BR112018005830B1

BR112018005830B1 - Método para controlar uma caixa de engrenagem, uma caixa de engrenagem e um veículo provido com uma caixa de engrenagem como esta

Info

Publication number: BR112018005830B1
Application number: BR112018005830-0A
Authority: BR
Inventors: Dieter Slapak
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2023-04-11
Also published as: EP3359846A4; SE1551283A1; BR112018005830A2; US20180274671A1; EP3359846A1; KR20180064435A; KR102155766B1; US10641385B2; SE540450C2; WO2017061927A1

Abstract

MÉTODO PARA CONTROLAR UMA CAIXA DE ENGRENAGEM, UMA CAIXA DE ENGRENAGEM E UM VEÍCULO PROVIDO COM UMA CAIXA DE ENGRENAGEM COMO ESTA. A invenção diz respeito a um método para controlar uma caixa de engrenagem (2), compreendendo uma caixa de engrenagem principal (6) provida com pelo menos dois eixos de entrada na forma de um eixo divisor (16) e um eixo principal (14), que são conectáveis a uma fonte de potência (4). O eixo divisor (16) é conectado a um eixo intermediário (22) por meio de pelo menos um primeiro e um segundo par de engrenagens divisoras (42, 45). O eixo principal (14) é conectado a um eixo intermediário (22) por meio de pelo menos um primeiro par de engrenagens (60). O método compreende as etapas de: a) preparar uma mudança de marcha na caixa de engrenagem (2) transferindo essencialmente a mesma velocidade e torque entre os eixos divisor e principal (16, 14), e b) mudar a marcha na caixa de engrenagem (2). A invenção também diz respeito a uma caixa de engrenagem (2), que é controlada pelo método. A invenção também diz respeito a um veículo (1) que compreende uma caixa de engrenagem como esta (2).

Description

FUNDAMENTOS E TECNOLOGIA ANTERIOR

[0001] A presente invenção diz respeito a um método para controlar uma caixa de engrenagem, uma caixa de engrenagem, um veículo provido com uma caixa de engrenagem como esta, um programa de computador para controlar uma caixa de engrenagem como esta e um produto programa de computador compreendendo código de programa de acordo com as reivindicações anexas.

[0002] Em veículos, e especialmente para veículos mais pesados tais como caminhões, uma caixa de engrenagem auxiliar, também chamada caixa de engrenagem de velocidades, é frequentemente conectada à caixa de engrenagem principal para dobrar o número de engrenagens. Uma caixa de engrenagem auxiliar como esta normalmente inclui uma engrenagem planetária, que tem uma engrenagem reduzida e uma engrenagem de alta velocidade, em que as facilidades de mudança da caixa de engrenagem principal podem ser divididas em uma posição de engrenagem de baixa velocidade e uma posição de engrenagem de alta velocidade. Em engrenagem de baixa velocidade, ocorre uma redução de marcha através da engrenagem planetária e, na engrenagem de alta velocidade, a razão de engrenagem é 1:1 na engrenagem planetária.

[0003] A caixa de engrenagem de velocidades é normalmente provida entre a caixa de engrenagem principal e um eixo propulsor acoplado às rodas de acionamento do veículo. A caixa de engrenagem de velocidades é acomodada em um alojamento da caixa de engrenagem e compreende um eixo de entrada acoplado à caixa de engrenagem principal e um eixo de saída acoplado ao eixo propulsor. Entre o eixo de entrada e o eixo de saída, a engrenagem planetária é disposta. A engrenagem planetária normalmente compreende três componentes principais, que são rotacionalmente arranjados um em relação ao outro, a saber, uma engrenagem sol, um suporte de planeta com engrenagens planetas e uma engrenagem anel. Conhecendo-se o número de dentes da engrenagem sol e da engrenagem anel, a velocidade relativa dos três componentes pode ser determinada durante operação. Em uma caixa de engrenagem de velocidades, a engrenagem sol pode ser rotacionalmente conectada ao eixo de entrada, diversas engrenagens planetas que engatam a dita engrenagem sol, cujas engrenagens planetas são rotacionalmente montadas no suporte de planeta que é fixamente conectado ao eixo de saída, e uma engrenagem anel axialmente deslocável que envolve e engata as engrenagens planetas.

[0004] Em uma caixa de engrenagem de velocidades conhecida, a posição de engrenagem de baixa velocidade e a posição de engrenagem de alta velocidade são obtidas deslocando a engrenagem anel axialmente entre a posição de engrenagem de baixa velocidade, na qual a engrenagem anel é rotacionalmente travada em relação ao alojamento da caixa de engrenagem, e uma posição de engrenagem de alta velocidade, na qual a engrenagem anel é rotacionável em relação ao alojamento da caixa de engrenagem e onda engrenagem anel, as engrenagens planetas e a engrenagem sol giram como uma unidade comum. A engrenagem planetária compreende dois anéis de acoplamento arranjados em cada lado da engrenagem anel e dois anéis de sincronização arranjados em cada lado da engrenagem anel. Os anéis de sincronização são arranjados para prover uma mudança sincronizada.

[0005] O documento WO0155620 revela um dispositivo de sincronização em uma engrenagem planetária na qual a engrenagem planetária inclui uma engrenagem sol, um suporte de planeta e uma engrenagem anel. A engrenagem sol é rotacionalmente conectada com o eixo de entrada e diversas engrenagens planetas engatando com a engrenagem sol, cujas engrenagens planetas são rotacionalmente montadas no suporte de planeta, que é conectada ao eixo de saída. Uma engrenagem anel axialmente deslocável envolve e engrena com as engrenagens planetas. Baixa e alta velocidades são obtidas pela engrenagem anel sendo deslocada axialmente entre engrenagem de baixa velocidade e engrenagem de alta velocidade.

