BR112015024690B1 - Caixa de engrenagens, veículo e método para controlar tal caixa de engrenagens - Google Patents

Caixa de engrenagens, veículo e método para controlar tal caixa de engrenagens Download PDF

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BR112015024690B1
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BR
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gear
sprocket
epicyclic gear
epicyclic
output shaft
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BR112015024690-7A
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Niklas Pettersson
Mikael Bergquist
Mathias Björkman
Johan Lindström
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Scania Cv Ab
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Publication date
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    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
    • F16H3/725—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines with means to change ratio in the mechanical gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/0403—Synchronisation before shifting
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    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
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Abstract

CAIXA DE ENGRENAGENS PARA UM TREM DE POTÊNCIA HÍBRIDO E MÉTODO PARA CONTROLAR TAL CAIXA DE ENGRENAGENS Trata-se de uma caixa de engrenagens que compreende um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20); uma primeira engrenagem epicíclica (10) que é conectada ao eixo de entrada (8); uma segunda engrenagem epicíclica (12) que é conectada à primeira engrenagem epicíclica (10); uma primeira máquina elétrica (14) que é conectada à primeira engrenagem epicíclica (10); uma segunda máquina elétrica (16) que é conectada à segunda engrenagem epicíclica (12); um primeiro eixo principal (34) que é conectado à primeira engrenagem epicíclica (10); um segundo eixo principal (36) que é conectado à segunda engrenagem epicíclica (12). Uma primeira unidade de acoplamento (56) que pode ser controlada é disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, dois componentes giratórios (22, 26, 50) na primeira engrenagem epicíclica (10), e uma segunda unidade de acoplamento (58) que pode ser controlada é disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, dois componentes giratórios (28, 32, 51) na segunda engrenagem epicíclica (12), de modo que pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque no primeiro e o segundo eixos principais (34, 36) pode ser influenciado através do controle de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda unidade (...).

Description

FUNDAMENTOS E TÉCNICA ANTERIOR
[0001] A presente invenção refere-se a uma caixa de engrenagens de acordo com a introdução da reivindicação 1. A invenção também se refere a um veículo que compreende tal caixa de engrenagens de acordo com a introdução da reivindicação 12, um método para controlar tal caixa de engrenagens de acordo com a introdução da reivindicação 13, um programa de computador para controlar tal caixa de engrenagens e um produto de programa de computador que compreende o código de programa.
[0002] Os veículos híbridos podem ser acionados por um motor primário, que pode ser um motor de combustão e um motor secundário, que pode ser uma máquina elétrica. A máquina elétrica é equipada com pelo menos um armazenamento de energia, tal como um armazenamento de energia eletroquímica, para o armazenamento de energia elétrica e equipamento de regulação a fim de regular o fluxo de energia elétrica entre o armazenamento de energia e a máquina elétrica. A máquina elétrica pode, dessa forma, se alternar entre trabalhar como um motor e como um gerador, dependendo da condição do veículo. Quando o veículo está freado, a máquina elétrica gera energia elétrica, que é armazenada no armazenamento de energia. Isso é conhecido de modo geral como "frenagem regenerativa" e isso faz com que o veículo esteja freado com a ajuda da máquina elétrica e do motor de combustão. A energia elétrica que é armazenada é usada posteriormente para a operação do veículo.
[0003] Uma engrenagem epicíclica compreende normalmente três componentes que são dispostos de maneira que permite a rotação relativa um ao outro. Esses componentes são uma engrenagem solar, um transportador de roda planetária e uma coroa. O conhecimento dos números de dentes na engrenagem solar e na coroa permite que as taxas mútuas de revolução dos três componentes sejam determinadas durante operação. Um dentre os componentes da engrenagem epicíclica pode ser conectado a um eixo de saída de um motor de combustão. Desse modo, esse componente da engrenagem epicíclica rotaciona com uma taxa de revolução que corresponde à taxa de revolução do eixo de saída do motor de combustão. Um segundo componente da engrenagem epicíclica pode ser conectado a um eixo de entrada a uma caixa de engrenagens. Desse modo, esse componente da engrenagem epicíclica rotaciona com a mesma taxa de revolução que o eixo de entrada para a caixa de engrenagens. Um terceiro componente da engrenagem epicíclica é conectado a um rotor de uma máquina elétrica, a fim de alcançar a operação híbrida. Desse modo, esse componente da engrenagem epicíclica rotaciona com a mesma taxa de revolução que o rotor da máquina elétrica, se os mesmos estiverem conectados entre si. Alternativamente, a máquina elétrica pode ser conectada ao terceiro componente da engrenagem epicíclica através de uma transmissão que tem uma troca de engrenagem. Nesse caso, a máquina elétrica e o terceiro componente da engrenagem epicíclica podem rotacionar com taxas diferentes de revolução. Pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque desenvolvido pelas máquinas elétricas pode ser regulado nos incrementos contínuos. Durante a operação, quando o eixo de entrada para a caixa de engrenagens deve gerar pelo menos uma taxa de revolução e de torque desejada, uma unidade de controle calcula, o conhecimento gerado da taxa de revolução do motor de combustão, a taxa de revolução com a qual o terceiro componente deve ser acionado a fim do eixo de entrada para a caixa de engrenagens ser gerada na taxa de revolução desejada. Uma unidade de controle ativa a máquina elétrica de modo que a mesma conceda a taxa de revolução calculada para o terceiro componente e, desse modo, concede a taxa de revolução desejada para o eixo de entrada para caixa de engrenagens.
[0004] Conectando-se junto o eixo de saída do motor de combustão, o rotor da máquina elétrica e o eixo de entrada à caixa de engrenagens com o uso de uma engrenagem epicíclica, o mecanismo de embreagem convencional pode ser evitado. Durante a aceleração do veículo, o torque aumentado deve ser abastecido a partir do motor de combustão e a máquina elétrica à caixa de engrenagens e em direção às rodas de tração do veículo. Visto que tanto o motor de combustão quanto a máquina elétrica são conectados à engrenagem epicíclica, o maior torque possível que pode ser abastecido pelo motor de combustão e pela máquina elétrica será limitado por qualquer uma dessas unidades de acionamento, o maior torque o qual é menor que o maior torque da segunda unidade de acionamento, levando em conta a troca de engrenagem entre os mesmos em consideração. No caso em que o maior torque da máquina elétrica for menor que o maior torque do motor de combustão, levando a troca de engrenagem entre os mesmos em conta, a máquina elétrica não terá a capacidade de produzir um torque reativo suficientemente grande para a engrenagem epicíclica e isso leva o motor de combustão a não ter a capacidade de transferir seu torque mais alto para a caixa de engrenagens e em direção às rodas de tração do veículo. O torque mais alto que pode ser transferido para a caixa de engrenagens está, dessa forma, limitado pela potência da máquina elétrica. Isso se torna evidente também através da equação conhecida como "equação planetária".
[0005] Essas são desvantagens associadas ao uso de uma embreagem convencional que desconecta o eixo de entrada da caixa de engrenagens do motor de combustão enquanto os processos de troca de engrenagem estão ocorrendo na caixa de engrenagens, tal como o aquecimento da lamela da embreagem, que resulta no desgaste à lamela de embreagem e para aumentar o consumo de combustível. Adicionalmente, um mecanismo de embreagem convencional é relativamente pesado e custoso. Ademais, o mesmo ocupa um espaço relativamente maior no veículo.
[0006] O documento EP-B 1-1126987 revela uma caixa de engrenagens com engrenagens epicíclicas duplas. A engrenagem solar de cada engrenagem epicíclica é conectada a uma máquina elétrica e as coroas das engrenagens epicíclicas são conectadas entre si. Os transportadores de engrenagem planetária de cada engrenagem epicíclica são conectados a uma diversidade de pares de engrenagens, de tal maneira que um número infinito de etapas de engrenagem seja obtido. Outro documento, EP-B 1-1280677, revela também como as engrenagens epicíclicas podem ser ligadas através de uma etapa de engrenagem disposta no eixo de saída do motor de combustão.
[0007] O documento US-A1-20050227803 revela um veículo transmissão com duas máquinas elétricas, em que cada uma é conectada a uma engrenagem solar em uma dentre as duas engrenagens epicíclicas. As engrenagens epicíclicas têm um transportador de engrenagem planetária comum, que são conectadas ao eixo de entrada da transmissão.
[0008] O documento WO2008/046185-A1 revela uma transmissão híbrida com duas engrenagens epicíclicas, em que uma máquina elétrica é conectada a uma das engrenagens epicíclicas e uma embreagem dupla interage com a segunda engrenagem epicíclica. As duas engrenagens epicíclicas interagem também entre si ou através de uma transmissão de roda dentada.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0009] Apesar das soluções conhecidas na área técnica que estão disponíveis, há uma necessidade de desenvolver adicionalmente uma caixa de engrenagens que altere as engrenagens sem interrupção no torque, que apresente uma disposição de freio regenerativo, que tenha um projeto compacto, que tenha alta confiabilidade e alta dependabilidade, que apresente peso baixo e que sob certas condições de operação seja autossuficiente em relação ao abastecimento de eletricidade.
[0010] O espaço disponível para a disposição de acionamento em um veículo frequentemente é limitado. Se a disposição de acionamento compreende diversos componentes, tal como um motor de combustão, uma máquina elétrica, uma caixa de engrenagens e uma engrenagem epicíclica, o projeto deve ser compacto. Se componentes adicionais, tais como uma disposição de freio regenerativo, devem ser incluídos, mesmo as demandas mais rigorosas são impostas que os componentes que são partes da disposição de acionamento têm um projeto compacto. Ao mesmo tempo, os componentes que são partes da disposição de acionamento devem ser projetados com dimensões que podem absorver as forças e torques necessários.
[0011] Um número grande de etapas de engrenagem é exigido em certos tipos de veículo, em particular, em caminhões e ônibus. Nesse caso, o número de componentes que são partes da caixa de engrenagens aumenta e a caixa de engrenagens também deve ser dimensionada de modo que a mesma possa absorver grandes forças e torques, que resultam em tais veículos pesados. Isso resulta no aumento de tamanho e de peso da caixa de engrenagens.
[0012] Demandas altas são impostas também sobre a alta confiabilidade e a alta dependabilidade, para os componentes que são partes da disposição de acionamento. O desgaste resulta nos casos em que a caixa de engrenagens contém embreagens de lamela, em que o desgaste influencia a confiabilidade e a longevidade da caixa de engrenagens.
[0013] A energia cinética é convertida em energia elétrica durante a frenagem regenerativa, em que a energia elétrica é armazenada em um armazenamento de energia, tal como acumuladores. Um fator que influencia na longevidade do armazenamento de energia é o número de ciclos em que o armazenamento de energia abastece a corrente às máquinas elétricas e recebe a corrente a partir das mesmas. Quanto maior o número de ciclos, menor será a longevidade do armazenamento de energia.
[0014] O propósito da presente invenção é fornecer uma caixa de engrenagens que altera a engrenagem sem interrupção no torque.
[0015] Um propósito adicional da invenção é fornecer uma caixa de engrenagens com uma disposição de freio regenerativo.
[0016] Um propósito adicional da presente invenção é fornecer uma caixa de engrenagens que tem um projeto compacto.
[0017] Um propósito adicional da presente invenção é fornecer uma caixa de engrenagens que tem alta confiabilidade e alta dependabilidade.
[0018] Um propósito adicional da invenção é fornecer a caixa de engrenagens para um veículo, em que a caixa de engrenagens apresenta peso baixo.
[0019] Um propósito adicional da invenção é fornecer a caixa de engrenagens para um veículo, em que a caixa de engrenagens pode ser conectada diretamente a um eixo de saída na caixa de engrenagens.
[0020] Um propósito adicional da presente invenção é fornecer a caixa de engrenagens que é autossuficiente em relação à eletricidade sob certas condições de operação.
