BR112018013336B1 - Sistema de acoplamento axial de uma árvore motriz, e, grupo motopropulsor - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE ACOPLAMENTO AXIAL DE UMA ÁRVORE MOTRIZ, E, GRUPO MOTOPROPULSOR. Sistema de acoplamento axial de uma árvore motriz (5) girando em um cárter de máquina (4a), sobre uma árvore de caixa de marchas (6) girando em um cárter de caixa de marchas (1a), caracterizado por comportar uma bucha de inserção (9) de um parafuso de fixação (8) dos dois cárteres, podendo deslizar em um dos cárteres (4a) em direção do segundo sob a força de impulso do parafuso (8) quando de seu aperto para pressionar contra este último ao nível de um plano de junção dos cárteres, de modo a suprimir qualquer jogo entre os cárteres ao nível deste plano de junção.

Description

[0001] A invenção refere-se ao acoplamento axial de uma árvore motriz sobre uma árvore de transmissão.

[0002] Mais precisamente, ela tem por objeto um sistema de acoplamento axial de uma árvore motriz giratória em um cárter de máquina, sobre uma árvore de caixa de marchas girando em um cárter de caixa de marchas.

[0003] A presente invenção tem igualmente por objeto um grupo motopropulsor de veículo híbrido comportando tal sistema de acoplamento.

[0004] Em uma aplicação particular, mas não limitando o alcance da invenção, a árvore motriz é uma árvore de saída de máquina elétrica, e a árvore de transmissão é uma árvore de entrada de redutor, ou de caixa de marchas, acoplada à máquina elétrica. Nos veículos elétricos e híbridos, a centralização dos motores elétricos sobre a sua face de acoplamento na transmissão, exige um perfeito alinhamento das árvores, dentro da altura de seção axial menor possível. Para oferecer níveis de desempenho elevados, certos grupos motopropulsores (GMP) híbridos comportam dois motores elétricos, dos quais um pode, pelo menos, girar em grande velocidade, até, por exemplo, de 18.000 rotações por minuto. Para que a potência da máquina seja compatível com a geometria do acoplamento, é necessário que a orientação das árvores seja suficientemente precisa, para limitar as tensões residuais nas peças giratórias, de modo a assegurar a robustez do acoplamento, e para reduzir o ruído.

[0005] Em tal contexto, o perfeito alinhamento axial da árvore motriz e da árvore de transmissão, quando da montagem da máquina elétrica e de seu redutor (ou de sua caixa de marchas), é primordial. Caso contrário, a face de acoplamento da máquina não é pressionada sobre o redutor, e permanece um jogo entre os dois órgãos. Nestas condições, a colocação em tensão das árvores quando do aperto dos parafusos de pontear da face de acoplamento, não é realizada.

[0006] A presente invenção visa assegurar um acoplamento satisfatório do ponto de vista da coesão e da integridade da estrutura, com um meio industrial de montagem de alta taxa de produção, sem risco de formação de barulhos ou deformação posterior.

[0007] Neste objetivo, ela prevê introduzir, no sistema de acoplamento, uma bucha de inserção de um parafuso de fixação dos dois cárteres. A bucha pode deslizar em um dos cárteres em direção do segundo, sob a força de impulso do parafuso quando de seu aperto, para pressionar contra este último ao nível de um plano de junção dos cárteres, de modo a suprimir qualquer jogo entre os cárteres ao nível deste plano de junção.

[0008] Preferivelmente, a força de impulso do parafuso atua sobre a bucha, quando a cabeça do parafuso entra em contato com a mesma.

[0009] Esta invenção permite ao longo do tempo: - um bom comportamento mecânico dos rolamentos, por supressão das tensões residuais associadas à montagem, - uma montagem sem perda de tensão, nem risco de afrouxamentos gerando ruídos, - uma guia da máquina elétrica secundária sem tensões radiais sobre a árvore da caixa de velocidade, - uma boa vedação sobre a face de contato entre a máquina e a caixa ao nível do plano de junção, e - uma compensação de esforços a nível do parafuso de fixação.

