acordo com a reivindicação 1. A invenção também se refere a um veículo que compreende tal arranjo de acionamento, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 13 e a um método para controlar tal arranjo de acionamento, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 14.

[0002] Veículos híbridos podem ser acionados por um motor primário, como um motor de combustão interna, e um motor secundário, como uma máquina elétrica. A máquina elétrica é equipada com pelo menos uma bateria para armazenar energia elétrica e equipamento de controle para controlar o fluxo de energia elétrica entre a bateria e a máquina elétrica. A máquina elétrica pode, desse modo, operar de forma alternativa como um motor ou um gerador com base na condição de operação do veículo. Quando o veículo está freando, a máquina elétrica gera energia a elétrica armazenada na bateria. A energia elétrica armazenada é posteriormente utilizada para a operação do veículo.

[0003] Utilizando-se um mecanismo de embreagem convencional que desacopla o eixo de entrada de transmissão do motor de combustão interna durante processos de troca da transmissão envolve desvantagens, como o aquecimento dos discos do mecanismo de embreagem, resultando em consumo de combustível elevado e desgaste dos discos de embreagem. Um mecanismo de embreagem convencional também é relativamente pesado e dispendioso. Também ocupa um espaço relativamente maior em um veículo.

[0004] Conectando-se o eixo de saída do motor de combustão interna, o rotor da máquina elétrica e o eixo de entrada de transmissão com uma engrenagem planetária, o mecanismo de embreagem convencional pode ser evitado. Ao acelerar um veículo, um torque elevado deverá ser aplicado pelo motor de combustão interna e pela máquina elétrica à transmissão e nas rodas motrizes veículo. Visto que tanto o motor de combustão interna quanto a máquina elétrica são conectados à engrenagem planetária, o torque máximo aplicado pelo motor de combustão interna e o motor elétrico será limitado por qualquer uma dessas unidades de acionamento que têm um torque máximo menor do que o torque máximo da segunda unidade de acionamento. Em casos em que o torque máximo de uma máquina elétrica é menor do que o torque máximo do motor de combustão interna, a máquina elétrica não poderá gerar um torque de reação suficiente para a engrenagem planetária, de modo que o motor de combustão interna não é capaz de transmitir seu torque máximo para a transmissão e sobre as rodas motrizes do veículo. Assim, o torque máximo transmitido à transmissão é limitado pela potência da máquina elétrica. Especificamente, quando é desejada uma aceleração potente do veículo e a máquina elétrica não é capaz de gerar torque de reação suficiente, calor será gerado na máquina elétrica, de forma indesejada.

[0005] O documento n° U.S -A1 - 2003/0078127 mostra um sistema de acionamento para um veículo com um motor de combustão interna e um motor elétrico, que são conectados à engrenagem planetária. O suporte de roda planetária da engrenagem planetária é conectado a um eixo de entrada de uma transmissão. O suporte de roda planetária e a engrenagem solar da engrenagem planetária podem ser rigidamente conectados por uma luva, de modo que o motor elétrico e o eixo de entrada de transmissão podem girar como uma unidade de rotação rígida.

[0006] Em um veículo, o espaço disponível para o arranjo de acionamento é frequentemente limitado. Se o arranjo de acionamento compreende uma pluralidade de componentes, como um motor de combustão interna, uma máquina elétrica, uma transmissão e uma engrenagem planetária, o projeto deve ser compacto. Por essa razão, é desejado que as dimensões da máquina elétrica sejam pequenas, o que significa que a potência da máquina elétrica e torque máximo gerado são limitados.

[0007] Também há exigências para uma elevada confiabilidade e elevada segurança dos componentes incluídos no arranjo de acionamento.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[0008] O objeto da presente invenção é fornecer um arranjo de acionamento para um veículo, cujo arranjo de acionamento tem um projeto compacto.

[0009] Adicionalmente, o objeto da invenção é fornecer um arranjo de acionamento para um veículo, cujo arranjo de acionamento tem elevada confiabilidade e elevada segurança.

[0010] Um outro objeto da invenção é fornecer um arranjo de acionamento para um veículo, cujo arranjo de acionamento tem um peso baixo.