[0021] Um propósito adicional da presente invenção é fornecer a caixa de engrenagens com uma disposição de freio regenerativo que aumenta a longevidade de um armazenamento de energia conectado à disposição de freio regenerativo.
[0022] Um propósito adicional da invenção é fornecer um programa de computador novo e vantajoso para o controle da caixa de engrenagens.
[0023] Um propósito adicional da presente invenção é fornecer a caixa de engrenagens em uma linha de propulsão híbrida, em que a caixa de engrenagens pode ser controlada sem a influência de um motor de combustão.
[0024] Esses propósitos são alcançados com a caixa de engrenagens especificada na introdução, em que a caixa de engrenagens é distinguida pelos recursos distintos que são especificados na parte caracterizante da reivindicação 1.
[0025] Esses propósitos são alcançados com veículo especificado na introdução, em que o veículo é distinguido pelos recursos distintos que são especificados na parte caracterizante da reivindicação 12.
[0026] Esses propósitos também são alcançados com um método para controlar a caixa de engrenagens que é especificada na introdução, em que o método é distinguido pelos recursos distintos que são especificados na parte caracterizante da reivindicação 13.
[0027] Esses propósitos também são alcançados com um programa de computador para controlar a caixa de engrenagens que é especificada na introdução, em que o programa de computador é distinguido pelo fato de que compreende código de programa para fazer com que uma unidade de controle eletrônico (48) ou outro computador (53) seja conectado à unidade de controle eletrônico (48) para realizar as etapas do método.
[0028] Esses propósitos também são alcançados com um produto de programa de computador para controlar a caixa de engrenagens que é especificada na introdução, em que o produto de programa de computador é distinguido pelo fato de que compreende código de programa armazenado em um meio que pode ser lido por um computador a fim de realizar as etapas do método conforme definido, quando o dito código de programa é executado em uma unidade de controle eletrônico (48) ou outro computador (53) conectado a uma unidade de controle eletrônico (48).
[0029] Através do fornecimento da caixa de engrenagens com duas engrenagens epicíclicas, uma transmissão é obtida de acordo com a invenção que muda engrenagem sem interrupção em torque. As máquinas elétricas que são conectadas às engrenagens epicíclicas podem gerar corrente ou abastecer torque ou tanto gerar corrente quanto abastecer torque, dependendo da condição de operação desejada. As maquinas elétricas também podem dotar corrente entre si em certas condições de operação. Com a caixa de engrenagens de acordo com a invenção, embreagens convencionais entre o motor de combustão e a caixa de engrenagens podem ser evitadas.
[0030] Uma primeira unidade de acoplamento que pode ser controlada é disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, dois componentes giratórios na primeira engrenagem epicíclica, e uma segunda unidade de acoplamento que pode ser controlada é disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, dois componentes giratórios na segunda engrenagem epicíclica.
[0031] Pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque no primeiro e segundo eixo principal pode, desse modo, ser influenciado através do controle de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda unidade de acoplamento para uma condição engatada ou uma desengatada dos componentes giratórios.
[0032] Uma terceira unidade de acoplamento que pode ser controlada pode ser disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, um componente giratório na primeira engrenagem epicíclica e um alojamento de engrenagem um ao outro. Uma quarta unidade de acoplamento que pode ser controlada pode ser disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, um componente giratório na segunda engrenagem epicíclica e um alojamento de engrenagem um ao outro. Pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque no primeiro e segundo eixo principal pode, desse modo, ser influenciado através do controle de pelo menos uma dentre a terceira e a quarta unidade de acoplamento para uma condição engatada ou uma desengatada dos componentes giratórios.
[0033] De acordo com uma modalidade, a primeira e a segunda unidades de acoplamento são dispostas entre o transportador de engrenagem planetária e a engrenagem solar da primeira e da segunda engrenagem epicíclica, respectivamente. É tarefa das unidades de acoplamento travar o transportador de engrenagem planetária relevante à engrenagem solar. Quando o transportador de engrenagem planetária e a engrenagem solar são conectados entre si, a força do motor de combustão passará através do transportador de engrenagem planetária, a unidade de acoplamento, a engrenagem solar e em direção à caixa de engrenagens, que resulta nas engrenagens planetárias que não absorve qualquer torque. Isso significa que as dimensões das engrenagens planetárias podem ser adotadas apenas para o torque da máquina elétrica ao invés do torque do motor de combustão, que por sua vez significa que as engrenagens planetárias podem ser projetadas com dimensões menores. Desse modo, uma disposição de acionamento de acordo com a invenção que tem um projeto compacto, peso baixo e custo baixo de fabricação é, dessa forma, obtida.
[0034] As unidades de acoplamento preferivelmente compreendem uma bainha em formato de anel que é axialmente disposta entre uma condição engatada e uma desengatada. A bainha essencialmente envolve concentricamente os componentes de rotação da caixa de engrenagens e a mesma é deslocada entre as posições engatada e desengatada por meio de um elemento de força. Um projeto compacto com peso baixo e custo baixo de fabricação é, dessa forma, obtido.
[0035] De acordo com uma modalidade, um mecanismo de trava é disposto para conectar de uma maneira fixada o eixo de saída do motor de combustão ao alojamento de caixa de engrenagens. Dessa forma, também o primeiro transportador de engrenagem planetária será travado fixado ao alojamento de caixa de engrenagens. Travando-se o eixo de saída do motor de combustão e o transportador de engrenagem planetária ao alojamento de caixa de engrenagens através do mecanismo de trava, a caixa de engrenagens e, desse modo, também o veículo, se tornará adaptado para operação elétrica através das máquinas elétricas. Dessa forma, as máquinas elétricas fornecem um torque ao eixo de saída da caixa de engrenagens.
[0036] A caixa de engrenagens pode ser dotada de uma diversidade de pares de engrenagens que compreende as rodas dentadas de torque que podem ser engatadas e desengatadas mecanicamente com um eixo lateral. Dessa forma, uma diversidade de etapas de engrenagem fixas é obtida, entre as quais é possível alterar as engrenagens sem interrupção de torque. As rodas de torque que podem ser engatadas no eixo lateral também significam que um projeto compacto com alta confiabilidade e alta dependabilidade é obtido. Alternativamente, as trações de roda dentada podem ser dispostas nos pares de engrenagens, de modo que as mesmas possam ser engatadas e desengatadas em pelo menos um dentre o primeiro e o segundo eixos principais.
[0037] Cada um dos pares de engrenagens tem uma troca de engrenagem que é adaptada para o desempenho de acionamento desejado do veículo. É adequado que o par de engrenagens com a maior troca de engrenagem, em relação aos outros pares de engrenagens, é engatado quando a menor engrenagem foi selecionada.
[0038] A fim de desengatar a engrenagem solar e o transportador de engrenagem planetária na engrenagem epicíclica relevante, pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica é controlada de modo que o equilíbrio de torque seja prevalente na engrenagem epicíclica. Quando um equilíbrio de torque for alcançado, a primeira ou a segunda unidade de acoplamento será deslocada de modo que a engrenagem solar e o transportador de engrenagem planetária não estejam mais mecanicamente conectados entre si.
[0039] O termo "equilíbrio de torque" é usado aqui para denotar uma condição na qual um torque atua em uma coroa disposta na engrenagem epicíclica, que corresponde ao produto do torque que age no transportador de engrenagem planetária da engrenagem epicíclica e a razão de troca de engrenagem da engrenagem planetária, enquanto ao mesmo tempo um torque atua na engrenagem solar da engrenagem epicíclica, que corresponde ao produto do torque que atua no transportador de engrenagem planetária e (1 a razão de troca de engrenagem da engrenagem planetária). No caso em que duas dentre as partes de componente da engrenagem epicíclica, engrenagem solar, coroa e transportador de engrenagem planetária, são conectadas através de uma unidade de acoplamento, essa unidade de acoplamento não transfere torque entre os componentes da engrenagem epicíclica quando o equilíbrio de torque é prevalecente. A unidade de acoplamento pode, dessa forma, ser deslocado de uma maneira simples e os componentes da engrenagem epicíclica desengatados.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0040] Modalidades preferidas da invenção serão descritas como exemplo abaixo com referências aos desenhos anexos, nos quais:
[0041] A Figura 1 mostra esquematicamente um veículo em uma vista lateral com uma caixa de engrenagens de acordo com a presente invenção,
[0042] A Figura 2 mostra uma vista lateral esquemática de uma caixa de engrenagens de acordo com a presente invenção,
[0043] A Figura 3 mostra um esboço em princípio da caixa de engrenagens de acordo com vários projetos,
[0044] A Figura 4 mostra uma vista lateral esquemática da caixa de engrenagens de acordo com uma modalidade,
[0045] A Figura 5 mostra uma vista esquemática da caixa de engrenagens de acordo com a presente invenção, e
[0046] A Figura 6 mostra um fluxograma em relação a um método para controlar a caixa de engrenagens de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO
[0047] A Figura 1 mostra esquematicamente uma vista lateral de um veículo 1 que compreende uma caixa de engrenagens 2 de acordo com a presente invenção. Um motor de combustão 4 é conectado à caixa de engrenagens 2 e a caixa de engrenagens 2 é conectada adicionalmente às rodas de tração 6 do veículo 1.
[0048] A Figura 2 mostra uma vista lateral esquemática de uma caixa de engrenagens de acordo com a presente invenção, A caixa de engrenagens 2 compreende um eixo de entrada 8, a primeira e a segunda engrenagens epicíclicas 10 e 12, a primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, e um eixo de saída 20. Uma primeira engrenagem epicíclica 10 tem uma primeira coroa 22, a qual um primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 é conectado. A primeira engrenagem epicíclica 10 também tem uma primeira engrenagem solar 26. A segunda engrenagem epicíclica 12 tem uma segunda coroa 28, a qual um segundo rotor 30 na segunda máquina elétrica 16 é conectado. A segunda engrenagem epicíclica 12 também tem uma segunda engrenagem solar 32. A primeira e a segunda engrenagens solares 26 e 32 são dispostas coaxialmente. De acordo com o projeto que é mostrado na Figura 2, um primeiro eixo principal 34 disposto na primeira engrenagem solar 26 para se estender dentro de um segundo eixo principal 36 disposto na segunda engrenagem solar 32, segundo eixo principal 36 o qual é dotado de um orifício central 38. Também é possível dispor o primeiro eixo principal 34 paralelo a e no lado do segundo eixo principal 36. O primeiro e o segundo eixos principais 34, 36 são conectados ao eixo de saída através de uma disposição de transmissão 19, que pode demonstrar um número de etapas de engrenagem escolhido livremente. Isso será descrito em maiores detalhes abaixo.
[0049] A primeira máquina elétrica 14 é dotada de um primeiro estator 40 que é conectado ao veículo 1, através de um alojamento de engrenagem 42 que envolve a caixa de engrenagens 2. A segunda máquina elétrica 16 é dotada de um segundo estator 44 que é conectado ao veículo 1, através do alojamento de engrenagem 42 que envolve a caixa de engrenagens 2. A primeira 14 e a segunda máquina elétrica 16 são conectadas a um armazenamento de energia 46, tal como uma bateria, que aciona as máquinas elétricas 14 e 16 dependendo da condição operação do veículo 1. Em outras condições de operação, as máquinas elétricas 14 e 16 podem funcionar como geradores, pelas quais a corrente é abastecida para o armazenamento de energia 46. Uma unidade de controle eletrônico 48 é conectada ao armazenamento de energia 46 e controla o abastecimento de corrente às máquinas elétricas 14 e 16. É preferencial que o armazenamento de energia 46 seja conectado às máquinas elétricas 14 e 16 através um interruptor 49 que é conectado à unidade de controle 48. Em certas condições de operação as máquinas elétricas 14 e 16 também podem acionar uma a outra. A energia elétrica é, então, levada a partir de uma máquina elétrica 14, 16 para outra máquina elétrica 14, 16 através do interruptor 49 que é conectado às máquinas elétricas 14, 16. É possível, desse modo, alcançar um equilíbrio de potência entre as máquinas elétricas 14, 16. Um outro computador 53 pode ser conectado à unidade de controle 48 e à caixa de engrenagens 2. Ao guiar energia elétrica a partir de uma das máquinas elétricas 14, 16 para a outra máquina elétrica 14, 16 através do interruptor 49, energia elétrica não será levada para e a partir do armazenamento de energia 46. Desse modo, as condições exigidas para um tempo de vida elevado do armazenamento de energia 46 são alcançadas. Desse modo, também é possível executar mudanças de engrenagem e para impulsionar o veículo 1 sem um armazenamento de energia 46.
