BR112020020177A2

BR112020020177A2 - Acionador de embreagem acionado eletricamente

Info

Publication number: BR112020020177A2
Application number: BR112020020177-4A
Authority: BR
Inventors: Jimmy Engman
Original assignee: Ka Group Ag
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2021-01-05
Also published as: US20210246951A1; US11268580B2; CN112334674A; CN114396435B; CN114396435A; EP3755916A1; WO2019238224A1; CN112334674B; EP3755916B1

Abstract

a presente invenção refere-se a acionadores de embrea-gem acionados eletricamente (1) para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo. um acionador compreende uma porca de fuso (11) em um fuso (9) e uma peça de pressão (13) deslocável em relação à porca de fuso (11) e acoplada à porca de fuso por uma mola de propensão (15). por rotação do fuso roscado sob uma força motriz de um motor elétrico (5), a porca de fuso (11) comprime a mola de pro-pensão (15) e desloca a peça de pressão (13) para desengatar a em-breagem. um mecanismo de travamento (16) é configurado para limi-tar o deslocamento da porca de fuso para longe da peça de pressão sob a força da mola de propensão de expansão quando a força motriz é reduzida abaixo de um nível predeterminado. além disso, é descrita uma unidade de controle que reduz a força motriz em resposta a uma condição de disparo para reduzir o consumo de energia no estado desengatado da embreagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ACIO- NADOR DE EMBREAGEM ACIONADO ELETRICAMENTE”".

CAMPO DE INVENÇÃO

[0001] A invenção refere-se a acionadores de embreagem aciona- dos eletricamente para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo, compreendendo uma peça de pressão que é axialmente móvel entre uma primeira e uma segunda posição correspondendo ao engate e desengate da embreagem, respectivamente, em que a peça de pressão é acionada da primeira para a segunda posição por um acionamento por fuso que compreende um fuso roscado rotacional- mente acionado por um motor elétrico e uma porca de fuso montada no fuso roscado e sendo axialmente deslocável por rotação do fuso roscado. A porca de fuso e a peça de pressão são deslocáveis uma em relação à outra em uma direção axial e são acopladas uma à outra por uma mola de propensão interposta entre a porca de fuso e a peça de pressão de modo que pela rotação do fuso roscado sob uma força motriz do motor elétrico, a porca de fuso comprime a mola de propen- são e desloca a peça de pressão para a segunda posição para desen- gatar a embreagem. Quando a força motriz provida pelo motor elétrico é reduzida abaixo de um nível predeterminado, a peça de pressão é retornada à primeira posição pela força de restauração da embreagem e a mola de propensão se expande para deslocar a porca de fuso para longe da peça de pressão.

[0002] A invenção também se refere a um acionador de embrea- gem acionado eletricamente para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo, em que o acionador de embreagem com- preende um fuso roscado suportado por um ou mais rolamentos de rolos e acionado rotativamente por um motor elétrico e uma porca de fuso montada no fuso roscado e sendo axialmente deslocável pela ro- tação do fuso roscado de uma posição de engate da embreagem para uma posição de desengate da embreagem correspondente ao engate e desengate da embreagem, respectivamente, contra a força de res- tauração da embreagem, e em que o acionador de embreagem com- preende ainda uma unidade de controle que ativa e controla um motor elétrico para aplicar uma força motriz ao fuso roscado, em que a uni- dade de controle é configurada para manter a porca de fuso na posi- ção de desengate da embreagem com um primeiro valor da força mo- triz.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0003] Os acionadores de embreagem são usados em veículos automotivos, tais como caminhões ou carros, para engatar e desenga- tar uma embreagem mediante acionamento por um condutor. Tal en- gate ou desengate de uma embreagem é necessário quando o eixo de acionamento de um motor tem que ser conectado ou desconectado do eixo de entrada da caixa de engrenagens, por exemplo, para acelerar um veículo a partir de uma posição parada ou para mudar uma marcha durante a condução. Acionadores de embreagem manual costumavam ser acoplados hidraulicamente a um pedal posicionado na cabine do veículo. Após o acionamento do pedal pelo acionador, uma força de acionamento foi transmitida hidraulicamente ao acionador de embrea- gem, por exemplo, a alavanca da embreagem. Hoje em dia, os acio- nadores de embreagem acionados eletricamente são de última gera- ção, os quais são conectados ao pedal na cabine por meio de um cabo ou em uso de uma conexão sem fio. A força necessária para acionar a embreagem é gerada eletronicamente pelo acionador da embreagem após o acionamento do pedal pelo condutor.