[0006] Esses meios de sincronização são sujeitos a desgaste e são de reparo caro. Se a caixa de engrenagem de velocidades tiver que transmitir grande torque, esses dispositivos de sincronização têm que apresentar dimensões consideráveis, que resulta em maior peso, maiores exigências de espaço e um maior momento de inércia.

[0007] Existem caixas de engrenagem de velocidades nas quais os dispositivos de sincronização são substituídos com luvas de acoplamento providas com caneluras. Controlando-se a transmissão na velocidade sincronizada entre os dois componentes a ser conectados, um deslocamento axial da luva de acoplamento ao longo dos dois componentes torna-se possível a fim de conectá-los. Quando os componentes tiverem que ser desafixados, a transmissão é controlada de maneira que ocorre equilíbrio de torque entre os componentes de maneira que a luva de acoplamento não transmita torque. Então é possível mover a luva de acoplamento ao longo dos componentes a fim de desengatá-los um do outro.

[0008] O documento US6196944 mostra uma engrenagem planetária compreendendo uma engrenagem sol, um suporte de planeta com engrenagens planetas e uma engrenagem anel. A engrenagem sol pode ser conectada ao eixo de entrada por meio de uma luva de acoplamento em uma posição de engrenagem de baixa velocidade e desengatada do eixo de entrada em uma posição de engrenagem de alta velocidade. Na posição de engrenagem de alta velocidade, o eixo de entrada é conectado ao suporte de planeta por meio da luva de acoplamento. A engrenagem anel é firmemente conectada a um alojamento da caixa de engrenagem. A engrenagem planetária conhecida é arranjada em uma caixa de engrenagem auxiliar, com apenas duas posições da engrenagem.

[0009] O documento US6196944 mostra uma caixa de engrenagem para veículos motorizados compreendendo uma engrenagem planetária compreendendo uma primeira e uma segunda luva que agem no suporte de planeta, a engrenagem anel, o alojamento da caixa de engrenagem e o eixo de saída. A primeira e segunda luvas são controladas como uma unidade conectada.

[0010] Uma caixa de engrenagem provida com um sistema de embreagem dupla (também conhecido como sistema de embreagem dual) compreende dois ou mais eixos de entrada, cada qual conectado a uma embreagem. A potência de uma fonte de energia tal como um motor de combustão interna pode ser guiada de um dos eixos de entrado para o outro por meio do sistema de embreagem, de maneira que o fluxo de potência pode ser guiado de um eixo de transmissão para um eixo de transmissão disposto em paralelo, por meio do acoplamento das engrenagens.

[0011] O Documento US2014/0038769 A1 revela uma transmissão usando dois eixos de transmissão dispostos em eixos geométricos paralelos entre si, que podem ser acoplados um ao outro. A transmissão compreende uma engrenagem de velocidade.

[0012] Entretanto, durante a conexão de uma caixa de engrenagem de velocidades a uma caixa de engrenagem principal provida com um sistema de embreagem dupla, é difícil ou mesmo impossível encontrar um fluxo de potência através da transmissão de maneira que mudança de marchas pode ocorrer sem uma interrupção de torque. Uma caixa de engrenagem na qual mudança de marcha pode ocorrer sem interrupção de torque possibilita mudar as marchas de forma bastante rápida, economiza combustível e fica confortável para o motorista e os passageiros em um veículo no qual a caixa de engrenagem é arranjada.

[0013] O espaço disponível para o trem de potência em um veículo é frequentemente limitado. Se o trem de potência compreender diversos componentes, tal como um motor de combustão, uma caixa de engrenagem e uma caixa de engrenagem de velocidades, o desenho tem que ser compacto. Ao mesmo tempo, os componentes que são partes do trem de potência têm que ser projetados com dimensões que podem absorver as forças e torques necessários.

[0014] Um grande número de etapas de engrenagem é exigido para certos tipos de veículos, em particular em veículos de trabalho pesado tais como caminhões e ônibus. O grande número de etapas de engrenagem é necessário quando os veículos estão carregados. Entretanto, quando descarregados, não são necessárias todas as etapas de engrenagem e o grande número de etapas de engrenagem pode tornar difícil acelerar o veículo rapidamente o bastante quando o veículo é descarregado. Quando se usam todas as etapas de engrenagem para acelerar o veículo também o som da caixa de engrenagem aumenta.

[0015] Quando número de componentes que são partes da caixa de engrenagem aumenta, a caixa de engrenagem também tem que ser dimensionada de maneira que ela possa absorver grandes forças e torques, que surgem em tais veículos pesados. Isto resulta em que o tamanho e peso da caixa de engrenagem aumentam.

[0016] Altas demandas são colocadas também na confiabilidade e segurança, para os componentes que são partes do trem de potência. O desgaste influencia a confiabilidade e vida útil da caixa de engrenagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0017] A despeito da tecnologia anterior, existe uma necessidade de desenvolver um método para controlar uma caixa de engrenagem que muda de marcha sem interrupção de torque, que reduz desgaste dos componentes na caixa de engrenagem, que reduz som da caixa de engrenagem, e que proporcio0na uma maior aceleração de um veículo na qual a caixa de engrenagem é montada. Também, existe uma necessidade de desenvolver uma caixa de engrenagem com um desenho compacto.

[0018] Um objetivo da invenção é portanto prover um método para controlar uma caixa de engrenagem que muda de marcha sem interrupção de torque.

[0019] Um objetivo adicional da invenção é prover um método para controlar uma caixa de engrenagem que reduz desgaste dos componentes na caixa de engrenagem.

[0020] Um objetivo adicional da invenção é prover um método para controlar uma caixa de engrenagem que reduz som da caixa de engrenagem.

[0021] Um objetivo adicional da invenção é prover um método para controlar uma caixa de engrenagem, que proporciona uma maior aceleração de um veículo no qual a caixa de engrenagem é montada.

[0022] Um objetivo adicional da invenção é prover uma caixa de engrenagem com um desenho compacto.