[0050] De acordo com o projeto mostrado na Figura 2, a primeira engrenagem epicíclica 10 é dotada de um primeiro transportador de engrenagem planetária 50, em que um primeiro conjunto de engrenagens planetárias 52 é montado em rolamentos. A segunda engrenagem epicíclica 12 é dotada de um segundo transportador de engrenagem planetária 51, em que um segundo conjunto de engrenagens planetárias 54 é montado em rolamentos. O primeiro conjunto de engrenagens planetárias 52 interage com a primeira coroa 22 e com a primeira engrenagem solar 26. O segundo conjunto de engrenagens planetárias 54 interage com a segunda coroa 28 e a segunda engrenagem solar 32. O eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 é conectado ao primeiro transportador de engrenagem planetária 50. O primeiro transportador de engrenagem planetária 50 na primeira engrenagem epicíclica 10 é conectado diretamente e fixo à segunda engrenagem solar 32 na segunda engrenagem epicíclica 12. O primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e a segunda engrenagem solar 32 desse modo sempre demonstrarão a mesma direção de rotação e a mesma taxa de revolução.
[0051] Uma primeira unidade de acoplamento 56 é disposta entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50. Através da disposição da primeira unidade de acoplamento 56 de modo que a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 sejam conectados um ao outro e, desse modo, impossibilitados de girar em relação um ao outro, o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e a primeira engrenagem solar 26 girarão com taxas iguais de revolução.
[0052] Uma segunda unidade de acoplamento 58 é disposta entre a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51. Através da disposição da segunda unidade de acoplamento 58 de modo que a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 sejam conectados um ao outro e, desse modo, impossibilitados de girar em relação um ao outro, o segundo transportador de engrenagem planetária 51 e a segunda engrenagem solar 32 girarão com taxas iguais de revolução.
[0053] Prefere-se que a primeira e a segunda unidades de acoplamento 56, 58 compreendam primeira e segunda bainhas de acoplagem 55 e 57 equipadas com chavetas que podem ser dispostas axialmente em uma seção equipada com chaveta com o primeiro e segundo transportador de engrenagem planetária 50 e 51 e em uma seção equipada com chaveta com a engrenagem solar relevante 26 e 32. Através do deslocamento da bainha de acoplamento relevante 55, 57 de modo que as seções equipadas com chaveta sejam conectadas através da bainha de acoplamento relevante 55, 57, o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e a primeira engrenagem solar 26, e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 e a segunda engrenagem solar 32, se tornarão mutuamente travados um ao outro, e não poderão girar em relação um ao outro. Desse modo, a primeira e a segunda unidades de acoplamento 56, 58 funcionam como travas entre os componentes 26, 50, 28, 51 que são componentes das engrenagens epicíclicas.
[0054] A primeira e a segunda unidade de acoplamento 56, 58 de acordo com o projeto mostrado na Figura 2 são dispostas entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e entre a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51, respectivamente. É possível, entretanto, dispor uma unidade de acoplamento adicional ou alternativa (não mostrado nos desenhos) entre a primeira coroa 22 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50, e também para dispor uma unidade de acoplamento adicional ou alternativa (não mostrado nos desenhos) entre a segunda coroa 28 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51.
[0055] Uma terceira unidade de acoplamento 59 é disposta nessa modalidade entre a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42. Através da disposição da terceira unidade de acoplamento 59 de modo que a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42 sejam conectados um ao outro e, desse modo, impossibilitados de girar em relação um ao outro, uma diminuição de engrenagem de torque ocorrerá, isto é, um aumento de engrenagem da taxa de revolução a partir do transportador de engrenagem planetária 50 para a primeira engrenagem solar 26 ocorrerá.
[0056] Uma quarta unidade de acoplamento 61 é disposta nessa modalidade entre a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42. Através da disposição da quarta unidade de acoplamento 61 de modo que a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42 sejam conectados um ao outro e, desse modo, impossibilitados de girar em relação um ao outro, uma diminuição de engrenagem de torque ocorrerá, isto é, um aumento de engrenagem da taxa de revolução a partir do transportador de engrenagem planetária 50 para a segunda engrenagem solar 32 ocorrerá.
[0057] Prefere-se que a terceira e quarta unidades de acoplamento 59, 61 compreendam uma terceira e quarta bainha de acoplamento 65 e 67 equipada com chavetas que podem ser dispostas axialmente em uma seção equipada com chaveta com a primeira e a segunda coroa 22 e 28 e em uma seção equipada com chaveta com o alojamento de engrenagem 42. Através do deslocamento da bainha de acoplamento relevante 65, 67 de modo que as seções equipadas com chaveta sejam conectadas através da bainha de acoplamento relevante 65, 67, a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42, e a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42, se tornarão mutuamente travados um ao outro, e não poderão girar em relação um ao outro. Desse modo, a terceira e quarta unidades de acoplamento 59, 61 funcionam como disposições de aterramento entre os componentes 22, 42, 28 especificados acima.
[0058] Durante a operação, a caixa de engrenagens 2 pode trabalhar em certas condições operacionais de modo que uma das engrenagens solares 26 ou 32 é travada contra o primeiro ou segundo transportador de engrenagem planetária 50 ou 51 com o auxílio da primeira ou segunda unidade de acoplamento 56 ou 58. O primeiro ou segundo eixo principal 34 ou 36 receberá então a mesma taxa de revolução que o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, dependendo em que engrenagem solar 22 ou 28, foi travada fixa no transportador de engrenagem planetária relevante 50 ou 51. Uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16 podem funcionar como um gerador de modo a gerar energia elétrica para o armazenamento de energia 46. Alternativamente, a máquina elétrica 14 ou 16 da qual a coroa 22 ou 28 é conectada ao transportador de engrenagem planetária 50 pode fornecer um aumento em torque em ordem desse modo para aumentar o torque no eixo de saída 20. As máquinas elétricas 14 e 16 fornecerão, sob certas condições operacionais, uma à outra com energia elétrica, independentemente do armazenamento de energia 46.
[0059] A caixa de engrenagens 2 também pode, em certas condições operacionais, funcionar de modo que um dos rotores 24 e 30 nas máquinas elétricas 14 e 16 é travado fixo com o alojamento de engrenagem 42 através das coroas 22 e 28, enquanto a segunda máquina elétrica 14 e 16 funciona como um gerador de modo a gerar energia elétrica para o armazenamento de energia 46, que será explicado em maiores detalhes abaixo. A máquina elétrica 14 ou 16 da qual o rotor 24 ou 30 é travado fixo com o alojamento de engrenagem 42, absorve um torque reativo a partir da coroa 22 ou 28, anterior à trava ser realizada com o auxílio da terceira ou quarta unidade de acoplamento 59 ou 61. Ao invés de funcionar como um gerador, a máquina elétrica 14 ou 16 pode fornecer um aumento em torque em ordem desse modo para aumentar o torque no eixo de saída 20.
[0060] Também é possível que ambas a primeira e a segunda máquina elétrica 14 e 16 gerem corrente para o armazenamento de energia 46 ao mesmo tempo. O acionador libera o pedal acelerador (não mostrado nos desenhos) do veículo 1 durante frenagem motor. O eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 então aciona ou uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16, enquanto o motor de combustão 4 e os motores de máquinas elétricas 14 e 16 fornecem ao mesmo tempo frenagem motor. As máquinas elétricas 14 e 16 geram, nesse caso, energia elétrica que é armazenada no armazenamento de energia 46 no veículo 1. Essa condição operacional é conhecida como "frenagem regenerativa". De modo a fazer um efeito de frenagem o mais potente possível, o eixo de saída 97 do motor de combustão 4 pode ser fixado travado e, desse modo, impedido de girar. Desse modo, somente uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16 funcionarão como um freio e gerarão energia elétrica, que é armazenada no armazenamento de energia 46. O travamento do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 pode ser realizado também quando o veículo está para ser acelerado somente por uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16. Se o torque reativo total de uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16 através das engrenagens epicíclicas 10, 12 exceder o torque do motor de combustão 4, o motor de combustão 4 não terá a capacidade de suportar o grande torque que as máquinas elétricas 14 e 16 produzem, razão pela qual será necessário travar fixo o eixo de saída 97 do motor de combustão 4. O travamento do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 é preferivelmente realizado com uma disposição de trava 102 que é disposta entre o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42. Através do travamento do primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42, o eixo de saída 97 do motor de combustão 4 também será travado, visto que o eixo de saída 97 do motor de combustão 4 é conectado ao primeiro transportador de engrenagem planetária 50 através do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens. Prefere-se que a disposição de trava 102 compreenda uma oitava bainha de acoplamento 104 equipada com chavetas que podem ser dispostas axialmente em uma seção equipada com chaveta com o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e em uma seção equipada com chaveta com o alojamento de engrenagem. Através do deslocamento da oitava bainha de acoplamento 104 de modo que as seções que são equipadas com chavetas são conectadas através da bainha de acoplamento 104, o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e, desse modo, também o eixo de saída 97 do motor de combustão 4, serão impedidos de girar.
[0061] A unidade de controle 48 é conectada às máquinas elétricas 14 e 16 e é adaptada para controlar as máquinas elétricas 14 e 16 de modo que sob certas condições operacionais adequadas, as mesmas usem energia elétrica armazenada de modo a fornecer força de acionamento para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2, e de modo que sob outras condições operacionais, as mesmas usem a energia cinética do eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 de modo a produzir e armazenar energia elétrica. A unidade de controle 48 detecta, desse modo, pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque no eixo de saída 97 do motor de combustão 4 através de sensores 98 dispostos nas máquinas elétricas 14 e 16 e no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 em ordem desse modo para coletar informações e para controlar as máquinas elétricas 14 e 16 de modo que as mesmas funcionem como motores ou geradores elétricos. A unidade de controle 48 pode ser um computador com software apropriado para esse propósito. A unidade de controle 48 controla também o fluxo de energia elétrica entre o armazenamento de energia 46 e o estator relevante 40 e 44 nas máquinas elétricas 14 e 16. Em condições em que as máquinas elétricas 14 e 16 funcionam como motores, energia elétrica armazenada é suprida a partir do armazenamento de energia 46 para o estator relevante 40 e 44. Em condições em que as máquinas elétricas 14 e 16 funcionam como geradores, energia elétrica é suprida a partir do estator relevante 40 e 44 para o armazenamento de energia 46. As máquinas elétricas 14 e 16 podem, entretanto, conforme foi mencionado acima, fornecer uma à outra com energia elétrica sob certas condições operacionais, independentemente do armazenamento de energia 46.
[0062] A primeira, segunda, terceira e quarta unidades de acoplamento 56, 58, 59 e 61, são conectadas à unidade de controle 48 através das bainhas de acoplagem das mesmas. Prefere-se que esses componentes sejam ativados e desativados por sinais elétricos a partir da unidade de controle 48. Prefere-se que as bainhas de acoplagem sejam dispostas por fornecedores de força, não mostrado nos desenhos, tal como cilindros alimentados hidráulica ou pneumaticamente. É possível descartar as bainhas de acoplagem também por fornecedores de força alimentados eletricamente.