[0004] O documento US 2006/0283683 A1 descreve um acionador de embreagem acionado eletricamente para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo com um fuso rotativo, mas axialmente fixo no qual está montada uma porca de fuso fixo axialmente móvel,

mas rotativa para formar um mecanismo de engrenagem com o fuso roscado que converte um movimento giratório do fuso roscado em um movimento linear da porca de fuso. A porca de fuso carrega o rola- mento de desengate (também chamado de rolamento de desengate) da embreagem e é móvel entre duas posições na direção axial, uma posição axial correspondendo ao estado engatado da embreagem e a outra posição axial correspondendo ao estado desengatado da em- breagem. Após o deslocamento da porca de fuso da posição de enga- te da embreagem para a posição de desengate da embreagem, o ro- lamento de desengate desengata a embreagem para interromper a transferência de torque. Neste acionador da técnica, o acionamento por fuso está diretamente conectado à embreagem.

[0005] Outras construções conhecidas na técnica compreendem um mecanismo de transmissão de força entre o rolamento de desen- gate da embreagem e o acionador elétrico. Mecanismos de transmis- são de força podem frequentemente ser encontrados na forma de sis- temas hidráulicos para transmitir a força de acionamento do acionador de embreagem para o mecanismo de liberação da embreagem, por exemplo, a alavanca da embreagem, que é acoplada ao rolamento de desengate. Outros dispositivos mecânicos usam um êmbolo ou seme- lhante para transmitir o movimento de acionamento do acionador da embreagem para a embreagem. Conforme o acionador da embreagem muda o rolamento de desengate, a mola da embreagem exerce uma força de restauração no acionador da embreagem. Quando a força motriz do acionador da embreagem é reduzida abaixo de um nível predeterminado, o acionador da embreagem é reiniciado no estado de engate da embreagem pela força de restauração da mola da embrea- gem.

[0006] Os acionadores de embreagem acionados eletricamente utilizam um motor elétrico e, em uma base regular, um mecanismo de engrenagem, por exemplo, um conjunto de engrenagens planetárias, entre o motor elétrico e o fuso, para vencer a força de reinicialização da embreagem e mantê-la no estado desengatado contra a força de restauração da embreagem. Porém, manter a embreagem no estado desengatado consome energia e gera uma quantidade considerável de calor no motor elétrico, que constantemente provê torque contra a for- ça de restauração da embreagem, tornando necessário o uso de moto- res elétricos potentes, grandes e dispendiosos.

[0007] Além disso, engatar e desengatar a embreagem está fre- quentemente associado ao desgaste do rolamento de desengate, que é constantemente alternado entre um estado carregado e descarrega- do. As tentativas de resolver este problema foram feitas aplicando uma pré-carga constante na embreagem interpondo uma mola de propen- são entre a porca de fuso e uma peça de pressão deslocável axial- mente cujo deslocamento axial é transferido para a embreagem para acioná-la. A peça de pressão é axialmente deslocável em relação à porca de fuso e ao fuso roscado entre uma primeira e uma segunda posição e é empurrada axialmente pela porca de fuso sob compressão da mola de propensão colocada entre as mesmas para acionar a em- breagem. Quando a porca de fuso está na posição de engate da em- breagem, a peça de pressão é inclinada para acionar no mecanismo de embreagem, por exemplo, a alavanca da embreagem pela mola de propensão e, portanto, provê uma pré-carga no rolamento de desenga- te para reduzir o desgaste do rolamento de desengate. Os problemas ocorrem quando o fornecimento de energia ao motor elétrico é inter- rompido, por exemplo, quando o veículo é desligado. Quando desliga- do, o motor elétrico que posiciona a porca de fuso na posição de de- sengate da embreagem não provê mais força contra a mola de pro- pensão comprimida e a porca de fuso é empurrada para trás conforme a mola de propensão se expande. Quando o veículo é ligado nova-