[0023] Esses objetivos são alcançados com um método para controlar uma caixa de engrenagem, uma caixa de engrenagem, um veículo, um programa de computador para controlar uma caixa de engrenagem, e um produto programa de computador para controlar uma caixa de engrenagem de acordo com as reivindicações independentes.

[0024] O método de acordo com a invenção torna fácil um método para controlar uma caixa de engrenagem que muda de marcha sem interrupção de torque, que reduz desgaste dos componentes na caixa de engrenagem, que reduz som da caixa de engrenagem, e que proporciona uma maior aceleração de um veículo no qual a caixa de engrenagem é montada. Também, a invenção provê uma caixa de engrenagem que tem um desenho compacto.

[0025] Mudança de marchas é feita em duas etapas, de maneira que cada segunda engrenagem seja mudada. A fim de mudar as marchas em duas etapas, a caixa de engrenagem é preparada transferindo essencialmente a mesma velocidade e torque entre os eixos divisor e principal. Em seguida, a caixa de engrenagem é mudada em duas etapas sem interrupção de torque.

[0026] De acordo com uma modalidade da invenção, a velocidade entre o eixo divisor e o eixo principal é sincronizada por meio da ativação de um elemento de sincronização. Isto permite mudar as marchas sem interrupção de torque e transferir essencialmente a mesma velocidade e torque entre os eixos divisor e principal.

[0027] É preferível que os elementos de acoplamento compreendam uma luva em forma de anel que é deslocada axialmente entre suas posições engatada e desengatada. A luva de forma essencial concentricamente envolve pelo menos uma parte dos componentes rotativos na caixa de engrenagem e é deslocada entre as posições engatada e desengatada por meio de um provedor de força. Desta maneira, um desenho compacto com baixo peso e baixo custo de fabricação é obtido.

[0028] A caixa de engrenagem pode ser provida com diversos pares de engrenagens que compreendem engrenagens que podem ser mecanicamente engatadas e desengatadas nos eixos na caixa de engrenagem. Desta maneira, diversas etapas de engrenagem fixas são obtidas, entre as quais é possível mudar as marchas sem interrupção de torque. As rodas de engrenagem que podem ser engatadas nos eixos na caixa de engrenagem também resulta em que um desenho compacto com alta confiabilidade e alta segurança é obtida.

[0029] Cada um dos pares de engrenagens tem uma razão de engrenagem que é adaptado ao desempenho de direção desejada do veículo. É apropriado que o par de engrenagens com a mais alta razão de engrenagem, em relação a outros pares de engrenagens, seja engatado quando a engrenagem mais baixa tiver sido selecionada.

[0030] A fim de desengatar uma engrenagem de um eixo ou de uma outra engrenagem, elementos de sincronização são controlados de maneira tal que o equilíbrio de torque prevaleça entre a engrenagem e o eixo ou entre as engrenagens. Quando o equilíbrio de torque tiver sido atingido, a luva é deslocada de maneira tal que a engrenagem e o eixo, ou as engrenagens, não são mais mecanicamente conectadas entre si.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0031] Modalidades preferidas da invenção serão descritas como um exemplo a seguir com referência aos desenhos anexos, dos quais:

[0032] Fig. 1 mostra uma vista lateral esquemática de um veículo com uma caixa de engrenagem de acordo com a invenção,

[0033] Fig. 2 mostra uma vista lateral esquemática da caixa de engrenagem de acordo com a invenção,

[0034] Fig. 3 mostra uma vista em detalhes dos elementos de sincronização na fig. 2,

[0035] Fig. 4 mostra um padrão de mudança para mudar a caixa de engrenagem de acordo com a invenção, e

[0036] Fig. 5 mostra um fluxograma relativo a um método para controlar a caixa de engrenagem de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[0037] A Fig. 1 mostra esquematicamente um veículo 1 em uma vista lateral com uma caixa de engrenagem 2 de acordo com a invenção. A caixa de engrenagem 2 é incluída em um trem de potência 3, que compreende um motor de combustão interna 4, uma caixa de engrenagem principal 6, uma caixa de engrenagem de velocidades 7 e um eixo propulsor 10. O motor de combustão 4 é acoplado à caixa de engrenagem principal 6, que, por sua vez, é conectada à caixa de engrenagem de velocidades 7. A caixa de engrenagem de velocidades 7 é adicionalmente conectada às rodas de acionamento 8 do veículo 1 por meio do eixo propulsor 10.

[0038] A Fig. 2 mostra uma vista seccional esquemática de uma caixa de engrenagem 2 da presente invenção. A caixa de engrenagem 2 é especialmente adequada para veículos de trabalho pesado. A caixa de engrenagem 2 de acordo com a invenção compreende a caixa de engrenagem principal 6 e a caixa de engrenagem de velocidades 7. O motor 4 é acoplado à caixa de engrenagem 2 por meio de uma embreagem dupla 12. A caixa de engrenagem principal 6 é provida com primeiro e segundo elementos de sincronização P1, P2, que são acoplados a um eixo principal 14 e um eixo divisor 16 na caixa de engrenagem 2. A caixa de engrenagem principal 6 compreende um grupo principal 18 de pares de engrenagens e um grupo divisor 20 de pares de engrenagens à montante do grupo principal 18. A caixa de engrenagem de velocidades 7 é arranjada à jusante da caixa de engrenagem principal 6.