[0011] Um outro objeto da invenção é fornecer um arranjo de acionamento para um veículo, cujo arranjo de acionamento tem um baixo custo de produção.

[0012] Esses objetivos são alcançados com o arranjo de acionamento do tipo inicialmente mencionado, que é caracterizado pelas características especificadas na parte caracterizante da reivindicação 1.

[0013] Esses objetivos também são alcançados com o veículo que compreende tal arranjo de acionamento do tipo inicialmente mencionado, que é caracterizado pelas características especificadas na parte caracterizante da reivindicação 13.

[0014] Esses objetivos também são alcançados com o método para controlar o arranjo de acionamento do tipo inicialmente mencionado, que é caracterizado pelas características especificadas na parte caracterizante da reivindicação 14.

[0015] Conectando-se rigidamente o eixo de saída do motor ao eixo de entrada de transmissão através da engrenagem planetária com o uso do mecanismo de travamento, uma aceleração desejada do veículo é obtida, enquanto limita as dimensões e potência da máquina elétrica, o que resulta em um arranjo de acionamento compacto com dimensões limitadas. Dessa forma, o torque máximo que a máquina elétrica pode gerar também pode ser menor do que o torque máximo que o motor de combustão interna pode gerar. Com a luva que compreende primeiras ranhuras, que são projetadas para engatar com as segundas e terceiras ranhuras no primeiro e segundo componentes móveis da engrenagem planetária, é fornecido um arranjo de acionamento, de acordo com a invenção, que tem um projeto compacto, elevada confiabilidade e elevada segurança e que tem peso baixo e custos de produção baixos.

[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, o primeiro componente móvel é um suporte de roda planetária e o outro componente móvel é uma engrenagem solar. Dessa forma, a potência do motor de combustão, na segunda posição da luva, passará pela engrenagem solar, pela luva, pelo suporte de roda planetária e seguirá para a transmissão, o que resulta em que as rodas planetárias não estão sujeitas a qualquer torque. Isso significa que a dimensão das rodas planetárias pode ser adaptada apenas para o torque da máquina elétrica ao invés do torque do motor, o que, por sua vez, permite que as rodas planetárias possam ser configuradas com dimensões menores. Assim, é fornecido um arranjo de acionamento de acordo com a invenção que tem um projeto compacto, peso baixo e baixos custos de produção.

[0017] De acordo com uma modalidade adicional, o mecanismo de travamento é configurado como uma luva anular, que circunda substancialmente de forma concêntrica o suporte de roda planetária. Assim, é fornecido um arranjo de acionamento de acordo com a invenção que tem um projeto compacto com peso baixo e baixos custos de produção.

[0018] De acordo com uma modalidade adicional, a luva anular é dotada de reentrâncias periféricas, que interagem com as rodas planetárias dispostas no suporte de roda planetária. Assim, o peso da luva será reduzido, o que reduz o custo de produção e o peso do dispositivo de acionamento.

[0019] De acordo com uma modalidade adicional, a luva é movida entre a primeira e a segunda posição por um elemento de potência, que circunda substancialmente de forma concêntrica o eixo de entrada de transmissão ou o eixo de saída do motor. Dessa forma, é fornecido um projeto compacto, peso baixo e custos de produção baixos.

[0020] De acordo com uma modalidade adicional, um rolamento é disposto entre a luva e o elemento de potência, sendo que o rolamento permite a luva girar em relação ao elemento de potência. O elemento de potência pode, então, ser projetado de modo a não precisar girar, o que significa que o projeto do elemento de potência pode ser simplificado. A confiabilidade e a segurança do arranjo de acionamento podem, deste modo, ser elevadas.

[0021] De acordo com uma modalidade adicional, pelo menos uma mola é disposta para mover a luva da primeira para a segunda posição. A mola pode funcionar de forma independente do elemento de potência ou interagir com o elemento de potência para mover a luva. Assim, o projeto do elemento de potência pode ser simplificado e a confiabilidade e segurança do arranjo de acionamento podem ser elevadas. A mola se esforça para trazer a luva para a segunda posição para permitir a operação do veículo, caso o elemento de potência falhe.