mente, leva uma quantidade considerável de tempo para o motor elé- trico mover a peça de pressão e a porca de fuso para as respectivas posições de partida, o que aumenta o "tempo de ligação" de toda a transmissão e sistema de embreagem do veículo. Isso consome ener- gia consideravelmente devido ao meio de transporte adicional e o tempo adicional para colocar o sistema de embreagem no estado "pronto" não atende às demandas do cliente.

[0008] É um objetivo da invenção prover um acionador de embre- agem acionado eletricamente que provê uma acionamento confiável e eficiente em termos de energia da embreagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] O objetivo acima é alcançado por um acionador de embre- agem acionado eletricamente para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo, conforme definido na reivindicação 1. Além disso, o objeto da invenção é resolvido por um acionador de embrea- gem acionado eletricamente para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo como definido na reivindicação 8. As moda- lidades preferidas da invenção são apresentadas nas reivindicações dependentes.

[0010] De acordo com a invenção, o acionador de embreagem acionado eletricamente para acionar a embreagem de uma transmis- são de um veículo compreende uma peça de pressão que é axialmen- te móvel entre uma primeira e uma segunda posição correspondente ao engate e desengate da embreagem, respectivamente, em que a peça de pressão é conduzida da primeira para a segunda posição por um acionador de fuso que compreende um fuso roscado rotacional- mente acionado por um motor elétrico e uma porca de fuso montada no fuso roscado e sendo axialmente deslocável por rotação do fuso roscado, em que a porca de fuso e a peça de pressão são deslocáveis uma em relação à outra em uma direção axial e são acopladas uma à outra por uma mola de propensão interposta entre a porca de fuso e a peça de pressão de modo que pela rotação do fuso roscado sob uma força motriz do motor elétrico, a porca de fuso comprime a mola de propensão e desloca a peça de pressão para a segunda posição para desengate da embreagem, e em que quando a força motriz provida pelo motor elétrico é reduzida abaixo de um nível predeterminado, a peça de pressão é retornada à primeira posição pela força de rearma- zenamento da embreagem e a mola de propensão se expande para deslocar a porca de fuso longe da peça de pressão. A invenção provê um mecanismo de travamento que é configurado para limitar o deslo- camento da porca de fuso para longe da peça de pressão sob a força da mola de propensão de expansão de modo que a mola de propen- são seja mantida em estado de pré-carga ou pré-tensionada de modo que a mola de propensão exerça uma pré-carga no mecanismo de de- sengate da embreagem, por exemplo, a alavanca da embreagem e o rolamento de desengate da embreagem. Além disso, a porca de fuso permanece em posição quando a alimentação do motor elétrico é in- terrompida, de modo que o tempo de ativação do sistema é reduzido significativamente. Esta é uma funcionalidade importante para clientes que exigem respostas rápidas do veículo às suas entradas de controle.

[0011] Semelhante à peça de pressão, a porca de fuso é móvel entre uma posição de engate da embreagem e uma posição de de- sengate da embreagem correspondente aos estados de engate e de- sengate da embreagem, respectivamente. Ambas, a peça de pressão e a porca de fuso, são guiadas axialmente por meios de orientação que evitam a rotação, mas permitem o deslocamento axial, por exem- plo, por um trilho de guia provido dentro de um alojamento. Por sua vez, o fuso roscado que aciona a porca de fuso é rotativamente supor- tado dentro do alojamento por meio de, por exemplo, por rolamentos de rolos, que permitem que o fuso roscado gire, mas não se desloque na direção axial.