[0039] O grupo principal 18 de engrenagens da caixa de engrenagem principal 6 compreende um primeiro par de engrenagens 60 que é arranjado entre o eixo principal 14 e um eixo intermediário 22. O primeiro par de engrenagens 60 compreende um primeiro acionamento de roda de engrenagem 62 e uma primeira roda de engrenagem 64, que interagem entre si. Um segundo par de engrenagens 66 é arranjado entre o eixo principal 14 e o eixo intermediário 22. O segundo par de engrenagens 66 compreende um segundo acionamento de roda de engrenagem 68 e uma segunda roda de engrenagem 70, que interagem entre si. Um terceiro par de engrenagens 72 é arranjado entre o eixo principal 14 e um eixo intermediário 22. O terceiro par de engrenagens 72 compreende um terceiro acionamento de roda de engrenagem 74 e uma terceira roda de engrenagem 76, que interagem entre si. Um quarto par de engrenagens 78 é arranjado entre o eixo principal 14 e o eixo intermediário 22. O quarto par de engrenagens 78 compreende um quarto acionamento de roda de engrenagem 80 e uma quarta roda de engrenagem 82, que interagem entre si.

[0040] O primeiro acionamento de roda de engrenagem 62 e quarta roda de engrenagem 82 são firmemente afixados ao eixo principal 14 e ao eixo intermediário 22, respectivamente, de maneira tal que eles não podem girar em relação aos seus respectivos eixos.

[0041] O eixo intermediário 22 se estende essencialmente paralelo ao eixo principal 14. O segundo, terceiro e quarto acionamentos de roda de engrenagem 68, 74, 80 são arranjados em mancais no eixo principal 14. A primeira, segunda e terceira rodas de engrenagem 64, 70, 76 são arranjadas em mancais no eixo intermediário 22. O primeiro acionamento de roda de engrenagem 62 interage com a primeira roda de engrenagem 64, o segundo acionamento de roda de engrenagem 68 interage com a segunda roda de engrenagem 70, o terceiro acionamento de roda de engrenagem 74 interage com a terceira roda de engrenagem 76 e o quarto acionamento de roda de engrenagem 80 interage com a quarta roda de engrenagem 82.

[0042] A primeira, segunda e terceira rodas de engrenagem 64, 70, 76 podem ser engatadas e desengatadas uma da outra com a ajuda de primeiro e segundo elementos de acoplamento S1 e S2. A terceira roda de engrenagem 76 pode ser individualmente engatada e desengatada do eixo intermediário 22 com a ajuda do terceiro elemento de acoplamento S3. O segundo e terceiro acionamentos das rodas de engrenagem 68, 74 podem ser individualmente engatados e desengatados do eixo principal 14 com a ajuda de quinto e sexto elementos de acoplamento S5, S6. O quarto acionamento de roda de engrenagem 80 pode ser individualmente engatado e desengatado de um colar 41 que envolve o eixo principal 14. Um quarto elemento de acoplamento S4 é arranjado para engatar e desengatar uma primeira e uma segunda parte 14a, 14b do eixo principal 14. Os elementos de acoplamento S1 a S3 e S5 a S8 são preferivelmente constituídos por seções equipadas com caneluras desenhadas nas rodas de engrenagem 64, 70, 76 e nos acionamentos das rodas de engrenagem 68, 74, 80, e eixos principal e intermediário 14, 22, respectivamente, que interagem com primeira a terceira e quinta a oitava luvas de acoplamento 24-26, 28-31, que interagem mecanicamente com as seções equipadas com caneluras nas rodas de engrenagem 64, 70, 76 e acionamentos das rodas de engrenagem 68, 74, 80, respectivamente, e os eixos principal e intermediário 14, 22, respectivamente. Um sétimo elemento de acoplamento S7 compreende uma sétima luva de acoplamento 30 para conectar o colar 41 com o eixo principal 14 e para conectar e desconectar uma roda sol 36 e um suporte de planeta 38 de uma engrenagem planetária 37 na caixa de engrenagem de velocidades 7. Quando na condição desengatada, uma rotação relativa pode surgir entre as rodas de engrenagem e os acionamentos das rodas de engrenagem 64, 70, 76, 68, 74 e 80, e os eixos lateral e principal 14, 22, respectivamente. O elemento de acoplamento S4 é preferivelmente também constituído por seções equipadas com caneluras desenhadas em uma parte de extremidade das respectivas primeira e segunda partes 14a, 14b do eixo principal 14, que interage com uma quarta luva de acoplamento 27, que interage mecanicamente com as partes de extremidade das respectivas primeira e segunda partes 14a, 14b do eixo principal 14. Os elementos de acoplamento S1 a S8 podem ser constituídos também por acoplamentos por atrito. Um nono elemento de acoplamento S9 compreendendo uma nona luva 32 é arranjado para conectar e desconectar um eixo do suporte de planeta 40 do colar 41.

[0043] O grupo divisor 20 de engrenagens da caixa de engrenagem principal 6 compreende um primeiro par de engrenagens divisoras 42 que é arranjado entre o eixo divisor 16 e o eixo intermediário 22. O primeiro par de engrenagens divisoras 42 compreende um primeiro acionamento de roda de engrenagem divisora 43 e uma primeira roda de engrenagem divisora 44, que interagem entre si. Um segundo par de engrenagens divisoras 45 é arranjado entre o eixo divisor 16 e o eixo intermediário 22. O segundo par de engrenagens divisoras 45 compreende um segundo acionamento de roda de engrenagem divisora 46 e uma segunda roda de engrenagem divisora 47, que interagem entre si.

[0044] O eixo intermediário 22 se estende essencialmente paralelo ao eixo divisor 16. O primeiro e segundo acionamentos das rodas de engrenagem divisores 43, 46 são afixados ao eixo divisor 16. A primeira e segunda rodas de engrenagem divisoras 44, 47 são arranjadas em mancais no eixo intermediário 22.

[0045] A primeira e segunda rodas de engrenagem divisoras 44, 47 podem ser individualmente engatadas e desengatadas do eixo intermediário 22 com a ajuda de um décimo segundo, ou divisor, elemento de acoplamento S12, compreendendo uma duodécima luva 35, que é preferivelmente constituída com caneluras que interagem com seções equipadas com caneluras arranjadas nas rodas de engrenagem divididas 44, 47 e no eixo intermediário 22, respectivamente. É preferível que o décimo segundo elemento de acoplamento S12 seja provido com uma luva de acoplamento comum 35. Quando na condição desengatada, uma rotação relativa pode surgir entre as rodas de engrenagem divididas 44, 47 e os acionamentos das rodas de engrenagem divididas 43, 46 e o eixo intermediário 22. O décimo segundo elemento de acoplamento S12 pode ser constituído também por um acoplamento por atrito.