[0022] Uma engrenagem planetária, em geral, compreende três componentes que são dispostos de forma giratória em relação uns aos outros, isto é, uma engrenagem solar, um suporte de roda planetária e uma engrenagem anular. Sabendo o número de dentes da engrenagem solar e da engrenagem anular, as velocidades relativas dos três componentes podem ser determinadas durante a operação. De acordo com a presente invenção, um componente da engrenagem planetária é conectado a um eixo de saída do motor de combustão interna. Esse componente de engrenagem planetária, gira, dessa forma, com uma velocidade correspondente à velocidade do eixo de saída do motor de combustão interna. Um segundo componente da engrenagem planetária é conectado ao eixo de entrada de uma transmissão. Esse componente da engrenagem planetária gira, dessa forma, na mesma velocidade como o eixo de entrada da transmissão. Um terceiro componente da engrenagem planetária é conectado ao rotor de uma máquina elétrica. Esse componente da engrenagem planetária gira, assim, na mesma velocidade como o rotor da máquina elétrica se estiverem diretamente conectados um ao outro. Alternativamente, a máquina elétrica pode ser conectada ao terceiro elemento da engrenagem planetária através de uma transmissão que tem uma razão. Nesse caso, a máquina elétrica e o terceiro elemento da engrenagem planetária gira a velocidades diferentes. A velocidade das máquinas elétricas é continuamente ajustável. Durante as operações, quando o eixo de entrada de transmissão está prestes a receber uma velocidade, uma unidade de controle calcula, ciente da velocidade do motor de combustão interna, a velocidade que deve ser aplicada ao terceiro componente para que o eixo de entrada de transmissão obtenha a velocidade desejada. A unidade de controle ativa a máquina elétrica para fornecer a velocidade calculada ao terceiro componente e, dessa forma, o ao eixo de entrada de transmissão, a velocidade desejada.

[0023] Vantagens adicionais da invenção são mostradas na descrição detalhada a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0024] A seguir, como um exemplo, é descrita uma modalidade preferencial da invenção com referência aos desenhos anexos, na qual:A Figura 1 mostra uma vista lateral de um veículo que compreende um arranjo de acionamento, de acordo com a presente invenção,A Figura 2 mostra uma vista em seção transversal do arranjo de acionamento, de acordo com a presente invenção, com um mecanismo de travamento em uma primeira posição,A Figura 3 mostra uma vista em seção transversal do arranjo de acionamento, de acordo com a presente invenção, com o mecanismo de travamento em uma segunda posição,A Figura 4 mostra um fluxograma para um método para controlar o arranjo de acionamento, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE PREFERENCIAL DA INVENÇÃO

[0025] A Figura 1 mostra uma vista lateral de um veículo, que compreende um arranjo de acionamento 2, de acordo com a presente invenção. Um motor de combustão interna 4 é conectado a uma máquina elétrica 6 e uma transmissão 8 através de uma engrenagem planetária 10. A transmissão 8 é ainda conectada às rodas motrizes12 do veículo 1.

[0026] A Figura 2 mostra uma vista em seção transversal do arranjo de acionamento 2, de acordo com a presente invenção. A engrenagem planetária 10 compreende componentes móveis na forma de uma engrenagem solar 18, uma engrenagem anular 20 e um suporte de roda planetária 22. A engrenagem solar 18 é, de acordo com a modalidade mostrada, conectada ao eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e forma uma unidade coerente. Também é possível conectar o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 à engrenagem anular 20 ou ao suporte de roda planetária 22.

[0027] A máquina elétrica 6 compreende um estator 24 e um rotor 26. O estator 24 é conectado rigidamente ao veículo 1 e, portanto, não gira. O rotor 26 é conectado à engrenagem anular 20 da engrenagem planetária 10 e pode, dessa forma, girar em relação ao estator 24. De acordo com a modalidade ilustrada, a engrenagem anular 20 e o rotor 26 da máquina elétrica 6 constituem uma unidade integral. Também é possível construir a engrenagem anular 20 e o rotor 26 como unidades separadas, que são conectadas umas às outras.