[0012] De acordo com ainda outra modalidade da invenção, o me- canismo de travamento compreende primeiros meios de travamento que são firmemente conectados ao fuso roscado rotativo ou à porca de fuso deslocável axialmente. Além disso, o mecanismo de travamento compreende segundos meios de travamento adaptados para engatar com os primeiros meios de travamento. O segundo meio de travamen- to pode ser provido em uma seção de alojamento do acionador elétrico na qual a porca de fuso e o segundo meio de travamento são acomo- dados.

[0013] De acordo com outra modalidade da invenção, o mecanis- mo de travamento, em particular o primeiro e o segundo meios de tra- vamento, compreende um recesso de retenção e um ressalto de re- tenção, em que um dentre o recesso de retenção e o ressalto de re- tenção é inclinado na direção de engate com o outro do recesso de retenção e o ressalto de retenção. Por exemplo, o ressalto de retenção pode ser provido na forma de um came de retenção carregado por mo- la configurado para engatar com um recesso de retenção, ranhura de retenção ou semelhante, para prover um mecanismo de retenção que impede o movimento do fuso e da porca de fuso sob a força da mola de propensão.

[0014] De acordo com outra modalidade da invenção, os meios de travamento incluem uma porção de retenção que está firmemente co- nectada a ou provida no fuso roscado e que tem pelo menos um re- cesso de retenção, de preferência mais de um recesso de retenção, em sua superfície circunferencial exterior para reter o fuso roscado em uma posição de rotação por engate entre a porção de retenção e o ressalto de retenção. Desse modo, o fuso roscado pode ser parado em uma posição de rotação predeterminada e o acionador de embreagem pode ser mantido estacionário pelo mecanismo de travamento, pro-

vendo um torque de retenção que supera a força de pré-carga da mola de propensão. Quando o acionador da embreagem é ligado novamen- te, os componentes estão na mesma posição que no estado desligado. Quando uma pluralidade de recessos de retenção é provida, o fuso roscado pode ser retido em várias posições rotacionais predetermina- das. Isso permite o posicionamento rotacional exato do fuso roscado e o posicionamento axial da porca de fuso e da peça de pressão. A por- ção de retenção pode ser provida, por exemplo, na forma de um disco de retenção tendo uma série de recessos de retenção em sua superfí- cie circunferencial externa. O ressalto de retenção é, de preferência, inclinado por mola para engatar na porção de retenção.

[0015] De acordo com outra modalidade da invenção, o mecanis- mo de travamento é configurado de modo que seja liberado pela força motriz provida pelo motor elétrico. Em outras palavras, o mecanismo de travamento é adaptado para desengatar automaticamente quando o torque ou impulso axial acima de um valor limite predeterminado é exercido em um dos primeiro ou segundo meios de travamento.

[0016] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o acio- nador de embreagem compreende um arranjo de sensor configurado para detectar a posição rotacional do fuso roscado e/ou a posição axial da porca de fuso e/ou a posição axial da peça de pressão. Detectar a posição exata dos componentes do acionador da embreagem contribui significativamente para determinar a posição e a condição da embrea- gem. Consequentemente, as medidas de calibração para identificar as posições absolutas ou relativas dos componentes do acionador da embreagem e/ou os componentes da embreagem podem ser reduzi- das e o tempo de ativação do sistema é significativamente reduzido.

[0017] O arranjo de sensor pode incluir sensores de efeito Hall que detectam um ângulo análogo ou sensores de incremento que detectam o número de pulsos magnéticos ao longo de um ângulo de rotação do fuso roscado. Sensores de efeito Hall podem ser formados por uma parte do sensor que é preferencialmente fixada ao alojamento para prover melhores opções de fuso e por um ou mais ímãs de detecção que estão dispostos no componente móvel, por exemplo, o fuso ros- cado.