[0063] A Figura 3 mostra um esboço em princípio da caixa de engrenagens de acordo com vários projetos. A primeira engrenagem epicíclica 10 compreende os três componentes: uma primeira coroa 22, uma primeira engrenagem solar 26 e um primeiro transportador de engrenagem planetária 50. De acordo com a Figura 3, os vários componentes também são especificados como R1, C1 e S1 onde R1 corresponde à primeira coroa 22, C1 o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e S1 a primeira engrenagem solar 26. Em uma maneira correspondente, a segunda engrenagem epicíclica 12 compreende os três componentes: uma segunda coroa 28, uma segunda engrenagem solar 32 e um segundo transportador de engrenagem planetária 51. De acordo com a Figura 3, os vários componentes na segunda engrenagem epicíclica 12 também são especificados como R2, C2 e S2 onde R2 corresponde à segunda coroa 28, C2 o segundo transportador de engrenagem planetária 51, e S2 a segunda engrenagem solar 32. Desse modo, o projeto fundamental da caixa de engrenagens 2 na Figura 3 corresponde ao que é mostrado na Figura 2 acima.
[0064] De acordo com o projeto fundamental mostrado na Figura 3, o primeiro eixo principal 34 é disposto na primeira engrenagem solar 26 e o segundo eixo principal 36 é disposto no segundo transportador de engrenagem planetária 51. A primeira coroa 22 é conectada à primeira máquina elétrica 14 e a segunda coroa 28 é conectada à segunda máquina elétrica 16. O motor de combustão 4 é conectado ao primeiro transportador de engrenagem planetária 50 através do eixo de entrada 8. A primeira unidade de acoplamento 56 é disposta entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50. A segunda unidade de acoplamento 58 é disposta entre a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51. A terceira unidade de acoplamento 59 é disposta entre a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42, e a quarta unidade de acoplamento 61 é disposta entre a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42. Uma disposição de trava 102 é disposta entre o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42. De acordo com o projeto fundamental da caixa de engrenagens mostrado na Figura 3, o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 é conectado à segunda engrenagem solar 32.
[0065] Existem, entretanto, conforme se torna claro na Figura 3, diversas combinações diferentes de como os componentes na primeira e segunda engrenagens epicíclicas 10, 12 podem ser combinados de modo a serem conectados ao motor de combustão 4, a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16, e o primeiro e o segundo eixos principais 34, 36. Conforme se torna claro na Figura 3, seis combinações diferentes de como as coroas R1, R2, os transportadores de engrenagem planetária C1, C2 e as engrenagens solares S1, S2 podem ser dispostos nas primeira e segunda engrenagens epicíclicas 10, 12 são especificadas. Certas combinações, entretanto, não podem ser implantadas em prática.
[0066] Uma combinação que pode ser implantada em prática, em adição à combinação do projeto fundamental, é R1, S1, C1 na primeira engrenagem epicíclica 10 e R2, S2, C2 na segunda engrenagem epicíclica 12. Desse modo, a primeira coroa R1 na primeira engrenagem epicíclica 10 seria conectada à primeira máquina elétrica, a primeira engrenagem solar S1 seria conectada ao motor de combustão 4, e o primeiro transportador de engrenagem planetária C1 seria conectado ao primeiro eixo principal 34. Na segunda engrenagem epicíclica 12, a segunda coroa R2 seria conectada à segunda máquina elétrica, a segunda engrenagem solar S2 seria conectada ao segundo eixo principal 36, e o segundo transportador de engrenagem planetária C2 seria conectado à primeira engrenagem solar S1.
[0067] Uma outra combinação que pode ser implantada em prática é R1, S1, C1 na primeira engrenagem epicíclica 10 e R2, C2, S2 na segunda engrenagem epicíclica 12. Desse modo, a primeira coroa R1 na primeira engrenagem epicíclica 10 seria conectada à primeira máquina elétrica, a primeira engrenagem solar S1 seria conectada ao motor de combustão 4, e o primeiro transportador de engrenagem planetária C1 seria conectado ao primeiro eixo principal 34. Na segunda engrenagem epicíclica 12, a segunda coroa R2 seria conectada à segunda máquina elétrica, o segundo transportador de engrenagem planetária C2 seria conectado ao segundo eixo principal 36, e a segunda engrenagem solar S2 seria conectada à primeira engrenagem solar S1.
[0068] Para as várias combinações acima, pode ser vantajoso dispor uma unidade de acoplamento adicional ou alternativa 63 entre a primeira coroa 22 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50, e também dispor uma unidade de acoplamento adicional ou alternativa 69 entre a segunda coroa 28 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51.
[0069] A Figura 4 mostra uma vista lateral esquemática da caixa de engrenagens 2 de acordo com uma modalidade. Uma disposição de transmissão 19 compreende um primeiro par de engrenagens 60, que é disposto entre a primeira engrenagem epicíclica 10 e o eixo de saída 20. O primeiro par de engrenagens 60 compreende um primeiro acionador de roda dentada 62 e uma primeira roda dentada 64, que interagem uma com a outra. Um segundo par de engrenagens 66 é disposto entre a segunda engrenagem epicíclica 12 e o eixo de saída 20. O segundo par de engrenagens 66 compreende um segundo acionador de roda dentada 68 e uma segunda roda dentada 70, que interagem uma com a outra. Um terceiro par de engrenagens 72 é disposto entre a segunda engrenagem epicíclica 12 e o eixo de saída 20. O terceiro par de engrenagens 72 compreende um terceiro acionador de roda dentada 74 e uma terceira roda dentada 76, que interagem uma com a outra. Um quarto par de engrenagens 78 é disposto entre a segunda engrenagem epicíclica 12 e o eixo de saída 20. O quarto par de engrenagens 78 compreende um quarto acionador de roda dentada 80 e uma quarta roda dentada 82, que interagem uma com a outra.
[0070] A primeira e terceira trações de roda dentada 62 e 74 são dispostas no primeiro eixo principal 34. A primeira e terceira trações de roda dentada 62 e 74 são conectadas fixas ao primeiro eixo principal 34, de modo que as mesmas não possam girar em relação ao primeiro eixo principal 34. A segunda e a quarta trações de roda dentada 68 e 80 são dispostas no segundo eixo principal 36. A segunda e a quarta trações de roda dentada 68 e 80 são conectadas fixas ao segundo eixo principal 36, de modo que as mesmas não possam girar em relação ao segundo eixo principal 36.
[0071] Um eixo lateral 18 se estende essencialmente paralelo ao primeiro e o segundo eixos principais 34 e 36. A primeira, segunda, terceira e quarta rodas dentadas 64, 70, 76 e 82 são dispostas em rolamentos no eixo lateral 18. O primeiro acionador de roda dentada 62 interage com a primeira roda dentada 64, o segundo acionador de roda dentada 68 interage com a segunda roda dentada 70, o terceiro acionador de roda dentada 74 interage com a terceira roda dentada 76 e o quarto acionador de roda dentada 80 interage com a quarta roda dentada 82.
[0072] A primeira, segunda, terceira e quarta rodas dentadas 64, 70, 76 e 82 podem ser individualmente travadas engatadas e desengatadas no eixo lateral 18 com o auxílio do primeiro, segundo, terceiro e quarto elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90. Os elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90 são preferivelmente constituídos por seções equipadas com chavetas projetadas nas rodas dentadas 64, 70, 76 e 82 e o eixo lateral 18 que interage com a quinta e sexta bainhas de acoplagem 83, 85, que interagem mecanicamente com as seções equipadas com chavetas na primeira à quarta rodas dentadas 64, 70, 76 e 82, respectivamente, e o eixo lateral 18. Prefere- se que o primeiro e o terceiro elementos de acoplamento 84, 88 sejam dotados de uma bainha de acoplamento comum 83, e prefere-se que o segundo e o quarto elementos de acoplamento 86, 90 sejam dotados de uma bainha de acoplamento comum 85. Quando na condição desengatada, uma rotação relativa pode se elevar entre as rodas dentadas 64, 70, 76 e 82 e o eixo lateral 18. Os elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90 podem ser constituídos também de acoplagens por atrito. Uma quinta roda dentada 92 também é disposta no eixo lateral 18 que interage com uma sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2.
[0073] A quinta e sexta rodas dentadas 92 e 94 funcionarão como um quinto par de engrenagens 21 que transfere torque para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2.
[0074] A transferência de torque a partir do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 pode ocorrer através da primeira ou a segunda engrenagens epicíclicas 10 ou 12 e o eixo lateral 18. A transferência de torque pode ocorrer também diretamente através da primeira engrenagem epicíclica 10, a primeira engrenagem solar 26 da qual é conectada através do primeiro eixo principal 34 para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através de um mecanismo de acoplamento 96 quando qualquer uma dentre pelo menos as três engrenagens mais altas da caixa de engrenagens 2 tiver sido conectada. Prefere-se que o mecanismo de acoplamento 96 compreenda uma sétima bainha de acoplamento 100 equipada com chavetas, bainha de acoplamento a qual pode ser axialmente disposta no primeiro eixo principal 34 e as seções dos eixos de saída 20 que são equipados com chavetas. Através do deslocamento da sétima bainha de acoplamento 100 de modo que as seções que são equipadas com chavetas são conectadas através da sétima bainha de acoplamento 100, o primeiro eixo principal 34 se tornará travado fixo com o eixo de saída 20, e os mesmos irão, desse modo, demonstrar em rotação a mesma taxa de revolução.
[0075] De acordo com as modalidades nas Figuras 2 e 4, quatro trações de roda dentada 62, 68, 74 e 80 e quatro rodas dentadas 64, 70, 76 e 82 são mostradas, junto com duas engrenagens epicíclicas 10 e 12 com as máquinas elétricas associadas das mesmas 14 e 16. É possível, entretanto, projetar a caixa de engrenagens 2 com um maior ou menor número de trações de roda dentada e rodas dentadas e com um maior número de engrenagens epicíclicas com as máquinas elétricas associadas dos mesmos.
[0076] O primeiro, segundo, terceiro e quarto elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90, o mecanismo de acoplamento 96 entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20, e a disposição de trava 102 entre o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42 são conectados à unidade de controle 48 através das bainhas de acoplagem relevantes. Prefere-se que esses componentes sejam ativados e desativados por sinais elétricos a partir da unidade de controle 48. Prefere-se que as bainhas de acoplagem sejam dispostas por fornecedores de força, não mostrado nos desenhos, tal como cilindros alimentados hidráulica ou pneumaticamente. É possível descartar as bainhas de acoplagem também por fornecedores de força alimentados eletricamente.
[0077] De acordo com a Figura 5, é ilustrado a linha de propulsão híbrida 3 de acordo com a Figura 2 em uma vista esquemática simplificada em que certos componentes foram omitidos por razões de clareza. A Figura 5 mostra um par de engrenagens G1 conectado ao primeiro eixo principal 34 e, desse modo, também à primeira engrenagem epicíclica 10, e um par de engrenagens G2 conectado ao segundo eixo principal 36 e, desse modo, também à segunda engrenagem epicíclica 12. Esses pares de engrenagem G1, G2 são conectados também ao eixo de saída 20 através do eixo lateral 18. O par de engrenagens G1 que é conectado ao primeiro eixo principal 34 pode ser constituído de, por exemplo, o primeiro par de engrenagens 60 ou o terceiro par de engrenagens 72 conforme descrito nas Figuras 2 e 4, e o mesmo pode compreender também pares de engrenagem adicionais. O par de engrenagens G2 que é conectado ao segundo eixo principal 36 pode ser constituído de, por exemplo, o segundo par de engrenagens 66 ou o quarto par de engrenagens 78 conforme descrito nas Figuras 2 e 4, e o mesmo pode compreender também pares de engrenagem adicionais. Além disso, o quinto par de engrenagens G3, 21, que é conectado ao eixo de saída 20 e o eixo lateral 18, e que é descrito também nas Figuras 2 e 4, é mostrado. G3 pode, entretanto, ser constituído de pares de engrenagem adicionais. Durante a mudança de engrenagem, um par de engrenagens adequado a partir do grupo relevante G1, G2, G3 é selecionado.