[0010] A presente invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição seguinte de uma modalidade não limitativa da mesma, com referência aos desenhos em anexo, em que:

[0011] - Figura 1 é uma vista externa de um GMP híbrido,

[0012] - Figura 2 ilustra o estado da técnica,

[0013] - Figura 3 mostra o sistema de acoplamento proposto, antes do aparafusamento completo, e

[0014] - Figura 4 mostra o mesmo sistema após o aparafusamento completo.

[0015] Na figura 1, foi representado, a título de exemplo não limitativo, um GMP híbrido reagrupando, em uma caixa de marchas 1 acoplada a um motor térmico 2, duas máquinas elétricas 3, 4 das quais uma máquina elétrica principal ME (3) e uma máquina elétrica secundária (4) HSG (para “High-volt Start Generator”), cujo acoplamento sobre a caixa de marchas coloca o problema de alinhamento lembrado. A seção parcial da figura 2 mostra as duas árvores em questão, notadamente a árvore de saída 5 da máquina 4, e a árvore de entrada 6 da caixa ou do redutor 1, com a sua extremidade 12.

[0016] Nesta arquitetura híbrida, não há embreagem, nem sincronizadores. Todas as passagens de marchas são feitas sob torque, graças a um atuador. Não há motor de arranque nem alternador. A segunda máquina elétrica HSG, por exemplo de 400v, assegura a função de motor de arranque-alternador, mas também a sincronização das passagens de marcha. Por último, ela também pode servir de complemento (“boost”) para a máquina elétrica principal ME. A montagem da máquina secundária 4 sobre a caixa 1 é particularmente exigente, para poder fornecer os torques fortes solicitados por todas estas funções.

[0017] Como indicado na figura 2, a máquina elétrica secundária 4 é fixada sobre a caixa de marchas 1 por vários parafusos 7, ditos “de pontear”, que asseguram o seu ajuste (apoio plano) sobre a mesma, e sua centralização. A árvore de caixa 6 é guiada por dois rolamentos 11, que são alojados no cárter 1a fechando a caixa 1. No exemplo da figura 2, o alinhamento das duas árvores depende de várias peças. O parafuso 8, dito “de fixação”, assegura uma função diferente, de compensação de torque entre os cárteres 1a, e 4a, que permite evitar uma micro rotação da máquina sobre o seu eixo. O parafuso de fixação 8 garante um ajuste dinâmico da máquina, em combinação com os outros parafusos 7, para impedir a abertura de um jogo J ao nível do plano de junção mencionado na figura. O jogo J resulta do acúmulo de sete dispersões localizadas no diagrama pelas leituras C1 a C7.

[0018] De acordo com a tabela indicativa abaixo, a distribuição é a seguinte ao nível de cada leitura, para um jogo total observado J, de 1,231 mm: Leituras Dispersão medida (mm)

[0019] Nas figuras 3 e 4, mostrando a invenção, nota-se a mesma disposição geral que na figura 2. Mas, de acordo com a invenção, o sistema de acoplamento das árvores 5 e 6 comporta ainda uma bucha de inserção 9. O parafuso de fixação 8 e a bucha 9 são orientados transversalmente ao plano de junção dos cárteres 4a. A bucha 9 pode deslizar em um dos cárteres (por exemplo, o cárter 4a da máquina elétrica 4 em direção do segundo cárter (neste caso, o cárter da caixa de marchas 1), sob a força de impulso do parafuso de fixação 8 quando de seu aperto, para pressionar contra este último ao nível de um plano de junção, de modo a suprimir qualquer jogo entre os cárteres neste nível.

[0020] Nesta modalidade preferida da invenção, o parafuso de fixação 8 é engatado no cárter 4a da máquina elétrica 4 através da bucha 9. Na figura 3, antes do aperto do parafuso 8, nota-se ainda o jogo J, ao nível do plano de junção. Na figura 3, após aperto do parafuso 9, o jogo é suprimido.

[0021] A bucha 9 é montado deslizante, no cárter 4a com um pequeno aperto, que permite a sua retenção estática sobre a máquina 4. Quando do aperto do parafuso 8, sua cabeça 8a entra em contato com a bucha. A força de impulso do parafuso 8 é então exercida sobre a mesma.