[0018] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o ar- ranjo de sensor inclui um codificador rotativo, de preferência um codifi- cador rotativo absoluto configurado para detectar rotações absolutas do fuso roscado. O uso de um codificador rotativo absoluto é conside- ravelmente econômico, pois o mecanismo de travamento limita o pos- sível deslocamento da porca de fuso. Um codificador rotativo absoluto é suficiente para detectar a posição da porca de fuso que é rosqueada no fuso roscado de forma econômica e com economia de espaço, por- que o deslocamento da porca de fuso além da posição de engate da embreagem é evitado.

[0019] O objeto da invenção é ainda resolvido por um acionador de embreagem acionado eletricamente para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo, o acionador de embreagem compre- endendo um fuso roscado suportado por um ou mais rolamentos de rolos e acionado rotativamente por um motor elétrico, um porca de fu- so montada no fuso roscado e sendo axialmente deslocável pela rota- ção do fuso roscado de uma posição de engate da embreagem para uma posição de desengate da embreagem correspondente ao engate e desengate da embreagem, respectivamente, contra a força de res- tauração da embreagem e uma unidade de controle para ativar o mo- tor elétrico para aplicar uma força motriz ao fuso roscado, em particu- lar em resposta a uma entrada de comando por um operador ou sis- tema operacional, em que a unidade de controle é configurada para manter a porca de fuso na posição de desengate da embreagem com um primeiro valor da força motriz. De acordo com a invenção, a unida-

de de controle é configurada de modo que, quando a porca de fuso é mantida na posição de desengate da embreagem com o referido pri- meiro valor da força motriz, em resposta a uma condição de aciona- mento a unidade de controle reduz a força motriz a um segundo valor, o segundo valor da força motriz estando acima de um valor limite no qual a porca de fuso se move em direção à posição de engate da em- breagem sob a força de restauração da embreagem, ou seja, no qual a porca de fuso começa a se mover em relação ao fuso roscado.

[0020] O termo “rolamentos de rolos” refere-se a rolamentos que suportam cargas colocando elementos rolantes, tais como esferas ou rolos, entre dois anéis de rolamento chamados pistas. O movimento relativo das corridas faz com que os elementos rolantes rolem. Vários tipos de rolamentos de rolos podem ser utilizados na invenção, por exemplo, rolamentos de esferas tendo esferas como elementos rolan- tes ou rolamentos de rolos cônicos que usam rolos cônicos que correm em pistas cônicas.

[0021] Regularmente, um ou mais rolamentos de rolos são carre- gados axialmente pela força de restauração da embreagem. O um ou mais rolamentos de rolos para suportar o eixo de fuso são do tipo que é capaz de suportar pelo menos alguma carga axial exercida pela em- breagem no eixo de fuso e os rolamentos de rolos são dispostos de modo que a carga axial pela força de restauração da embreagem atue sobre os rolamentos de rolos através do fuso roscado. Quando o acio- nador da embreagem é mantido no estado desengatado da embrea- gem, isto é, a porca de fuso está na posição de desengate da embrea- gem e o sistema do acionador da embreagem está em um estado es- tacionário, os componentes do acionador da embreagem proveem atri- to estático, por exemplo, entre os rolos e as pistas dos rolamentos de rolos e em um engate roscado entre a porca de fuso e o fuso roscado. Este atrito estático é utilizado pela presente invenção de uma maneira vantajosa. O atrito estático interno do acionador da embreagem auxilia o motor elétrico a manter o sistema do acionador da embreagem esta- cionário contra a força de restauração da embreagem. Portanto, é possível descarregar o motor elétrico até um certo grau quando o aci- onador da embreagem está em um estado estacionário. Em outras pa- lavras, quando o acionador de controle está em uma condição estaci- onária com o eixo do fuso e a porca de fuso não se movendo uma em relação à outra, a unidade de controle reduz, em resposta a uma con- dição de disparo, a força motriz para utilizar o atrito estático do acio- nador da embreagem para manter a porca de fuso na posição de de- sengate da embreagem.