[0046] O eixo principal 14 se estende ao interior do eixo divisor 16 cujo eixo divisor 16 é provido com um furo central. Assim, os eixos principal e divisor 14, 16 são arranjados coaxialmente. Entretanto, é também possível arranjar o eixo principal 14 paralelo ao eixo divisor 16.

[0047] A embreagem dupla 12, que compreende um primeiro e um segundo elemento de embreagem 48, 49, é arranjada entre um eixo do motor 50 e os eixos principal e divisor 14, 16. O primeiro elemento de embreagem 48 é conectado ao eixo principal 14 e o segundo elemento de embreagem 49 é conectado ao eixo divisor 16. Torque gerado pelo motor 4 é guiado do eixo do motor 50 para os eixos principal e divisor 14, 16 por meio da embreagem dupla 12, de maneira que o torque pode ser guiado do eixo do motor 50 para um eixo de saída 51 da caixa de engrenagem de velocidades 7, por meio das diferentes engrenagens. A embreagem dupla 12 é preferivelmente uma embreagem dupla molhada, mas pode também ser implementada como uma embreagem dupla seca dependendo do torque a ser transmitido.

[0048] A caixa de engrenagem de velocidades 7 visa duplicar o número de oportunidades de marchas. A caixa de engrenagem de velocidades 7 é envolta por um alojamento da caixa de engrenagem 52. A caixa de engrenagem de velocidades 7 compreenda engrenagem planetária 37, que tem uma engrenagem de baixa e de alta velocidade, de maneira que a capacidade de comutação da caixa de engrenagem principal 6 pode ser dividida em uma posição de engrenagem de baixa velocidade e uma posição de engrenagem de alta velocidade. Em uma primeira posição da engrenagem correspondente à posição de engrenagem de baixa velocidade, ocorre uma redução de marcha na engrenagem planetária 37. Na posição de engrenagem de alta velocidade, a razão de engrenagem é 1 : 1 na engrenagem planetária 37. Na fig. 2, a caixa de engrenagem de velocidades 7 é mudada para uma posição neutra onda caixa de engrenagem 7 não transmite nenhum torque do eixo de entrada 50 para o eixo de saída 51.

[0049] A engrenagem planetária 37 compreende três componentes principais que são rotacionalmente arranjados um em relação ao outro, a saber, uma engrenagem sol 36, um suporte de planeta 38 e uma engrenagem anel 54. Inúmeras engrenagens planetas 53 são rotacionalmente arranjadas com mancais no suporte de planeta 38. Conhecendo-se o número de dentes da engrenagem sol 36 e da engrenagem anel 54, a razão de engrenagem relativa dos três componentes pode ser determinada. A engrenagem sol 36 é rotacionalmente conectada ao eixo principal 14 e as engrenagens planetas 53 engatam a engrenagem sol 36. A engrenagem anel 54 envolve e engata as engrenagens planetas 53.

[0050] Um décimo elemento de acoplamento S10, que compreende uma décima luva de acoplamento axialmente deslocável 33 é, na primeira posição da engrenagem, arranjado para conectar o alojamento da caixa de engrenagem 52 com a engrenagem anel 54 e, na segunda posição da engrenagem, arranjado para desconectar o alojamento da caixa de engrenagem 52 da engrenagem anel 54. Um décimo primeiro elemento de acoplamento S11, que compreende uma décima primeira luva de acoplamento axialmente deslocável 34, é, na primeira e segunda posições da engrenagem, arranjado para interconectar o suporte de planeta 38 com o eixo de saída 51.

[0051] O décimo elemento de acoplamento S10, que compreenda décima luva de acoplamento axialmente deslocável 33, é, em uma superfície interna, preferivelmente provido com primeiras caneluras arranjadas para interagir com as primeiras caneluras correspondentes arranjadas na engrenagem anel 54 e na periferia de uma projeção 55 que é fixamente conectada ao alojamento da caixa de engrenagem 52. As primeiras caneluras na décima luva de acoplamento axialmente deslocável 33 são também arranjadas para cooperar com primeiras caneluras correspondentes arranjadas em uma primeira roda dentada 56. As primeiras caneluras correspondentes na décima luva de acoplamento axialmente deslocável 33 são também arranjadas para cooperar com primeiras caneluras correspondentes arranjadas no suporte de planeta 38. As primeiras caneluras correspondentes dispostas no suporte de planeta 38 são arranjadas na periferia da primeira roda dentada 56 que é montada no suporte de planeta 38.

[0052] Um décimo primeiro elemento de acoplamento S11, que compreende uma décima primeira luva de acoplamento axialmente deslocável 34, é, em uma superfície interna, provido com segundas caneluras que são arranjadas para cooperar com segundas caneluras correspondentes arranjadas na engrenagem anel 54, no suporte de planeta 38 e no eixo de saída 51. As segundas caneluras correspondentes arranjadas no suporte de planeta 38 são formadas na periferia de uma segunda roda dentada 57 que é montada no suporte de planeta 38. As segundas caneluras correspondentes providas no eixo de saída 51 são formadas na periferia de uma terceira roda dentada 58 que é montada no eixo de saída 51.

[0053] A engrenagem reduzida na caixa de engrenagem 2 é obtida deslocando axialmente a décima luva de acoplamento 33, de maneira que a engrenagem anel 54 é conectada ao alojamento da caixa de engrenagem 52. O deslocamento axial da décima e décima primeira luvas de acoplamento 33, 34 pode ser provido por meio de garfos de mudança (não revelados) parcialmente arranjados em uma ranhura circunferencial externa na respectiva luva de acoplamento 33, 34.