[0078] O, pelo menos um, par de engrenagens G1, 60, 72 que é conectado à primeira engrenagem epicíclica 10 compreende pelo menos um acionador de roda dentada 62, 74 e roda dentada 64, 76 dispostos para interagir um com o outro, acionador de roda dentada 62, 74 o qual pode ser disposto de modo que o mesmo possa ser engatado e desengatado no primeiro eixo principal 34 disposto com a primeira engrenagem epicíclica 10. A, pelo menos uma, roda dentada 64, 76 pode ser disposta de modo que a mesma possa ser engatada e desengatada no eixo lateral 18.
[0079] O, pelo menos um, par de engrenagens G2, 66, 78 que é conectado à segunda engrenagem epicíclica 12 compreende pelo menos um acionador de roda dentada 68, 80 e roda dentada 70, 82 dispostos para interagir um com o outro, acionador de roda dentada 68, 80 o qual pode ser disposto de modo que a mesma possa ser engatada e desengatada no segundo eixo principal 36 disposto com a segunda engrenagem epicíclica 12. A, pelo menos uma, roda dentada 70, 82 pode ser disposta de modo que a mesma possa ser engatada e desengatada no eixo lateral 18.
[0080] O aumento de engrenagem a partir do primeiro para a engrenagem mais alta quando a caixa de engrenagens 2 é disposta em um veículo 1 será descrito abaixo. O eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 é conectado ao eixo de saída 97 do motor de combustão 4 do veículo 1. O eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 é conectado a um eixo de acionamento 99 no veículo 1. Durante o estado ocioso do motor de combustão 4 e quando o veículo 1 está estacionário, o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 gira enquanto o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 está, ao mesmo tempo, estacionário. A disposição de trava 102 é desativada de modo que o eixo de saída 97 do motor de combustão 4 possa girar livremente. Visto que o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 gira, o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 também girará, o que leva ao giro do primeiro conjunto de engrenagens planetárias 52. Visto que o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 é conectado à segunda engrenagem solar 32, a segunda engrenagem solar 32 e, desse modo, também o segundo conjunto de engrenagens planetárias 54 girarão. Através do não suprimento de corrente e a não retirada de corrente a partir das primeira e segunda máquinas elétricas 14 e 16, as primeira e segunda coroas 22 e 28, que são conectadas ao primeiro e o segundo rotores 24 e 30, respectivamente, na máquina elétrica relevante 14 e 16, girarão livremente, através do que nenhum torque é absorvido pelas coroas 22 e 28. A primeira, segunda, terceira e quarta unidades de acoplamento 56, 58, 59 e 61 são desengatadas e, desse modo, não são engatadas. Desse modo, nenhum torque será transferido a partir do motor de combustão 4 para as engrenagens solares 26 e 32 das engrenagens epicíclicas 10 e 12. O mecanismo de acoplamento 96 entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 é desengatado, de modo que o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 possam girar livremente em relação um ao outro. Visto que as engrenagens solares 26 e 32 e o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 estão, nessa fase estacionário, o eixo lateral 18 também está estacionário. Durante uma primeira etapa, a primeira roda dentada 64 e a segunda roda dentada 70 são conectadas ao eixo lateral 18 com o auxílio do primeiro e o segundo elementos de acoplamento 84 e 86. A terceira roda dentada 76 e a quarta roda dentada 82 são desengatadas no eixo lateral 18. Desse modo, a terceira roda dentada 76 e a quarta roda dentada 82 são permitidas para girar livremente em relação ao eixo lateral 18.
[0081] De modo a iniciar rotação do eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 com o propósito de acionar o veículo 1, a primeira acionador de roda dentada 62 e a primeira roda dentada 64 no eixo lateral 18 serão induzidas a girar. Isso é alcançado através da primeira engrenagem solar 26 ser induzida a girar. Quando a primeira engrenagem solar 26 gira, o primeiro eixo principal 34 também girará e, desse modo, a primeira acionador de roda dentada 62, que é disposta no primeiro eixo principal 34, também girará. A primeira engrenagem solar 26 é induzida a girar através da primeira coroa 22 ser controlada com a primeira máquina elétrica 14. Através da ativação da primeira máquina elétrica 14, o veículo 1 iniciará a ser disposto através do primeiro eixo principal 34 iniciando a girar. Quando o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 e a primeira engrenagem solar 26 alcançam a mesma taxa de revolução, a primeira engrenagem solar 26 é travada com o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 com o auxílio da primeira unidade de acoplamento 56. Conforme foi mencionado acima, prefere-se que a primeira unidade de acoplamento 56 seja projetada de modo que a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 interajam mecanicamente um com o outro. Alternativamente, a primeira unidade de acoplamento 56 pode ser projetada como um freio planador ou uma embreagem lamelar que conecta de maneira gentil a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50. Quando a primeira engrenagem solar 26 é conectada ao primeiro transportador de engrenagem planetária 50, a primeira engrenagem solar 26 girará na mesma taxa de revolução que o eixo de saída 97 do motor de combustão 4. Desse modo, o torque produzido pelo motor de combustão 4 será transferido para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da primeira acionador de roda dentada 62, a primeira roda dentada 64 no eixo lateral 18, a quinta roda dentada 92 no eixo lateral 18 e a sexta roda dentada 94 no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. Desse modo, o veículo 1 iniciará a ser disposto e conduzido para a frente pela primeira engrenagem.
[0082] Cada um dentre o primeiro, segundo, terceiro e quarto pares de engrenagem 60, 66, 72, 78 tem um intercâmbio de engrenagem que é adaptado para o desempenho de acionamento desejado do veículo 1. De acordo com a modalidade mostrada na Figura 2, o primeiro par de engrenagens 60 tem o intercâmbio de engrenagem mais alto em comparação com o segundo, terceiro e quarto pares de engrenagem 66, 72, 78, o que leva ao primeiro par de engrenagens 60 ser conectado quando a engrenagem mais baixa tiver sido selecionada. O terceiro par de engrenagens 72 transfere, assim como o primeiro par de engrenagens 60, torque entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo lateral 18, e isso seria possível ao invés de projetar esse com o intercâmbio de engrenagem mais alto em comparação com os outros pares de engrenagem 66, 72, 78, razão pela qual o terceiro par de engrenagens 72 em um tal projeto seria conectado quando a engrenagem mais baixa tiver sido selecionada.
[0083] Quando o eixo lateral 18 é induzido a girar pela primeira roda dentada 64 no eixo lateral 18, a segunda roda dentada 70 no eixo lateral 18 também girará. Desse modo, o eixo lateral 18 aciona a segunda roda dentada 70, que, por sua vez, aciona a segunda acionador de roda dentada 68 no segundo eixo principal 36. Quando o segundo eixo principal 36 gira, o segundo transportador de engrenagem planetária 51 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do segundo transportador de engrenagem planetária 51, fará com que a segunda coroa 28 e o segundo rotor 30 na segunda máquina elétrica 16 girem. Nesse caso, é possível permitir que a segunda máquina elétrica 16 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a primeira máquina elétrica 14. Alternativamente, a segunda máquina elétrica 16 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a segunda máquina elétrica 16 para fornecer torque propulsivo.
[0084] De modo a mudar de engrenagem a partir da primeira engrenagem para a segunda engrenagem, a trava entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 deve ser desengatada, o que é alcançado através de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica 14, 16 ser controlada de modo que equilíbrio de torque seja prevalente na primeira engrenagem epicíclica 10, após o qual a primeira unidade de acoplamento 56 é controlada de modo que a mesma libere a primeira engrenagem solar 22 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 a partir um do outro. A segunda engrenagem é engatada através da quarta unidade de acoplamento 61 ser ativada, de modo que a segunda coroa 28 na segunda engrenagem epicíclica 12 seja travada fixa com o alojamento de engrenagem 42. Isso pode ser alcançado através da taxa de revolução do motor de combustão 4 ser controlada e o torque da primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 ser controlado de modo a alcançar um torque desejado no eixo de saída 20, de modo que o rotor 30 na segunda máquina elétrica 16 seja frenado para estacionário, após o qual a quarta unidade de acoplamento 61 é engatada, de modo que a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42 sejam mecanicamente conectados um ao outro. Alternativamente, a quarta unidade de acoplamento 61 pode ser projetada como um freio planador ou uma embreagem lamelar que conecta de maneira gentil a segunda engrenagem solar 28 e o alojamento de engrenagem 42. Através da sincronia do controle do motor de combustão 4 e da primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, é possível executar uma transição suave e livre de interrupção a partir da primeira engrenagem para a segunda engrenagem.
[0085] O segundo eixo principal 36 está, agora, por girar e por ser acionado pelo eixo de saída 97 do motor de combustão 4, e o segundo eixo principal 36 está, agora, por acionar a segunda acionador de roda dentada 68. O segundo transportador de engrenagem planetária 51 está, agora, por acionar o segundo acionador de roda dentada 68 através do segundo eixo principal 36. Visto que a segunda roda dentada 70 está em interação com o segundo acionador de roda dentada 68 e está conectada fixa ao eixo lateral 18, a segunda roda dentada 70 acionará o eixo lateral 18, que, por sua vez, aciona a quinta roda dentada 92 no eixo lateral 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez aciona o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 está, agora, por ser propelido na segunda engrenagem.
[0086] Quando o eixo lateral 18 é induzido a girar pela segunda roda dentada 70, a primeira roda dentada 64 também girará. O eixo lateral 18 desse modo aciona a primeira roda dentada 64, que, por sua vez, aciona a primeira acionador de roda dentada 62 no primeiro eixo principal 34. Quando o primeiro eixo principal 34 gira, a primeira engrenagem solar 26 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do primeiro transportador de engrenagem planetária 50, fará com que a primeira coroa 22 e o primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 girem. Nesse caso, é possível permitir que a primeira máquina elétrica 14 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a segunda máquina elétrica 16. Alternativamente, a primeira máquina elétrica 14 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a primeira máquina elétrica 14 para fornecer torque propulsivo.
[0087] De modo a mudar de engrenagem a partir da segunda engrenagem para a terceira engrenagem, a primeira roda dentada 64 no eixo lateral 18 deve ser desengatada a partir do eixo lateral 18 com o primeiro elemento de acoplamento 84, de modo que a primeira roda dentada 64 possa girar livremente em relação ao eixo lateral 18. O eixo lateral 18 é subsequentemente conectado à terceira roda dentada 76 no eixo lateral 18 através do terceiro elemento de acoplamento 88. De modo a alcançar conexão do eixo lateral 18 e a terceira roda dentada 76 no eixo lateral 18, preferivelmente a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre o eixo lateral 18 e a terceira roda dentada 76 no eixo lateral 18. Uma taxa de revolução sincronizada pode ser determinada através da taxa de revolução do primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 por ser medida e através da taxa de revolução do eixo de saída 20 por ser medida. Desse modo, a taxa de revolução do primeiro eixo principal 34 e a taxa de revolução do eixo lateral 18 podem ser determinadas através da dada razão de intercâmbio de engrenagem.