[0028] Um eixo de entrada 27 da transmissão 8 é conectado ao suporte de roda planetária 22, que compreende uma série de engrenagens dentadas denominadas como rodas planetárias 28. Essas são montadas no suporte de roda planetária 22, por exemplo, por rolamentos de roletes 36. Na modalidade mostrada, a engrenagem solar 18 também é montada no suporte de roda planetária 22 por rolamentos de roletes 37. Os dentes 30 das rodas planetárias 28 engatam os dentes 32, 34, que são formados na engrenagem solar 18, respectivamente, na engrenagem anular 20.

[0029] Durante a frenagem do motor, o condutor libera o pedal de acelerador (não mostrado) do veículo 1. O eixo de entrada 27 da transmissão 8 aciona, dessa forma, a máquina elétrica 6 enquanto o motor de combustão interna 4 e o motor da máquina elétrica 6 freiam. A máquina elétrica 6 gera energia elétrica armazenada em uma bateria 50 do veículo. Essa condição de operação é denominada de frenagem regenerativa. A máquina elétrica 6, dessa forma, opera como um gerador. Quando a máquina elétrica 6 opera como um gerador, a máquina elétrica 6 exerce um torque contrário sobre o torque da transmissão 8, resultando em que o veículo 1 é freado, visto que a transmissão 8 é conectada às rodas motrizes 12 do veículo 1.

[0030] Ao acelerar o veículo 1, um torque elevado deverá ser aplicado pelo motor de combustão interna 4 e pela máquina elétrica 6 à transmissão 8 e nas rodas motrizes 12 do veículo 1. Visto que tanto o motor de combustão interna 4 quanto a máquina elétrica 6 são conectados à engrenagem planetária 10, o torque máximo aplicado pelo motor de combustão interna 4 e o motor elétrico 6 será limitado por qualquer uma dessas unidades de acionamento 4, 6 que têm um torque máximo menor do que o torque máximo da segunda unidade de acionamento 4, 6. Caso o torque máximo de uma máquina elétrica 6 seja menor do que o torque máximo do motor de combustão interna 4, a máquina elétrica 6 não poderá gerar um torque de reação suficiente para a engrenagem planetária 10, de modo que o motor de combustão interna 4 não é capaz de transmitir seu torque máximo para a transmissão 8 e sobre as rodas motrizes 12 do veículo 1. Assim, o torque máximo transmitido à transmissão 8 é limitado pela potência da máquina elétrica 6. Especificamente, quando é desejada aceleração potente do veículo 1 e a máquina elétrica 6 não é capaz de gerar torque de reação suficiente, calor será gerado na máquina elétrica 6, de forma indesejada.

[0031] Conectando rigidamente o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 ao eixo de entrada 27 da transmissão 8, com um mecanismo de travamento 38 através da engrenagem planetária 10, uma aceleração desejada do veículo 1 pode ser obtida ao mesmo tempo visto que as dimensões e potência da máquina elétrica 6 podem ser limitadas, resultando em um arranjo de acionamento 2 compacto com dimensões limitadas. Dessa forma, o torque máximo que a máquina elétrica 6 pode gerar também pode ser menor do que o torque máximo que o motor de combustão interna 4 pode gerar.

[0032] O mecanismo de travamento 38 é móvel entre a primeira e a segunda posição. Na primeira posição, o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e o eixo de entrada 27 da transmissão 8 podem girar a diferentes velocidades através da engrenagem planetária 10. Em uma segunda posição, o mecanismo de travamento 38 conecta rigidamente o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 ao eixo de entrada 27 da transmissão 8 através da engrenagem planetária 10.