[0054] A caixa de engrenagem de velocidades 7 de acordo com a invenção funciona como se segue durante mudança da primeira para a segunda posição da engrenagem, ou seja, da posição de engrenagem de baixa velocidade para a posição de engrenagem de alta velocidade. Na posição de engrenagem de baixa velocidade, a décima luva de acoplamento 33 mudou para uma posição para conectar a engrenagem anel 54 com o alojamento da caixa de engrenagem 52. Assim, quando a caixa de engrenagem de velocidades 7 está na posição de engrenagem de baixa velocidade, ocorre uma redução de marcha através da engrenagem planetária 37. A operação de mudança da posição de engrenagem de baixa velocidade para a posição de engrenagem de alta velocidade é feita desconectando a engrenagem anel 54 do alojamento da caixa de engrenagem 52 por meio da décima luva de acoplamento 33. Também, na posição de alta velocidade, o suporte de planeta 38 é conectado ao eixo principal 14 por meio do sétimo elemento de acoplamento S7. A fim de novamente mudar a engrenagem para a posição de engrenagem de baixa velocidade, a décima luva de acoplamento 33 é mudada para conectar a engrenagem anel 54 com o alojamento da caixa de engrenagem 52.

[0055] A décima primeira luva de acoplamento 34 pode ser mudada para uma terceira posição da engrenagem na qual a engrenagem anel 54 é acoplada ao eixo de saída 51, que é acoplado ao eixo propulsor 10 do veículo 1. Nesta posição da engrenagem, correspondente a uma engrenagem reversa, a décima luva de acoplamento axialmente deslocável 33 é deslocada para uma posição onde o suporte de planeta 38 é conectado ao alojamento da caixa de engrenagem 52.

[0056] A caixa de engrenagem 2 é provida com um primeiro e um segundo elemento de sincronização P1, P2, ambos conectados ao eixo principal 14 e ao eixo divisor 16 por meio de engrenagens de diferentes razões. Os elementos de sincronização P1, P2 são arranjados para reduzir ou aumentar a velocidade do eixo principal 14 e do eixo divisor 16 a fim de sincronizar a velocidade das engrenagens e eixos antes de mudar as marchas. A velocidade do eixo principal 14 e do eixo divisor 16 pode ser reduzida ou aumentada por meio dos elementos de sincronização P1, P2, uma vez que tanto o eixo principal 14 quanto o eixo divisor 16 são conectados a cada elemento de sincronização P1, P2 e uma vez que os elementos de sincronização P1, P2 são conectados ao eixo principal 14 e ao eixo divisor 16 por meio de engrenagens de diferentes razões. Na fig. 2, o segundo elemento de sincronização P2 é representado com linhas tracejadas em virtude do segundo elemento de sincronização P2 estar oculta detrás do grupo divisor 20 e do eixo intermediário 22. Por questão de clareza, o eixo intermediário 22 foi removido na fig. 3 e, portanto, o segundo elemento de sincronização P2 está claramente mostrado. Cada elemento de sincronização P1, P2 é provido com um primeiro e um segundo eixo de freio 84, 85, que são conectados a elementos de freio 86, tais como freios de atrito. Uma primeira engrenagem de sincronização 87 em cada elemento de sincronização P1, P2 é arranjada para o primeiro eixo de freio 84, que interage com um primeiro acionamento de engrenagem de sincronização correspondente 88 no eixo divisor 16. Uma segunda engrenagem de sincronização 89 em cada elemento de sincronização P1, P2 é arranjado no segundo eixo de freio 85, que interage com um segundo acionamento de engrenagem de sincronização correspondente 90 no eixo principal 14.

[0057] Durante mudança das marchas, o caminho de potência do motor 4 para o eixo de saída 51 será transferido através do eixo principal 14 ou do eixo divisor 16. Mudança de engrenagens ocorre naquele dos eixos 14, 16 que não transfere torque. Quando a engrenagem seguinte é mudada e preparada nesse eixo 14, 16 que não transfere torque, a embreagem dupla 12 é ativada de maneira que o caminho de potência do motor 4 para o eixo de saída 51 será transferido para o outro eixo 14, 16 no qual a engrenagem seguinte é preparada.

[0058] Os elementos de acoplamento S1, S2, S12 são conectados a uma unidade de controle 91 através das luvas de acoplamento relevantes 24 - 35. É preferível que esses componentes sejam ativados e desativados por sinais elétricos da unidade de controle 91. É preferível que as luvas de acoplamento 24 - 35 sejam deslocadas pelos provedores de força, não mostrados nos desenhos, tais como cilindros acionados hidraulicamente ou pneumaticamente. É possível deslocar as luvas de acoplamento 24 - 35 também por provedores de força acionados eletricamente.

[0059] A Fig. 4 mostra um padrão de mudança da caixa de engrenagem 2 de acordo com a invenção. O padrão de mudança compreende quinze engrenagens à frente que podem ser mudadas e implementadas sem uma interrupção de torque através da caixa de engrenagem 2. A posição neutra no padrão de mudança na fig. 4 representa a posição dos elementos de acoplamento S1 , S2, S12 na fig. 2. Assim, a caixa de engrenagem na fig. 2 está na posição neutra e nenhum torque é transferido do motor 4 para o eixo de saída 51 da caixa de engrenagem 2.