[0022] A partir do contato da cabeça de parafuso 8a sobre a bucha 9, a tensão imposta pelo parafuso 8a é transmitida no conjunto dos cárteres. A bucha desloca-se, então, axialmente até o ajuste final dos dois cárteres (figura 4). O parafuso de fixação 8 coopera com o conjunto dos parafusos axiais de pontear 7. Após o ajuste de todas as peças, a tensão do parafuso 8 é transmitida no conjunto dos cárteres, de acordo com o torque recomendado.

[0023] Em conclusão, o sistema de montagem proposto é ajustado por intermédio do parafuso 8, que assegura, simultaneamente, a fixação final dos cárteres. A bucha deslizante 9 permite esta fixação final, suprimindo qualquer jogo entre os cárteres, o que poderia deteriorar a montagem, com um risco de perda de tensão ao longo do tempo. Esta montagem é assegurada com o auxílio dos parafusos de pontear 7. A montagem da máquina elétrica secundária e o alinhamento das árvores 5 e 6, podem assim ser efetuados sem deformar a árvore e impactar os rolamentos, quando do aperto dos parafusos de pontear e de fixação.

[0024] Sem sair do quadro da invenção, a caixa de marchas pode ser uma caixa de marchas de tipo múltiplos estágios, ou um redutor de tipo mono-estágio.

[0025] O grupo motopropulsor (GMP) em questão pode ser um GMP híbrido comportando, além de um motor térmico, uma caixa de marchas e, pelo menos, uma máquina elétrica. Em tal grupo, o alinhamento axial da árvore de saída 5 da máquina elétrica e de uma árvore de entrada 6 da caixa de marchas 1, é assegurado pelo sistema de acoplamento descrito acima. Este grupo pode notadamente comportar duas máquinas elétricas, das quais uma máquina elétrica principal e uma máquina elétrica secundária, montadas sobre a mesma caixa de marchas.

Claims (9)

1. Sistema de acoplamento axial de uma árvore motriz (5) girando em um cárter de máquina (4a) de uma máquina elétrica (4), sobre uma árvore de caixa de marchas (6) girando em um cárter (1a) de caixa de marchas (1), comportando um conjunto de parafusos de pontear axiais (7) que prendem a máquina elétrica (4) na caixa de marchas (1), caracterizado pelo fato de também comportar um parafuso de fixação (8) e uma bucha de inserção (9), estes sendo orientados transversalmente ao plano de junção dos cárteres, a bucha de inserção podendo deslizar em um dos cárteres (4a) em direção do segundo cárter (1a) sob a força de impulso do parafuso (8) quando de seu aperto, sendo preso contra este último ao nível de um plano de junção dos cárteres, de modo a suprimir qualquer jogo entre os cárteres ao nível deste plano de junção.

2. Sistema de acoplamento axial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a força de impulso do parafuso (8) atua sobre a bucha (9) quando a cabeça do parafuso (8a) entra em contato com a mesma.

3. Sistema de acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a árvore motriz (5) é uma árvore de máquina elétrica (4).

4. Sistema de acoplamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o parafuso de fixação (8) e a bucha (9) são orientados transversalmente ao plano de junção dos cárteres (4a, 1a).

5. Sistema de acoplamento de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a tensão do parafuso de fixação (8) é transmitida no conjunto dos cárteres (4a, 1a) após a fixação da bucha (9), de acordo com o torque recomendado.

6. Sistema de acoplamento de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a caixa de marchas (1) é um redutor de tipo mono-estágio.

7. Grupo motopropulsor comportando uma caixa de marchas e, pelo menos, uma máquina elétrica (4), caracterizado pelo fato de que o alinhamento axial da árvore de saída (5) da máquina elétrica (4) e de uma árvore de entrada (6) da caixa de marchas (1) é assegurado por um sistema de acoplamento, conforme qualquer uma das reivindicações precedentes.

8. Grupo motopropulsor híbrido de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por comportar duas máquinas elétricas (3, 4) montadas sobre a mesma caixa de marchas (1).

9. Grupo motopropulsor de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por comportar duas máquinas elétricas (3, 4), das quais uma é acoplada sobre a caixa de marchas (1), conforme qualquer uma das reivindicações precedentes.