[0033] O mecanismo de travamento 38 compreende a luva 40 com primeiras ranhuras 41, que, na primeira posição engatam com as segundas ranhuras 43 em um primeiro componente móvel, que constitui o suporte de roda planetária 22 da engrenagem planetária 10, e na segunda posição também engatam com as terceiras ranhuras 45 em um segundo componente móvel da engrenagem planetária 10, que constitui a engrenagem solar 18. Como mencionado acima, o suporte de roda planetária 22 é conectado ao eixo de entrada 27 da transmissão 8 e a engrenagem solar 18 é conectada ao eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4. O mecanismo de travamento 38 é configurado com uma luva anular 40 que circunda substancialmente de forma concêntrica o suporte de roda planetária 22. As primeiras ranhuras 41 dispostas na luva 40 são configuradas em torno do interior da luva 40 e se estendem axialmente na direção longitudinal da luva 40, de modo correspondente ao e ligeiramente excedendo o comprimento total das segundas ranhuras 43 que são dispostas no suporte de roda planetária 22 e as terceiras ranhuras 45 que são dispostas na engrenagem solar 18. Preferivelmente, a engrenagem solar 18 tem um flange 51, que em sua periferia é dotado de terceiras ranhuras 45, que engatam com a luva 40. As segundas ranhuras 43, fornecidas na periferia do suporte de roda planetária 22, e as terceiras ranhuras 45, fornecidas na periferia do flange 51, são, preferivelmente, configuradas em torno de toda a circunferência do flange 51 e do suporte de roda planetária 22. Assim, é formada uma junta de ranhura quando as primeiras ranhuras 41 em uma luva 40 engatam com as segundas e terceiras ranhuras 43, 45 no suporte de roda planetária 22 e na engrenagem solar 18, respectivamente.

[0034] O torque exercido na luva 40 é reduzido com extensão radial elevada do flange 51 e o suporte de roda planetária 22, o que, por sua vez, significa que as dimensões da luva 40 podem ser menores. Isso permite obter uma construção compacta com baixo peso. A luva 40 é dotada de reentrâncias periféricas 53, que são configuradas para evitar que a luva 40 conflite com as rodas planetárias 28 dispostas no suporte de roda planetária 22. As reentrâncias 53 têm uma extensão axial que permite à luva 40 ser deslocada na direção axial sem entrar em contato com as rodas planetárias 28.

[0035] Um elemento de potência 54 na forma de um cilindro pneumático com um pistão axialmente móvel 61 disposto no mesmo, que, juntos, circundam substancialmente de forma concêntrica o eixo de entrada 27 da transmissão 8, é disposto para mover a luva 40 entre a primeira e segunda posição. Também é possível dispor o elemento de potência 54 de modo que circunde concentricamente o eixo de saída 14 do motor de combustão 4. O membro de potência 54 também pode ser um cilindro hidráulico ou um motor linear. Preferivelmente, inúmeras molas 57 são dispostas para mover a luva 40 da primeira para a segunda posição. As molas 57 podem operar independentemente do cilindro pneumático 54, ou interagir com o cilindro 54 para mover a luva 40. Assim, o projeto do elemento de potência pode ser simplificado e a confiabilidade e a segurança do arranjo de acionamento 2 podem ser elevadas. Se o elemento de potência 54 ou uma fonte de acionamento para um elemento de potência 54, como uma fonte de ar comprimido 56, falhar, as molas 57 se esforçam para trazer a luva 40 para a segunda posição, de modo que a engrenagem solar 18 e suporte de roda planetária 22 são conectados e uma transmissão de potência sobre a engrenagem planetária 10 é possível e que a propulsão do veículo 1 é, dessa forma, possível. Mesmo se a máquina elétrica 6 falhar, o veículo 1 poderá ser posto em funcionamento quando a engrenagem solar 18 e o suporte de roda planetária 22 são conectados pela luva 40. Na modalidade ilustrada, as molas 57são configuradas como molas helicoidais, que operam com uma força de compressão em uma primeira superfície de pressão 63 do pistão 61 no cilindro 54. Quando a pressão pneumática diminui na segunda superfície de pressão 65 do pistão 61, o pistão 61 é movido pelas molas 57. Quando a pressão pneumática aumenta na segunda superfície de pressão 65 do pistão 61 e excede a força de compressão das molas 57, o pistão 61 será movido por meio de pressão pneumática. Assim, é a força da pressão pneumática que move a luva 40 da primeira para a segunda posição e a força das molas 57 que move a luva 40 da segunda para a primeira posição. Uma única mola helicoidal pode ser disposta no cilindro como uma alternativa às múltiplas molas 57, cuja mola helicoidal circunda essencialmente de forma concêntrica o eixo de entrada 27 da transmissão 8.