[0060] Pelo padrão de mudança na fig. 4, fica evidente que a mudança de marcha é feita em duas etapas, de maneira que cada segunda engrenagem é mudada durante mudança da primeira engrenagem até a décima terceira engrenagem. Mudar as marchas em duas etapas reduz desgaste dos componentes na caixa de engrenagem 2, reduz som da caixa de engrenagem 2, e proporciona uma maior aceleração do veículo 1 no qual a caixa de engrenagem 2 é montada. De uma posição neutra, a caixa de engrenagem 2 é mudada para a primeira engrenagem e o eixo principal 14 é conectado ao motor 4 através da embreagem dupla 12. A caixa de engrenagem 4 é preparada para ser mudada para a terceira engrenagem, e esta preparação de engrenagens é relacionada ao eixo principal 14, que é desconectado do motor 4 através da embreagem dupla 12. Durante mudança da primeira engrenagem para a terceira engrenagem, o eixo principal 14 é desconectado do motor 4 através da embreagem dupla 12 e do eixo divisor 16 é conectado ao motor 4 através da embreagem dupla 12. Tal mudança da primeira engrenagem para a terceira engrenagem é feita sem interrupção de torque. Entretanto, durante mudança da terceira engrenagem para a quinta engrenagem, torque e velocidade têm que ser transferidos do eixo divisor 16 para o eixo principal 14, por exemplo, do eixo A para o eixo B, que é representado no padrão de mudança na fig. 4. A transferência de torque e velocidade do eixo A, isto é, do eixo divisor 16, para o eixo B, isto é, o eixo principal 14, antes da mudança para a quinta engrenagem tem que ser feita a fim de impedir interrupção de torque. Esta etapa de transferência é representada 3>3 no padrão de mudança na fig. 4.

[0061] Durante preparação de uma mudança de marcha na caixa de engrenagem 2 transferindo a velocidade e torque entre os eixos divisor e principal 16, 14, a velocidade entre o eixo divisor 16 e o eixo principal 14 é sincronizada por meio da ativação feita dos elementos de sincronização P1, P2. Qual dos elementos de sincronização P1, P2 deve ser ativado depende da velocidade do eixo divisor 16 e do eixo principal 14. Se a velocidade do eixo principal 14 for menor que a velocidade do eixo divisor 16, o elemento de sincronização P1, P2 com a razão de engrenagem para acelerar o eixo principal 14 deve ser ativado. Durante transferência da velocidade e torque do eixo principal 14 para o eixo divisor 16 durante preparação para uma mudança da terceira engrenagem para a quinta engrenagem na caixa de engrenagem 2, o segundo elemento de sincronização P2 deve ser ativado, que é evidente pelo padrão de mudança na fig. 4.

[0062] A caixa de engrenagem 2 pode também ser mudada em outros tipos de padrões de mudança. Portanto, são possíveis situações quanto transferência da velocidade e torque do eixo divisor 16 para o eixo principal 14 é necessária durante preparação de uma mudança de engrenagens. Em uma situação como esta, pode ser possível que o primeiro elemento de sincronização P1 deva ser ativado, que depende da velocidade do eixo divisor 16 e do eixo principal 14.

[0063] A Fig. 5 mostra um fluxograma de acordo com um método para controlar a caixa de engrenagem 2 de acordo com a invenção. A caixa de engrenagem 2 compreende uma caixa de engrenagem principal 6 provida com pelo menos dois eixos de entrada na forma de um eixo divisor 16 e um eixo principal 14, que são conectáveis a uma fonte de potência 4. O eixo divisor 16 é conectado a um eixo intermediário 22 por meio de pelo menos um primeiro e um segundo pares de engrenagens divisoras 42, 45. O eixo principal 14 é conectado a um eixo intermediário 22 por meio de pelo menos um primeiro par de engrenagens 60.

[0064] O método de acordo com a invenção é caracterizado pelas etapas: a) preparar uma mudança de marcha na caixa de engrenagem 2 transferindo essencialmente a mesma velocidade e torque entre os eixos divisor e principal 16, 14; b) mudar a marcha na caixa de engrenagem 2.

[0065] Preferivelmente, antes da etapa a) a etapa adicional c) a velocidade entre o eixo divisor 16 e o eixo principal 14 é sincronizada por meio da ativação de um elemento de sincronização P1, P2.

[0066] Preferivelmente, são dois elementos de sincronização P1, P2 conectados tanto ao eixo divisor 16 quanto ao eixo principal 14, por meio de engrenagens de freio 87, 89 com diferentes razões, e cada elemento de sincronização P1, P2 é provido com elementos de freio 86.

[0067] Preferivelmente compreende pelo menos primeiro e segundo pares de engrenagens divisoras 42, 45, uma primeira roda de engrenagem divisora 44 e uma segunda roda de engrenagem divisora 47, respectivamente, que são conectáveis ao eixo intermediário 22 por meio de um elemento de acoplamento divisor S12, e pelo menos o primeiro par de engrenagens 60 compreende uma primeira roda de engrenagem 64, que é conectável ao eixo intermediário 22 por meio de um primeiro elemento de acoplamento S1, e na etapa b) mudar a marcha na caixa de engrenagem 2 conectando a primeira roda de engrenagem divisora 44 ou a segunda roda de engrenagem divisora 47 ao eixo intermediário 22 por meio do elemento de acoplamento divisor S12, e conectando a primeira roda de engrenagem 64 ao eixo intermediário 22 por meio do primeiro elemento de acoplamento S1.

[0068] Preferivelmente, na etapa a), a velocidade e torque do eixo principal 14 são transferidas para o eixo divisor 16.

[0069] Preferivelmente, na etapa b), a engrenagem na caixa de engrenagem 2 é mudada desconectando o eixo principal 14 da fonte de potência 4 e o eixo divisor é conectado 16 à fonte de potência 4.

[0070] Preferivelmente, na etapa b) a desconexão do eixo principal 14 da fonte de potência 4 e a conexão do eixo divisor 16 à fonte de potência 4 são feitas por meio de uma embreagem dupla 12.

[0071] Preferivelmente, na etapa a), a velocidade e torque do eixo divisor 16 são transferidos para o eixo principal 14.

[0072] Preferivelmente, na etapa b) mudança de marcha na caixa de engrenagem 2 é feita desconectando o eixo divisor 16 da fonte de potência 4 e conectando o eixo principal 14 à fonte de potência 4.