[0022] Reduzir a força motriz em condições específicas reduz o consumo de energia e é particularmente benéfico para aplicações de caminhões híbridos, onde se deseja desengatar o eixo do motor do eixo de transmissão para uma condução elétrica pura. Além disso, o aquecimento do motor elétrico que mantém a embreagem no estado desengatado é significativamente reduzido, de modo que as dimen- sões do motor elétrico podem ser significativamente menores.

[0023] O primeiro valor da força motriz pode estar associado ao valor no qual o motor elétrico opera para desengatar a embreagem em condições regulares. Regularmente, a força motriz aplicada para mu- dar a porca de fuso é significativamente mais forte do que a força de restauração da embreagem. Esse excesso de potência é um fator de segurança para garantir as operações de engate e desengate da em- breagem em todas as condições. Este fator de segurança é efetiva- mente usado sob condições predeterminadas, reduzindo a força motriz a um segundo valor que mantém a embreagem no estado desengata- do, mas que é menor do que o primeiro valor regularmente usado da força motriz.

[0024] O termo “condição de disparo” é usado no sentido de uma condição que é considerada ocorrer quando certos requisitos são atendidos. A condição de disparo pode, por exemplo, ser associada a um período de tempo específico durante o qual a embreagem perma- nece desengatada. A unidade de controle mede o tempo em que a embreagem está no estado desengatado e detecta automaticamente uma condição de desengate de longa duração da embreagem quando o tempo que a embreagem é desengatada excede um tempo limite. À unidade de controle então muda automaticamente para um “modo de economia de energia” reduzindo o torque de saída do motor elétrico e utilizando o atrito estático no sistema do acionador da embreagem. Outras condições de disparo podem estar associadas a instruções de operação do condutor ou sistemas de assistência do veículo. Além disso, o termo condição de disparo também pode referir-se a condi- ções específicas do veículo, por exemplo, condições predeterminadas de direção ou estacionária, que quando os requisitos da condição são atendidos acionam a unidade de controle para reduzir a força motriz.

[0025] A unidade de controle é configurada para ativar o motor elé- trico em resposta aos comandos operacionais de um operador, por exemplo, quando o condutor do veículo pressiona o pedal da embrea- gem. Em resposta à entrada de comando, a unidade de controle acio- na a embreagem ativando o motor elétrico de modo que o motor elétri- co acione o acionador da embreagem e mantenha a embreagem no estado desengatado com o primeiro valor da força motriz. Sob condi- ções específicas (condições de disparo), a unidade de controle muda para o modo de economia de energia. Por exemplo, quando o coman- do é inserido, por exemplo, o pedal da embreagem sendo pressionado é mantido por um tempo predeterminado, a força motriz de saída é au- tomaticamente reduzida pela unidade de controle.

[0026] O fuso roscado compreende de preferência uma rosca heli- coidal externa e está em engate roscado com uma rosca interna da porca de fuso. Alternativamente, o fuso roscado e a porca de fuso po- dem formar uma unidade de fuso de esferas, em que as esferas são providas entre uma ranhura de rolagem interna da porca de fuso e uma rosca externa do fuso roscado.

[0027] De acordo com outra modalidade da invenção, a unidade de controle é configurada para realizar as seguintes etapas: - Em uma primeira etapa, a porca de fuso é mantida na po- sição desengatada com o primeiro valor da força motriz.

- Em uma segunda etapa, o deslocamento da porca de fuso roscado é monitorado e a força motriz do motor elétrico é gradualmen- te reduzida até atingir um valor limite no qual a porca de fuso começa a se deslocar em relação ao fuso roscado, por exemplo, em direção à posição de engate da embreagem, sob a força de restauração da em- breagem, ou seja, a porca de fuso começa a sair da posição corres- pondente ao desengate da embreagem.

- Em uma terceira etapa, a força motriz do motor elétrico é gradualmente aumentada acima do valor limite de forma que a porca de fuso seja parada e/ou retornada para a posição de desengate da embreagem.