[0088] No momento em que uma taxa de revolução sincronizada tiver se elevado entre o eixo lateral 18 e a terceira roda dentada 76, o eixo lateral 18 e a terceira roda dentada 76 são conectados com o auxílio do terceiro elemento de acoplamento 88. De modo a mudar de engrenagem a partir da segunda engrenagem para a terceira engrenagem, a trava entre a segunda coroa 28 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 deve ser desengatada, o que é alcançado através de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica 14, 16 ser controlada de modo que equilíbrio de torque seja prevalente na segunda engrenagem epicíclica 12, após o qual a quarta unidade de acoplamento 61 é controlada de modo que a mesma libere a segunda coroa 28 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 a partir um do outro. A terceira engrenagem é selecionada através da primeira unidade de acoplamento 56 ser ativada, de modo que a primeira engrenagem solar 26 na primeira engrenagem epicíclica 10 seja travada fixa ao primeiro transportador de engrenagem planetária 50. Isso pode ser alcançado através da taxa de revolução do motor de combustão 4 ser controlada e o torque da primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 ser controlado de modo a alcançar um torque desejado no eixo de saída 20, de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50, após o qual a primeira unidade de acoplamento 56 é engatada, de modo que a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 sejam conectados um ao outro. Através da sincronia do controle do motor de combustão 4 e da primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, é possível executar uma transição suave e livre de interrupção a partir da segunda engrenagem para a terceira engrenagem.
[0089] O primeiro eixo principal 34 está, agora, por girar com a mesma taxa de revolução que o eixo de saída 97 do motor de combustão 4, e o primeiro eixo principal 34 está, agora, por acionar o terceiro acionador de roda dentada 74 através do primeiro eixo principal 34. Visto que a terceira roda dentada 76 interage com o terceiro acionador de roda dentada 74 e está conectada fixa ao eixo lateral 18, a terceira roda dentada 76 acionará o eixo lateral 18, que, por sua vez, aciona a quinta roda dentada 92 no eixo lateral 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez aciona o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 está, agora, por ser propelido na terceira engrenagem.
[0090] Quando o eixo lateral 18 é induzido a girar pela terceira roda dentada 76 no eixo lateral 18, a segunda roda dentada 70 no eixo lateral 18 também girará. Desse modo, o eixo lateral 18 aciona a segunda roda dentada 70, que, por sua vez, aciona o segundo acionador de roda dentada 68 no segundo eixo principal 36. Quando o segundo eixo principal 36 gira, o segundo transportador de engrenagem planetária 51 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do segundo transportador de engrenagem planetária 51, fará com que a segunda coroa 28 e o segundo rotor 30 na segunda máquina elétrica 16 girem. Nesse caso, é possível permitir que a segunda máquina elétrica 16 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a primeira máquina elétrica 14. Alternativamente, a segunda máquina elétrica 16 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a segunda máquina elétrica 16 para fornecer torque propulsivo.
[0091] De modo a mudar de engrenagem a partir da terceira engrenagem para a quarta engrenagem, a segunda roda dentada 70 deve ser desengatada a partir do eixo lateral 18 de modo que essa possa girar livremente em relação ao eixo lateral 18. O eixo lateral 18 é subsequentemente conectado à quarta roda dentada 82 com o auxílio do quarto elemento de acoplamento 90. De modo a alcançar conexão do eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82, preferivelmente a segunda máquina elétrica 16 é controlada de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre o eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82. Uma taxa de revolução sincronizada pode ser determinada através da taxa de revolução do segundo rotor 30 na segunda máquina elétrica 16 por ser medida e através da taxa de revolução do eixo de saída 20 por ser medida. Desse modo, a taxa de revolução do segundo eixo principal 36 e a taxa de revolução do eixo lateral 18 podem ser determinadas através da dada razão de intercâmbio de engrenagem.
[0092] No momento em que uma taxa de revolução sincronizada tiver se elevado entre o eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82, o eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82 são conectados com o auxílio do quarto elemento de acoplamento 90. De modo a mudar de engrenagem a partir da terceira engrenagem para a quarta engrenagem, a trava entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 deve ser desengatada, o que é alcançado através de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica 14, 16 ser controlada de modo que equilíbrio de torque seja prevalente na primeira engrenagem epicíclica 10, após o qual a primeira unidade de acoplamento 56 é controlada de modo que a mesma libere a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 a partir um do outro. A quarta engrenagem é engatada através da quarta unidade de acoplamento 61 ser ativada, de modo que a segunda coroa 28 na segunda engrenagem epicíclica 12 seja travada fixa com o alojamento de engrenagem 42. Isso pode ser alcançado através da taxa de revolução do motor de combustão 4 ser controlada e o torque da primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 ser controlado de modo a alcançar um torque desejado no eixo de saída 20, de modo que a segunda coroa 28 se torne estacionária em relação ao alojamento de engrenagem 42, após o qual a quarta unidade de acoplamento 61 é engatada, de modo que a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42 sejam conectados um ao outro. Através da sincronia do controle do motor de combustão 4 e da primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, é possível executar uma transição suave e livre de interrupção a partir da terceira engrenagem para a quarta engrenagem.
[0093] O segundo eixo principal 36 está, agora, por ser acionado pelo eixo de saída 97 do motor de combustão 4, e o segundo eixo principal 36 está, agora, por acionar o quarto acionador de roda dentada 80. Visto que a quarta roda dentada 82 interage com o quarto acionador de roda dentada 80 e é conectada fixa ao eixo lateral 18, a quarta roda dentada 82 acionará o eixo lateral 18, que, por sua vez, aciona a quinta roda dentada 92 no eixo lateral 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez aciona o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 está, agora, por ser propelido na quarta engrenagem.
[0094] Quando o eixo lateral 18 é induzido a girar pela quarta roda dentada 82, a terceira roda dentada 76 no eixo lateral 18 também girará. Desse modo, o eixo lateral 18 aciona a terceira roda dentada 76, que, por sua vez, aciona o terceiro acionador de roda dentada 74 no primeiro eixo principal 34. Quando o primeiro eixo principal 34 gira, a primeira engrenagem solar 26 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do primeiro transportador de engrenagem planetária 50, fará com que a primeira coroa 22 e o primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 girem. Nesse caso, é possível permitir que a primeira máquina elétrica 14 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a segunda máquina elétrica 16. Alternativamente, a primeira máquina elétrica 14 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a primeira máquina elétrica 14 para fornecer torque propulsivo.
[0095] De modo a mudar de engrenagem a partir da quarta engrenagem para a quinta engrenagem, a terceira roda dentada 76 deve ser desengatada a partir do eixo lateral 18 com o auxílio do terceiro elemento de acoplamento 88, de modo que a terceira roda dentada 76 possa girar livremente em relação ao eixo lateral 18. O eixo lateral 18 é subsequentemente conectado à primeira roda dentada 64 através do primeiro elemento de acoplamento 84. De modo a alcançar conexão do eixo lateral 18 e a primeira roda dentada 64, preferivelmente a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre o eixo lateral 18 e a primeira roda dentada 64. Uma taxa de revolução sincronizada pode ser determinada através da taxa de revolução do primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 por ser medida e através da taxa de revolução do eixo de saída 20 por ser medida, conforme foi descrito acima.
[0096] No momento em que uma taxa de revolução sincronizada tiver se elevado entre o eixo lateral 18 e a primeira roda dentada 64, o eixo lateral 18 e a primeira roda dentada 64 são conectados com o auxílio do primeiro elemento de acoplamento 84. De modo a mudar de engrenagem a partir da quarta engrenagem para a quinta engrenagem, a trava entre a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42 deve ser desengatada, o que é alcançado através da segunda máquina elétrica 16 ser controlada de modo que equilíbrio de torque eleve entre a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42, após o qual a quarta unidade de acoplamento 61 é controlada de modo que a mesma libere a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42 a partir um do outro. Equilíbrio de torque compreende não somente uma condição livre de torque, mas também um torque de neutralização de modo que a quarta unidade de acoplamento 61 seja alocada em uma condição em que a mesma não transfira torque entre a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42, após o qual a terceira unidade de acoplamento 59 é ativada e trava mecanicamente a primeira coroa 22 com o alojamento de engrenagem 42. Alternativamente, a terceira unidade de acoplamento 59 pode ser projetada como um freio planador ou uma embreagem lamelar que conecta de maneira gentil a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42. Através da sincronia do controle do motor de combustão 4 e da primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, é possível executar uma transição suave e livre de interrupção a partir da quarta para a quinta engrenagem. Quando a primeira coroa 22 tiver sido frenada e travada fixa, o primeiro conjunto de engrenagens planetárias 52 acionará a primeira engrenagem solar 26, de modo que a primeira engrenagem solar 26 gire. Desse modo, o torque produzido pelo motor de combustão 4 será transferido para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através do primeiro acionador de roda dentada 62, a primeira roda dentada 64 no eixo lateral 18, a quinta roda dentada 92 no eixo lateral 18 e a sexta roda dentada 94 no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 está, agora, por ser propelido na quinta engrenagem.
[0097] Quando o eixo lateral 18 é induzido a girar pela primeira roda dentada 64 no eixo lateral 18, a quarta roda dentada 82 no eixo lateral 18 também girará. Desse modo, o eixo lateral 18 aciona a quarta roda dentada 82, que, por sua vez, aciona o quarto acionador de roda dentada 80 no segundo eixo principal 36. Quando o segundo eixo principal 36 gira, o segundo transportador de engrenagem planetária 51 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do segundo transportador de engrenagem planetária 51, fará com que a segunda coroa 28 e o segundo rotor 30 na segunda máquina elétrica 16 gire. Nesse caso, é possível permitir que a segunda máquina elétrica 16 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a primeira máquina elétrica 14. Alternativamente, a segunda máquina elétrica 16 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a segunda máquina elétrica 16 para fornecer torque propulsivo.
[0098] De modo a mudar de engrenagem a partir da quinta engrenagem para a sexta engrenagem, a quarta roda dentada 82 deve ser desengatada a partir do eixo lateral 18 de modo que essa possa girar livremente em relação ao eixo lateral 18. O eixo lateral 18 é subsequentemente conectado à segunda roda dentada 70 com o auxílio do segundo elemento de acoplamento 86. De modo a alcançar conexão do eixo lateral 18 e a segunda roda dentada 70, preferivelmente a segunda máquina elétrica 16 é controlada de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre o eixo lateral 18 e a segunda roda dentada 70. Uma taxa de revolução sincronizada pode ser alcançada conforme descrito acima.
[0099] No momento em que uma taxa de revolução sincronizada tiver se elevado entre o eixo lateral 18 e a segunda roda dentada 70, o eixo lateral 18 e a segunda roda dentada 70 são conectados no eixo lateral 18 com o auxílio do segundo elemento de acoplamento 86. De modo a executar mudança de engrenagem a partir da quinta engrenagem para a sexta engrenagem, o travamento entre a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42 deve ser desengatado, o que é alcançado através da primeira máquina elétrica 14 ser controlada de modo que equilíbrio de torque eleve entre a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42, após o qual a terceira unidade de acoplamento 59 é controlada de modo que a mesma libere a primeira coroa 22 e o alojamento de engrenagem 42 a partir um do outro. A sexta engrenagem é selecionada através da segunda unidade de acoplamento 58 ser ativada, de modo que a segunda engrenagem solar 32 na segunda engrenagem epicíclica 12 é travada para o segundo transportador de engrenagem planetária 51. Isso pode ser alcançado através da taxa de revolução do motor de combustão 4 ser controlada e o torque da primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 ser controlado de modo a alcançar um torque desejado no eixo de saída 20, de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51, após o qual a segunda unidade de acoplamento 58 é engatada, de modo que a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 sejam mecanicamente conectados um ao outro. Alternativamente, a segunda unidade de acoplamento 58 pode ser projetada como um freio planador ou uma embreagem lamelar que conecta de maneira gentil a segunda coroa 28 e o alojamento de engrenagem 42. Através da sincronia do controle do motor de combustão 4 e da primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, é possível executar uma transição suave e livre de interrupção a partir da quinta engrenagem para a sexta engrenagem.