[0073] Preferivelmente, na etapa b) a desconexão do eixo divisor 16 da fonte de potência 4 e a conexão do eixo principal 14 à fonte de potência 4 são feitas por meio de uma embreagem dupla 12.

[0074] Preferivelmente, uma primeira parte 14a do eixo principal 14 é conectada a uma segunda parte 14b do eixo principal 14 por meio de um quarto elemento de acoplamento S4.

[0075] A unidade de controle eletrônico 91 é acoplada a diferentes componentes na caixa de engrenagem principal 6, a caixa de engrenagem de velocidades, o motor de combustão 4 e a embreagem dupla 12 para obter a mudança de marcha citada. Preferivelmente, inúmeros sensores de velocidade, não mostrados, na caixa de engrenagem principal 6, na caixa de engrenagem de velocidades 7, no motor de combustão 4 e na embreagem dupla 12 podem ser conectados à unidade de controle 91. Um outro computador 92 pode também ser conectado à unidade de controle 91. A unidade de controle 91 pode ser um computador com software apropriado para este propósito. A unidade de controle 91 e/ou o computador 92 compreendem um programa de computador P, que pode incluir rotinas para controlar a caixa de engrenagem 2 da invenção. O programa P pode ser armazenado em uma forma executável ou forma compactada em uma memória M e/ou em uma memória de leitura/gravação. Preferivelmente, é provido um produto programa de computador compreendendo um código de programa armazenado em uma mídia legível por computador para realizar a engrenagem mudança referida, quando o dito programa estiver rodando na unidade de controle 91 ou um outro computador 92 conectado à unidade de controle 91. O dito código pode ser não volátil, armazenado na dita mídia legível por computador.

[0076] Os componentes especificados e recursos distintivos que são aqui especificadas podem ser combinados entre as diferentes modalidades especificadas dentro da estrutura da invenção.

Claims

1. Método para mudar marchas em uma caixa de engrenagem (2) sem interrupção do torque, a caixa de engrenagens (2) compreendendo: uma caixa de engrenagem principal (6) provida com pelo menos dois eixos de entrada na forma de um eixo divisor (16) e um eixo principal (14), que são conectáveis a uma fonte de potência (4); o eixo divisor (16) é conectado a um eixo intermediário (22) por meio de pelo menos um primeiro e um segundo par de engrenagens divisoras (42, 45); o eixo principal (14) é conectado a um eixo intermediário (22) por meio de pelo menos um primeiro par de engrenagens (60), um elemento de sincronização (P1, P2) caracterizado pelo fato de que compreende as etapas: c) preparar uma mudança de marcha em duas etapas na caixa de engrenagem (2) pela sincronização da velocidade entre o eixo divisor (16) e o eixo principal (14) por meio do elemento de sincronização (P1, P2), assim a) transferindo essencialmente a mesma velocidade e torque entre os eixos divisor e principal (16, 14); b) mudar a marcha na caixa de engrenagem (2), desconectando o eixo principal (14, 16) que transfere torque da fonte de potência (4) e conectando o outro eixo principal (14, 16) à fonte de potência (4).

2. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que dois elementos de sincronização (P1, P2) são conectados tanto ao eixo divisor (16) quanto ao eixo principal (14), por meio de engrenagens de freio (87, 89) com diferentes razões e cada elemento de sincronização (P1, P2) é provido com elementos de freio (86).

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizdo pelo fato de que compreende pelo menos um primeiro e um segundo pares de engrenagens divisoras (42, 45) compreendendo uma primeira roda de engrenagem divisora (44) e uma segunda roda de engrenagem divisora (47), respectivamente, que são conectáveis ao eixo intermediário (22) por meio de um elemento de acoplamento divisor (S12), e pelo menos primeiro par de engrenagens (60) compreendendo uma primeira roda de engrenagem (64), que é conectável ao eixo intermediário (22) por meio de um primeiro elemento de acoplamento (S1), e na etapa b) mudar a marcha na caixa de engrenagem (2) conectando a primeira roda de engrenagem divisora (44) ou a segunda roda de engrenagem divisora (47) ao eixo intermediário (22) por meio do elemento de acoplamento divisor (S12), e conectando a primeira roda de engrenagem (64) ao eixo intermediário (22) por meio do primeiro elemento de acoplamento (S1).

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa a): a velocidade e torque do eixo principal (14) são transferidos para o eixo divisor (16).

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa b) a desconexão do eixo principal (14) da fonte de potência (4) e a conexão do eixo divisor (16) à fonte de potência (4) são feitas por meio de uma embreagem dupla (12).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que na etapa a): a velocidade e torque do eixo divisor (16) são transferidos para o eixo principal (14).

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa b) a desconexão do eixo divisor (16) da fonte de potência (4) e a conexão do eixo principal (14) à fonte de potência (4) são feitas por meio de uma embreagem dupla (12).

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma primeira parte (14a) do eixo principal (14) é conectada a uma segunda parte (14b) do eixo principal (14) por meio de um quarto elemento de acoplamento (S4).

9. Caixa de engrenagem compreendendo uma caixa de engrenagem principal (6) provida com pelo menos dois eixos de entrada na forma de um eixo divisor (16) e um eixo principal (14), que são conectáveis a uma fonte de potência (4), em que o eixo divisor (16) é conectado a um eixo intermediário (22) por meio de pelo menos um primeiro e um segundo par de engrenagens divisoras (42, 45), em que o eixo principal (14) é conectado a um eixo intermediário (22) por meio de pelo menos um primeiro par de engrenagens (60), caracterizada pelo fato de que a caixa de engrenagem (2) é arranjada para ser controlada pelo método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Veículo, caracterizado pelo fato de que o veículo (1) compreende uma caixa de engrenagem (2) como definida na reivindicação 9.