[0028] De preferência, a porca de fuso é parada em uma posição em que a embreagem ainda está desengatada.

[0029] De acordo com uma outra modalidade da invenção, a uni- dade de controle pode ser adaptada para determinar e salvar o segun- do valor da força motriz do motor elétrico para operações posteriores associadas à condição de disparo. Consequentemente, o sistema é adaptativo e a unidade de controle pode ajustar o segundo valor em resposta à alteração das propriedades da embreagem ou do acionador da embreagem, por exemplo, devido ao aumento do desgaste da em- breagem. Para ajustar o segundo valor, a unidade de controle deter- mina o valor necessário da força motriz para manter a porca de fuso de modo que a embreagem permaneça desengatada e salva este va- lor como segundo valor para que o valor armazenado possa ser usado quando a condição de disparo ocorrer novamente. De acordo com esta modalidade, a unidade de controle é configurada para executar as se- guintes etapas:

1. Manter a porca de fuso na posição desengatada com o primeiro valor da força motriz;

2. Monitorar o deslocamento do fuso roscado ou da porca de fuso e reduzir gradualmente a força motriz até atingir um valor limite da força motriz em que a porca de fuso começa a se deslocar em rela- ção ao fuso roscado sob a força de restauração da embreagem;

3. Aumentar gradualmente a força motriz acima do valor limite até que a porca de fuso seja parada e/ou retornada para a posi- ção de desengate da embreagem; e

4. Salvar o valor da força motriz necessária para parar e/ou retornar a porca de fuso para a posição de desengate da embreagem em uma memória como um segundo valor para operações posteriores associadas à condição de disparo.

[0030] De preferência, o valor da força motriz necessária para pa- rar e/ou retornar a porca de fuso para a posição de desengate da em- breagem é salvo na condição de que o valor seja menor do que a força motriz de acionamento da embreagem regular (primeiro valor).

[0031] De acordo com uma outra modalidade da invenção, uma peça de pressão pode ser incluída que é axialmente móvel entre uma primeira e uma segunda posição correspondendo ao engate e desen- gate da embreagem, analogamente à posição de engate e desengate da embreagem da porca de fuso. A porca de fuso e a peça de pressão são deslocáveis uma em relação à outra em uma direção axial e são acopladas uma à outra por uma mola de propensão interposta entre a porca de fuso e a peça de pressão de modo que por rotação do fuso roscado sob uma força motriz do motor elétrico, a porca de fuso com- prime a mola de propensão e desloca a peça de pressão para a se- gunda posição para desengatar a embreagem.

[0032] As características do acionador de embreagem aqui des- crito com a unidade de controle que está configurada para reduzir a força motriz a um segundo valor em resposta a uma condição de dis- paro podem ser combinadas com as características do acionador de embreagem aqui descrito com o mecanismo de travamento e a peça de pressão para reduzir o consumo de energia do acionador da em- breagem.

[0033] Geralmente, a mola de propensão pode ser provida em um compartimento ou uma seção rebaixada em uma extremidade da por- ca de fuso voltada para a peça de pressão, por exemplo, em uma se- ção de flange. Além disso, ou alternativamente, o bolso ou a seção recuada pode ser provida na peça de pressão, por exemplo, em uma respectiva seção de flange voltada para a porca de fuso. O bolso man- tém a mola de propensão na posição. Além disso, o arranjo de bolso é configurado para receber a mola comprimida de modo que a peça de pressão e a porca de fuso possam engatar uma na outra diretamente. A força axial transmitida entre a porca de fuso e a peça de pressão pode ser transmitida diretamente através da seção do flange porque a seção do flange da porca de fuso e a peça de pressão engatam uma na outra.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0034] A invenção será agora descrita com referência a modalida- des exemplares da invenção mostrada nas Figuras nas quais A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um acionador de embreagem; A Figura 2 é uma vista detalhada de uma seção do aciona- dor de embreagem na Figura 1

A Figura 3 é outra ilustração esquemática do acionador de embreagem da Figura 1.