[0036] Como uma alternativa ao cilindro 54 concentricamente disposto com o eixo de entrada 27 da transmissão 8, o elemento de potência 54 pode ser um garfo de controle (não mostrado) que é adaptado para mover a luva 40 entre a primeira e segunda posição.

[0037] Um rolamento 67 é disposto entre a luva 40 e o cilindro pneumático 54, sendo que o rolamento permite a luva 40 girar em relação ao cilindro 54. O rolamento 67 permite à luva 40 girar em relação ao cilindro 54, de modo que o cilindro 54 pode ser configurado para girar. Assim, o pistão 61 no cilindro não girará em relação ao cilindro 54, o que significa que as vedações entre o cilindro 54 e pistão 61 podem ser simplificadas, o que significa que o projeto do cilindro 54 pode ser simplificado. O rolamento 67, de acordo com a modalidade mostrada na Figura 2 é um rolamento esférico de canal radial, que também pode transportar forças axiais, de modo que o pistão 61 no cilindro 54 pode movera luva 40 axialmente. Um outro tipo de rolamento também é possível, como um rolamento de propulsão ou um rolamento de contato angular.

[0038] O eixo externo 14 do motor de combustão interna 4, o rotor 26 da máquina elétrica 6, o eixo impulsor 27 da transmissão 8 e a luva 40 são dispostos de forma giratória sobre um eixo de rotação comum 48.

[0039] A luva 40 é deslocável axialmente ao longo do eixo de entrada 27 da transmissão 8 durante o movimento entre a primeira e a segunda posição. Caso, ao invés disso, o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 for conectado ao suporte de roda planetária 22, a luva 40 é deslocável axialmente ao longo do eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 durante o movimento entre a primeira e a segunda posição.

[0040] Para deslocar e mover a luva 40 da primeira para a segunda posição, o motor de combustão interna 4 e a máquina elétrica 6 são controlados de modo que o estado livre de torque é fornecido entre o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e a engrenagem planetária 10. Para isso, um controlador 55 é utilizado, que também é adaptado para controlar a máquina elétrica 6 para utilizar energia elétrica armazenada sob determinadas ocasiões operacionais aplicáveis para alimentar força motriz ao eixo de entrada 27 da transmissão 8 e para utilizar a energia cinética do eixo de entrada 27 da transmissão 8 sob diferentes ocasiões operacionais aplicáveis para extrair e armazenar energia elétrica. O controlador 55 detecta, dessa forma, a velocidade e/ou torque do eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4, do eixo de entrada 27 da transmissão 8 e do rotor 26 da máquina elétrica 6, portanto, controlando o motor de combustão interna 4 e a máquina elétrica 6 de modo que um estado livre de torque é fornecido entre o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e o eixo de entrada 27 da transmissão. Quando o estado livre de torque é obtido, a luva 40 é deslocada e movida para a segunda posição pela unidade de controle que ativa a fonte de ar comprimido 56, que, através da linha 58 fornece o ar comprimido ao cilindro pneumático 54, de modo que o cilindro 54 move a luva 40. O controlador 55 é conectado ao motor de combustão interna 4, à transmissão 8, à máquina elétrica 6 e à fonte de ar comprimido 56 através de condutores elétricos 60. O controlador 55 controla, portanto, o movimento da luva 40. Também é possível dispor um controlador separado para a fonte de ar comprimido 56.

[0041] O controlador 55 é, dessa forma, adaptado para controlar a luva 40 e também adaptado para determinar em quais ocasiões a máquina elétrica 6 operará como um motor e em quais ocasiões a mesma operará como um gerador. Para determinar isso, o controlador 55 pode receber informações atuais dos parâmetros operacionais adequados mencionados acima. O controlador 55 pode ser um computador com software adequado para esse propósito. O controlador 55 também controla o fluxo de energia elétrica entre a bateria 50 e o estator 24 da máquina elétrica 6. Quando a máquina elétrica 6 opera como um motor, a energia elétrica armazenada é fornecida da bateria 50 para o estator 24. Quando a máquina elétrica 6 opera como um gerador, a energia elétrica é fornecida do estator 24 para a bateria 50.