[0100] O segundo eixo principal 36 está, agora, por acionar o segundo acionador de roda dentada 68. O segundo transportador de engrenagem planetária 51 está, agora, por acionar o segundo acionador de roda dentada 68 através do segundo eixo principal 36. Visto que a segunda roda dentada 70 no eixo lateral 18 está em interação com o segundo acionador de roda dentada 68 e está conectada fixa ao eixo lateral 18, a segunda roda dentada 70 acionará o eixo lateral 18, que, por sua vez, aciona a quinta roda dentada 92 no eixo lateral 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez aciona o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 está, agora, por ser propelido na sexta engrenagem.
[0101] Quando o eixo lateral 18 é induzido a girar pela segunda roda dentada 70, a primeira roda dentada 64 no eixo lateral 18 também girará. O eixo lateral 18 desse modo aciona a primeira roda dentada 64, que, por sua vez, aciona o primeiro acionador de roda dentada 62 no primeiro eixo principal 34. Quando o primeiro eixo principal 34 gira, a primeira engrenagem solar 26 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do primeiro transportador de engrenagem planetária 50, fará com que a primeira coroa 22 e o primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 girem. Nesse caso, é possível permitir que a primeira máquina elétrica 14 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a segunda máquina elétrica 16. Alternativamente, a primeira máquina elétrica 14 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a primeira máquina elétrica 14 para fornecer torque propulsivo.
[0102] De modo a mudar de engrenagem a partir da sexta engrenagem para a sétima engrenagem, a primeira roda dentada 64 deve ser desengatada a partir do eixo lateral 18 com o primeiro elemento de acoplamento 84, de modo que a primeira roda dentada 64 possa girar livremente em relação ao eixo lateral 18. O primeiro eixo principal 34 é subsequentemente conectado ao eixo de saída 20 através do mecanismo de acoplamento 96. De modo a alcançar conexão do primeiro eixo principal 34 para o eixo de saída 20 através do mecanismo de acoplamento 96, preferivelmente a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20. Uma taxa de revolução sincronizada pode ser alcançada conforme descrito acima.
[0103] No momento em que uma taxa de revolução sincronizada tiver se elevado entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20, o primeiro eixo principal 34 é conectado ao eixo de saída 20 através do mecanismo de acoplamento 96. Alternativamente, o mecanismo de acoplamento 96 pode ser constituído de uma embreagem deslizante. De modo a mudar de engrenagem a partir da sexta engrenagem para a sétima engrenagem, a trava entre a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 deve ser desengatada, o que é alcançado através de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica 14, 16 ser controlada de modo que equilíbrio de torque seja prevalente na segunda engrenagem epicíclica 12, após o qual a segunda unidade de acoplamento 58 é controlada de modo que a mesma libere a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 a partir um do outro. A sétima engrenagem é selecionada através da primeira unidade de acoplamento 56 ser ativada, de modo que a primeira engrenagem solar 26 na primeira engrenagem epicíclica 10 seja travada fixa ao primeiro transportador de engrenagem planetária 50. Isso pode ser alcançado através da taxa de revolução do motor de combustão 4 ser controlada e o torque da primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 ser controlado de modo a alcançar um torque desejado no eixo de saída 20, de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50, após o qual a primeira unidade de acoplamento 56 é engatada, de modo que a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 sejam conectados um ao outro. Através da sincronia do controle do motor de combustão 4 e da primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, é possível executar uma transição suave e livre de interrupção a partir da sexta engrenagem para a sétima engrenagem.
[0104] O primeiro eixo principal 34 está, agora, por acionar o eixo de saída 20 através do mecanismo de acoplamento 96. O veículo 1 está, agora, por ser propelido na sétima engrenagem.
[0105] O eixo lateral 18 é induzido a girar pela sexta roda dentada 94 no eixo de saída 20. Isso significa que a segunda roda dentada 70 no eixo lateral 18 também girará. Desse modo, o eixo lateral 18 aciona a segunda roda dentada 70, que, por sua vez, aciona o segundo acionador de roda dentada 68 no segundo eixo principal 36. Quando o segundo eixo principal 36 gira, o segundo transportador de engrenagem planetária 51 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do segundo transportador de engrenagem planetária 51, fará com que a segunda coroa 28 e o segundo rotor 30 na segunda máquina elétrica 16 girem. Nesse caso, é possível permitir que a segunda máquina elétrica 16 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a primeira máquina elétrica 14. Alternativamente, a segunda máquina elétrica 16 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a segunda máquina elétrica 16 para fornecer torque propulsivo.
[0106] De modo a mudar de engrenagem a partir da sétima engrenagem para a oitava engrenagem, a segunda roda dentada 70 deve ser desengatada a partir do eixo lateral 18 de modo que essa possa girar livremente em relação ao eixo lateral 18. O eixo lateral 18 é subsequentemente conectado à quarta roda dentada 82 com o auxílio do quarto elemento de acoplamento 90. De modo a alcançar conexão do eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82, preferivelmente a segunda máquina elétrica 16 é controlada de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre o eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82. Uma taxa de revolução sincronizada pode ser alcançada conforme descrito acima.
[0107] No momento em que uma taxa de revolução sincronizada tiver se elevado entre o eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82, o eixo lateral 18 e a quarta roda dentada 82 são conectados com o auxílio do quarto elemento de acoplamento 90. De modo a mudar de engrenagem a partir da sétima engrenagem para a oitava engrenagem, a trava entre a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 deve ser desengatada, o que é alcançado através de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica 14, 16 ser controlada de modo que equilíbrio de torque seja prevalente na primeira engrenagem epicíclica 10, após o qual a primeira unidade de acoplamento 56 é controlada de modo que a mesma libere a primeira engrenagem solar 26 e o primeiro transportador de engrenagem planetária 50 a partir um do outro. A oitava engrenagem é selecionada através da segunda unidade de acoplamento 58 ser ativada, de modo que a segunda engrenagem solar 32 na segunda engrenagem epicíclica 12 seja travada para o segundo transportador de engrenagem planetária 51. Isso pode ser alcançado através do motor de combustão 4 ser controlado de modo que uma taxa de revolução sincronizada eleve entre a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51, após o qual a segunda unidade de acoplamento 58 é engatada, de modo que a segunda engrenagem solar 32 e o segundo transportador de engrenagem planetária 51 sejam conectados um ao outro. Através da sincronia do controle do motor de combustão 4 e da primeira e a segunda máquinas elétricas 14 e 16, é possível executar uma transição suave e livre de interrupção a partir da sétima engrenagem para a oitava engrenagem.
[0108] O segundo eixo principal 36 está, agora, por acionar o quarto acionador de roda dentada 80. Visto que a quarta roda dentada 82 interage com o quarto acionador de roda dentada 80 e é conectada fixa ao eixo lateral 18, a quarta roda dentada 82 acionará o eixo lateral 18, que, por sua vez, aciona a quinta roda dentada 92 no eixo lateral 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez aciona o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 está, agora, por ser propelido na oitava engrenagem.
[0109] Visto que o mecanismo de acoplamento 96 foi aplicado, o eixo de saída acionará o primeiro eixo principal 34. Quando o primeiro eixo principal 34 gira, a primeira engrenagem solar 26 também girará, o que, desse modo, dependendo da taxa de revolução do eixo de saída 97 do motor de combustão 4 e, desse modo, também a taxa de revolução do primeiro transportador de engrenagem planetária 50, fará com que a primeira coroa 22 e o primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 girem. Nesse caso, é possível permitir que a primeira máquina elétrica 14 funcione como um gerador de modo a suprir corrente para pelo menos um dentre o armazenamento de energia 46 e a segunda máquina elétrica 16. Alternativamente, a primeira máquina elétrica 14 pode fornecer torque adicional através da unidade de controle 48 que controla a primeira máquina elétrica 14 para fornecer torque propulsivo.
[0110] De acordo com o projeto descrito acima, constata-se que a caixa de engrenagens 2 compreende trações de roda dentada 62, 68, 74, 80 e rodas dentadas 64, 70, 76, 82 dispostas nos eixos principais 34, 36 e o eixo lateral 18 de modo a transferir taxas de revolução e torque. É possível, entretanto, usar um outro tipo de transmissão, tal como transmissões por corrente e correia de modo a transferir taxas de revolução e torque na caixa de engrenagens 2.
[0111] A disposição de transmissão 19 demonstra, de acordo com a modalidade acima, quatro pares de engrenagem 60, 66, 72, 78. A disposição de transmissão 19, entretanto, pode compreender um número de pares de engrenagem livremente escolhido.
[0112] Conforme foi descrito acima, torque é retirado a partir da caixa de engrenagens 2 a partir do eixo de saída 20. Também é possível retirar torque diretamente a partir do primeiro ou o segundo eixo principal 34, 36, ou diretamente a partir do eixo lateral 18. Torque pode ser retirado também em paralelo a partir de dois ou três dos eixos 18, 34, 36 ao mesmo tempo.
[0113] A Figura 6 mostra um fluxograma em relação a um método para controlar a caixa de engrenagens 2 de acordo com a invenção. O método de acordo com a invenção é caracterizado pelas etapas de:
[0114] a) controlar pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica 14, 16 não somente para alcançar equilíbrio de torque na engrenagem epicíclica relevante 10, 12, mas também para alcançar uma taxa de revolução sincronizada entre dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12; e
[0115] b) controlar uma primeira ou segunda unidade de acoplamento 56, 58 que pode ser controlada de modo a conectar os dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12 quando uma taxa de revolução sincronizada entre os dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 foi alcançada e de modo a desengatar os dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12 quando equilíbrio de torque foi alcançado na engrenagem epicíclica relevante 10, 12.
[0116] O método é adicionalmente caracterizado pelas etapas adicionais de:
[0117] c) controlar a primeira ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo a alcançar uma taxa de revolução sincronizada ou de modo que equilíbrio de torque seja prevalente entre um dos dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12 e um alojamento de engrenagem 42; e
[0118] d) controlar uma terceira ou quarta unidade de acoplamento 59, 61 que pode ser controlada de modo a engatar ou desengatar o componente giratório 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12 para o alojamento de engrenagem 42.
[0119] De acordo com uma etapa adicional do método, um motor de combustão 4 que é conectado ao eixo de entrada 8 é controlado de modo que pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque no primeiro e segundo eixos principais 34, 36 é influenciado.
[0120] De acordo com uma etapa adicional do método, energia elétrica é gerada nas etapas a) e c) com uma das máquinas elétricas 14, 16 de modo a acionar a outra máquina elétrica 14, 16.
[0121] De acordo com uma etapa adicional do método, a primeira e a segunda máquina elétrica 14, 16 são controladas de modo que o torque nos primeiro e segundo eixos principais 34, 36 seja constante ou mude em uma maneira contínua.
[0122] A mudança de engrenagem pode, desse modo, ser alcançada sem interrupção em torque através do torque no eixo de saída 20 por ser constante ou mudando em uma maneira contínua, durante, por exemplo, aceleração ou retardo do veículo 1.
[0123] O método especificado compreende, desse modo, todas as etapas de uma mudança de engrenagem correspondente para todas as engrenagens descritas na modalidade acima.
[0124] De acordo com a invenção, um programa de computador P que pode compreender rotinas para o controle da caixa de engrenagens 2 de acordo com a presente invenção é fornecido.
[0125] O programa de computador P pode compreender rotinas para controlar a primeira ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo a alcançar uma taxa de revolução sincronizada ou de modo que equilíbrio de torque seja prevalente entre um dos dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12.
[0126] O programa de computador P pode compreender rotinas para controlar uma primeira ou segunda unidade de acoplamento 56, 58 que pode ser controlada de modo a engatar ou desengatar os dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12.