[0042] A Figura 3 mostra uma vista em seção transversal do arranjo de acionamento 2, de acordo com a presente invenção, com o mecanismo de travamento 38 na segunda posição. Na segunda posição, o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e o eixo de entrada 27 da transmissão 8 estão conectados rigidamente pela luva 40 através da engrenagem planetária 10. Para permitir esse movimento da luva 40, o controlador 55 controlou, primeiramente, o motor de combustão interna 4 e a máquina elétrica 6 de modo que um estado livre de torque foi fornecido entre o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e o eixo de entrada da transmissão, como explicado acima, em conjunto com a Figura 2.

[0043] Na segunda posição da luva 40, a potência do motor de combustão interna 4 passará pela engrenagem solar 18, pela luva 40 e pelo suporte de roda planetária 22 e seguirá para a transmissão 8, o que resulta em que as rodas planetárias 28 não estão sujeitas a qualquer torque. Isso significa que a dimensão das rodas planetárias 28 pode ser adaptada apenas para o torque da máquina elétrica 6 ao invés do torque do motor de combustão interna 4, o que, por sua vez, significa que as rodas planetárias 28 podem ser configuradas com dimensões menores. Assim, é obtido um arranjo de acionamento 2 de acordo com a invenção que tem um projeto compacto, peso baixo e baixos custos de produção.

[0044] Quando o veículo 1 é acelerado a uma velocidade desejada o cilindro 54 é controlado, de modo que a luva 40 é retornada para a primeira posição. O motor de combustão interna 4 e a máquina elétrica 6 são, ao mesmo tempo, controlados pelo controlador 55, de modo que um estado livre de torque é fornecido entre o eixo de saída 14 do motor de combustão 4 e o eixo de entrada 27 da transmissão 8. Quando o estado livre de torque é atingido, a luva 40 é deslocada e movida para a primeira posição. Quando a luva 40 é retornada para a primeira posição, o veículo 1 pode ser acionado tanto pelo motor de combustão interna 4 quanto pela máquina elétrica 6.

[0045] A Figura 4 mostra um fluxograma para um método para controlar o arranjo de acionamento 2, de acordo com a presente invenção. O método da invenção compreende uma primeira etapa a) em que o motor de combustão interna 4 e a máquina elétrica 6 são controlados de modo que um estado substancialmente livre de torque é fornecido entre o eixo de saída 14 do motor de combustão 4 e o eixo de entrada 27 da transmissão 8.

[0046] Em uma etapa subsequente b) o eixo de saída do motor de combustão interna 4 e a engrenagem planetária 10 são conectados rigidamente um ao outro pelo movimento de um mecanismo de travamento 38, que compreende uma luva 40 dotada de primeiras ranhuras 41, a partir de uma primeira posição, em que o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e o eixo de entrada 27 da transmissão 8 podem girar a diferentes velocidades através da engrenagem planetária 10, para uma segunda posição, em que a luva 40 conecta rigidamente o eixo de saída 14 do motor de combustão interna 4 e o eixo de entrada 27 da transmissão 8 através da engrenagem planetária 10.

[0047] De acordo com uma etapa adicional ou uma etapa alternativa c) a luva 40 é movida por uma força de mola da primeira para a segunda posição.

[0048] Os componentes e características mencionados acima podem, dentro da invenção, ser combinados entre modalidades específicas diferentes.

Claims

1. Arranjo de acionamento para um veículo, sendo que o arranjo (2) compreende um eixo de saída (14) de um motor de combustão interna (4), um eixo de entrada (27) de uma transmissão (8), uma máquina elétrica (6) que compreende um estator (24) e um rotor (26), uma engrenagem planetária (10) que compreende elementos móveis (18, 20, 22), e um mecanismo de travamento (38) que é móvel entre uma primeira e segunda posição, sendo que na primeira posição o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) e o eixo de entrada (27) da transmissão (8) são permitidos girar a diferentes velocidades através da engrenagem planetária (10), sendo que na segunda posição o mecanismo de travamento (38) conecta rigidamente o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) ao eixo de entrada (27) da transmissão (8) através da engrenagem planetária (10), caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento (38) compreende uma luva (40) dotada de primeiras ranhuras (41) que na primeira posição engata-se às segundas ranhuras (43) em um primeiro componente móvel (18, 20, 22) da engrenagem planetária (10), e na segunda posição engata, ainda, terceiras ranhuras (45) em um segundo componente móvel (18, 20, 22) da engrenagem planetária (10), sendo que o primeiro componente móvel (18, 20, 22) é conectado ao eixo de entrada (27) da transmissão (8), e o segundo componente móvel (18, 20, 22) é conectado ao eixo de saída (14) do motor de combustão (4), em que o primeiro componente móvel é um suporte planetário (22), e o segundo componente móvel é uma engrenagem solar (18); e em que o mecanismo de travamento (38) é configurado como uma luva anular (40) que circunda substancialmente de forma concêntrica o suporte de roda planetária (22).

2. Arranjo de acionamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a luva anular (40) é dotada de reentrâncias periféricas (53) que interagem com as rodas planetárias (28) dispostas no suporte de roda planetária (22).

3. Arranjo de acionamento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento (38) é deslocável axialmente ao longo do eixo de entrada (27) da transmissão (8) ou do eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) durante o movimento entre a primeira e a segunda posição.

4. Arranjo de acionamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que um elemento de potência (54) é disposto para mover a luva (40) entre a primeira e a segunda posição.

5. Arranjo de acionamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de potência (54) circunda substancialmente de forma concêntrica o eixo de entrada (27) da transmissão (8), ou o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4).

6. Arranjo de acionamento, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que um rolamento (67) é disposto entre a luva (40) e o elemento de potência (54), sendo que o rolamento permite que a luva (40) gire em relação ao elemento de potência (54).

7. Arranjo de acionamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de potência (54) é um cilindro pneumático.

8. Arranjo de acionamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma mola (57) é disposta para mover a luva (40) da primeira para a segunda posição.

9. Arranjo de acionamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4), o rotor (26) da máquina elétrica (6), o eixo de entrada (27) da transmissão (8) e a luva (40) são dispostos de forma giratória em torno de um eixo de rotação comum (48).

10. Arranjo de acionamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um controlador (55) é adaptado para controlar a máquina elétrica (6) de modo que, durante determinadas ocasiões operacionais aplicáveis, utilize energia elétrica armazenada para alimentar a força motriz ao eixo de entrada (27) da transmissão (8) e durante diferentes ocasiões operacionais utilize a energia cinética do eixo de entrada (27) da transmissão (8) para extrair e armazenar energia elétrica.

11. Veículo (1), caracterizado pelo fato de que compreende um arranjo de acionamento (2), do tipo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

12. Método para controle de um arranjo de acionamento que compreende um eixo de saída (14) de um motor de combustão interna (4), um eixo de entrada (27) de uma transmissão (8), uma máquina elétrica (6) que compreende um estator (24) e um rotor (26), e uma engrenagem planetária (10) que compreende elementos móveis (18, 20, 22), caracterizado pelas etapas de:a) controlar o motor de combustão interna (4) e a máquina elétrica (6) de modo que um estado substancialmente livre de torque seja fornecido entre o eixo de saída (14) do motor de combustão (4), e o eixo de entrada (27) da transmissão (8);b) conectar rigidamente o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) e a engrenagem planetária (10) um ao outro mediante a movimentação de um mecanismo de travamento (38), que compreende uma luva (40) dotada de primeiras ranhuras (41) e configurada como uma luva anular (40) que circunda substancialmente de forma concêntrica o suporte de roda planetária (22) da engrenagem planetária (10), a partir de uma primeira posição, em que o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) e o eixo de entrada (27) da transmissão (8) sejam deixados girar a diferentes velocidades através da engrenagem planetária (10) para uma segunda posição, em que a luva (40) conecta rigidamente o eixo de saída (14) do motor de combustão interna (4) ao eixo de entrada (27) da transmissão (8) através da engrenagem planetária (10).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por uma etapa (c) que compreende um movimento da luva (4) da primeira posição para a segunda posição, por meio de uma força de mola.