[0127] O programa de computador P pode compreender rotinas para controlar a primeira ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo a alcançar uma taxa de revolução sincronizada ou de modo que equilíbrio de torque seja prevalente entre um dos dois componentes giratórios 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12 e um alojamento de engrenagem 42. O programa de computador P pode compreender rotinas para controlar uma terceira ou quarta unidade de acoplamento 59, 61 que pode ser controlada de modo a engatar ou desengatar o componente giratório 22, 26, 50; 28, 32, 51 na primeira ou segunda engrenagem epicíclica 10, 12 para o alojamento de engrenagem 42.
[0128] O programa de computador P pode compreender rotinas para controlar um motor de combustão 4 que é conectado ao eixo de entrada 8 de modo que pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque no primeiro e segundo eixos principais 34, 36 seja influenciado.
[0129] O programa de computador P pode compreender rotinas para gerar energia elétrica nas etapas a) e c) com uma das máquinas elétricas 14, 16 de modo a acionar a outra máquina elétrica 14, 16.
[0130] O programa de computador P pode compreender rotinas para controlar as primeira e segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que o torque nos primeiro e segundo eixos principais 34, 36 seja constante ou mude em uma maneira contínua.
[0131] O programa de computador P pode ser armazenado em uma forma executável ou em uma forma compactada em pelo menos uma dentre uma memória M e uma memória de leitura/gravação R. O dito código de programa pode ser armazenado de forma permanente no dito meio que pode ser lido por um computador 53.
[0132] A invenção se refere também a um produto de programa de computador que compreende um código de programa armazenado em um meio que pode ser lido por um computador, de modo a executar as etapas de método descritas acima, quando o dito programa de computador é executado na unidade de controle 48 ou um outro computador 53 conectado à unidade de controle 48.
[0133] Os componentes especificados e recursos distintos que são especificados acima podem ser combinados entre as execuções diferentes especificadas dentro da estrutura da invenção.

Claims (17)

1. Caixa de engrenagens que compreende um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20); uma primeira engrenagem epicíclica (10) que é conectada ao eixo de entrada (8); uma segunda engrenagem epicíclica (12) que é conectada à primeira engrenagem epicíclica (10); uma primeira máquina elétrica (14) que é conectada à primeira engrenagem epicíclica (10); uma segunda máquina elétrica (16) que é conectada à segunda engrenagem epicíclica (12); um primeiro eixo principal (34) que é conectado à primeira engrenagem epicíclica (10); um segundo eixo principal (36) que é conectado à segunda engrenagem epicíclica (12), uma primeira unidade de acoplamento (56) que pode ser controlada, disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, dois componentes giratórios (22, 26, 50) na primeira engrenagem epicíclica (10); uma segunda unidade de acoplamento (58) que pode ser controlada, disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, dois componentes giratórios (28, 32, 51) na segunda engrenagem epicíclica (12), de modo que pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque nos primeiro e segundo eixos principais (34, 36) possa ser influenciado através do controle de pelo menos uma dentre as primeira e segunda unidades de acoplamento (56, 58) para uma condição engatada ou desengatada dos componentes giratórios (22, 26, 50, 28, 32, 51); em que um primeiro transportador de engrenagem planetária (50) na primeira engrenagem epicíclica (10) é conectado a uma segunda engrenagem solar (32) na segunda engrenagem epicíclica (12); um segundo transportador de engrenagem planetária (51) na segunda engrenagem epicíclica (12) é conectado ao segundo eixo principal (36), uma primeira engrenagem solar (26) na primeira engrenagem epicíclica (10) é conectado ao primeiro eixo principal (34); e o eixo de entrada (8) é conectado a um primeiro transportador de engrenagem planetária (50) na primeira engrenagem epicíclica (10); caracterizada pelo fato de que um primeiro par de engrenagens (60) é disposto entre a primeira engrenagem epicíclica (10) e o eixo de saída (20); e que um segundo par de engrenagens (66) é disposto entre a segunda engrenagem epicíclica (12) e o eixo de saída (20).
2. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: uma terceira unidade de acoplamento (59) que pode ser controlada é disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, um componente giratório (22, 26, 50) na primeira engrenagem epicíclica (10) e um alojamento de engrenagem (42) um ao outro; e uma quarta unidade de acoplamento (61) que pode ser controlada é disposta para conectar, em uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, um componente giratório (28, 32, 51) na segunda engrenagem epicíclica (12) e o alojamento de engrenagem (42) um ao outro, de modo que pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque nos primeiro e segundo eixos principais (34, 36) possa ser influenciado através do controle de pelo menos uma dentre a terceira e a quarta unidade de acoplamento (59, 61) para uma condição engatada ou desengatada dos componentes giratórios (22, 26, 50, 28, 32, 51).
3. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que: a terceira unidade de acoplamento (59) é disposta para conectar, de uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, uma primeira coroa (22) disposta na primeira engrenagem epicíclica (10) e um alojamento de engrenagem (42) um ao outro; e a quarta unidade de acoplamento (61) é disposta para conectar, de uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados, uma segunda coroa (28) na segunda engrenagem epicíclica (12) e o alojamento de engrenagem (42) um ao outro.
4. Caixa de engrenagens, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que: a primeira unidade de acoplamento (56) é disposta para conectar a primeira engrenagem solar (26) ao primeiro transportador de engrenagem planetária (50) de uma maneira que permite que os mesmos sejam desengatados; e a segunda unidade de acoplamento (58) é disposta para conectar a segunda engrenagem solar (32) ao segundo transportador de engrenagem planetária (51) de uma maneira que permita que os mesmos sejam desengatados.
5. Caixa de engrenagens, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que um mecanismo de acoplamento (96) é disposto entre o primeiro eixo principal (34) e o eixo de saída (20).
6. Caixa de engrenagens, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o primeiro par de engrenagens (60) compreende um primeiro acionador de roda dentada (62) e uma primeira roda dentada (64) que interagem entre si, em que o primeiro acionador de roda dentada (62) é disposto fixado com o primeiro eixo principal (34) e em que a primeira roda dentada (64) é disposta no eixo lateral (18) de modo que possa ser engatada e desengatada; o segundo par de engrenagens (66) compreende um segundo acionador de roda dentada (68) e uma segunda roda dentada (70) que interagem entre si, em que o segundo acionador de roda dentada (68) é disposto fixado com o segundo eixo principal (36) e em que a segunda roda dentada (70) é disposta em um eixo lateral (18) de modo que possa ser engatada e desengatada; e o eixo lateral (18) é conectado ao eixo de saída (20).
7. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que um terceiro par de engrenagens (72) é disposto entre a primeira engrenagem epicíclica (10) e o eixo de saída (20), em que o terceiro par de engrenagens (72) compreende um terceiro acionador de roda dentada (74) e uma terceira roda dentada (76) que interagem entre si, em que o terceiro acionador de roda dentada (74) é disposto fixado com o primeiro eixo principal (34) e em que a terceira roda dentada (76) é disposta no eixo lateral (18) de modo que a mesma possa ser engatada e desengatada; e um quarto par de engrenagens (78) que é disposto entre a segunda engrenagem epicíclica (12) e o eixo de saída (20); em que o quarto par de engrenagens (78) compreende um quarto acionador de roda dentada (80) e uma quarta roda dentada (82) que interagem entre si, em que o quarto acionador de roda dentada (80) é disposto fixado com o segundo eixo principal (36) e em que a quarta roda dentada (82) é disposta no eixo lateral (18) de modo que a mesma possa ser engatada e desengatada.
8. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que o eixo lateral (18) é conectado ao eixo de saída (20) através de uma engrenagem final.
9. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a engrenagem final compreende uma quinta roda dentada (92), que é disposta no eixo lateral (18) e uma sexta roda dentada (94) que é disposta fixada no eixo de saída (20); e que as quinta e sexta rodas dentadas (92, 94) interagem entre si.
10. Caixa de engrenagens, de acordo com as reivindicações 6 e 7, caracterizada pelo fato de que as primeiras, segundas, terceiras e quartas rodas dentadas (64, 70, 76, 82) são dispostas no eixo lateral (18) com primeiros, segundos, terceiros e quartos elementos de acoplamento (84, 86, 88, 90) de modo que as mesmas possam ser engatadas e desengatadas.
11. Caixa de engrenagens, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que um primeiro rotor (24) na primeira máquina elétrica (14) é conectado à primeira coroa (22); e um segundo rotor (30) na segunda máquina elétrica (16) é conectado à segunda coroa (28).
12. Veículo (1) caracterizado pelo fato de que compreende uma caixa de engrenagens (2) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
13. Método para controlar uma caixa de engrenagens (2) que compreende um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20); uma primeira engrenagem epicíclica (10) que é conectada ao eixo de entrada (8); uma segunda engrenagem epicíclica (12) que é conectada à primeira engrenagem epicíclica (10); uma primeira máquina elétrica (14) que é conectada à primeira engrenagem epicíclica (10); uma segunda máquina elétrica (16) que é conectada à segunda engrenagem epicíclica (12); um primeiro eixo principal (34) que é conectado à primeira engrenagem epicíclica (10); um segundo eixo principal (36) que é conectado à segunda engrenagem epicíclica (12), em que um primeiro transportador de engrenagem planetária (50) na primeira engrenagem epicíclica (10) é conectado a uma segunda engrenagem solar (32) na segunda engrenagem epicíclica (12); um segundo transportador de engrenagem planetária (51) na segunda engrenagem epicíclica (12) é conectado ao segundo eixo principal (36), uma primeira engrenagem solar (26) na primeira engrenagem epicíclica (10) é conectada ao primeiro eixo principal (34); o eixo de entrada (8) é conectado ao primeiro transportador de engrenagem planetária (50) na primeira engrenagem epicíclica (10), e um primeiro par de engrenagens (60) é disposto entre a primeira engrenagem epicíclica (10) e o eixo de saída (20); e que um segundo par de engrenagens (66) é disposto entre a segunda engrenagem epicíclica (12) e o eixo de saída (20), o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) controlar pelo menos uma dentre a primeira e a segunda máquina elétrica (14, 16) não somente para alcançar equilíbrio de torque na primeira ou na segunda engrenagem epicíclica (10, 12), mas também para alcançar uma taxa de revolução sincronizada entre dois componentes giratórios (22, 26, 50; 28, 32, 51) na primeira ou na segunda engrenagem epicíclica (10, 12); e b) controlar uma primeira ou segunda unidade de acoplamento (56, 58) que pode ser controlada de modo a conectar os dois componentes giratórios (22, 26, 50; 28, 32, 51) na primeira ou na segunda engrenagem epicíclica (10, 12) quando uma taxa de revolução sincronizada entre os dois componentes giratórios (22, 26, 50; 28, 32, 51) foi alcançada e de modo a desengatar os dois componentes giratórios (22, 26, 50; 28, 32, 51) na primeira ou na segunda engrenagem epicíclica (10, 12) quando equilíbrio de torque foi alcançado na engrenagem epicíclica relevante (10, 12).
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: c) controlar a primeira ou a segunda máquina elétrica (14, 16) de modo a alcançar equilíbrio de torque entre um dos dois componentes giratórios (22, 26, 50; 28, 32, 51) na primeira ou na segunda engrenagem epicíclica (10, 12) e um alojamento de engrenagem (42); e d) controlar uma terceira ou uma quarta unidade de acoplamento (59, 61) que pode ser controlada de modo a engatar ou desengatar o componente giratório (22, 26, 50; 28, 32, 51) na primeira ou na segunda engrenagem epicíclica (10, 12) com o alojamento de engrenagem (42).
15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas adicionais de: controlar um motor de combustão (4) que é conectado ao eixo de entrada (8) de modo que pelo menos um dentre a taxa de revolução e o torque nos primeiro e segundo eixos principais (34, 36) seja influenciado.
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas a) e c) para: gerar energia elétrica com uma das máquinas elétricas (14, 16) de modo a acionar a outra máquina elétrica (14, 16).
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda máquinas elétricas (14, 16) são controladas de modo que o torque nos primeiro e segundo eixos principais (34, 36) seja constante ou mude em uma maneira contínua.
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