[0035] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um acionador de embreagem 1 para engatar e desengatar uma embreagem (não mostrada) conectada ao meio de acionamento da embreagem na for- ma de uma alavanca de embreagem 2 montada em um veículo para girar em torno de um eixo de articulação 3. A seção superior da ala- vanca de embreagem 2 é acoplada ao rolamento de desengate da embreagem e pelo movimento giratório da alavanca de embreagem 2 (indicado por setas curvas), o rolamento de desengate da embreagem é deslocado para alternar entre o estado engatado da embreagem e o estado desengatado da embreagem.

[0036] O movimento giratório da seção superior da alavanca da embreagem 2 para a direita (sentido horário) engata a embreagem. O movimento giratório da seção superior da alavanca da embreagem 2 para a esquerda (sentido anti-horário) desengata a embreagem. A ex- tremidade inferior da alavanca de embreagem 2 é conectada a uma haste 4 que serve como um elemento de transmissão de força que acopla a alavanca de embreagem 2 ao acionador da embreagem 1.

[0037] O acionador de embreagem 1 compreende um motor elétri- co 5 com um eixo de saída 6 conectado à engrenagem solar de um conjunto de engrenagens planetárias 7, que é montado em um aloja- mento 8 do acionador de embreagem 1. Para fins de ilustração, ape- nas as seções do alojamento 8 são mostradas. O conjunto de engre- nagens planetárias 7 está conectado com suas engrenagens planetá- rias a um fuso roscado 9 com uma seção de rosca externa 10. Na se- ção de rosca externa 10 é montada uma porca de fuso 11 que tem uma rosca interna engrenando com a rosca externa 10 do fuso rosca- do 9.

[0038] O fuso roscado 9 é rotativamente suportado por um rola-

mento de rolos 12 montado no alojamento 8. Para fins de ilustração, apenas um rolamento de rolos é mostrado, no entanto, outros rola- mentos de rolos (não mostrados) também são montados para apoiar o fuso roscado. O fuso roscado 9 pode girar em torno de seu eixo longi- tudinal, mas está travado contra o deslocamento axial. Em contraste, a porca de fuso 11 é rotativamente fixada em relação ao alojamento 8 por uma orientação longitudinal (não mostrada) provida no alojamento de modo que a porca de fuso 11 seja axialmente deslocável no aloja- mento 8, mas travada contra a rotação. A rotação do fuso roscado 9 sob a força motriz provida pelo motor elétrico 5 e transmitida através do conjunto de engrenagens planetárias 7 aciona a porca de fuso 11 em direção axial ao longo do fuso roscado 9.

[0039] O acionador de embreagem 1 compreende ainda uma peça de pressão 13 na forma de um êmbolo, que se estende em torno do fuso roscado 9, mas que não está engatado com o fuso roscado como a porca de fuso 11. A peça de pressão 13 é deslocável na direção axi- al 14 ao longo do eixo longitudinal do fuso roscado 9, analogamente à porca de fuso 11, em que a peça de pressão 13 também é guiada na direção axial por uma orientação linear (não mostrada) no alojamento

8.

[0040] A peça de pressão 13 é ainda conectada à biela 4. Quando a peça de pressão 13 é deslocada na direção axial 14, ao longo do eixo do fuso roscado 9, ela desloca a biela 4 que, por sua vez, aciona a alavanca de embreagem 2 para girar a mesma em torno do eixo de articulação 3.

[0041] A peça de pressão 13 e a porca de fuso 11 são móveis uma em relação à outra na direção axial 14, de modo que a porca de fuso 11 e a peça de pressão 13 podem se aproximar e se afastar uma da outra. Uma mola de propensão 15 é interposta entre a porca de fuso 11 e a peça de pressão 13 e acopla os dois elementos um ao outro. À porca de fuso 11 tem em uma extremidade voltada para a peça de pressão 13 uma seção de flange 23 com um bolso 24 na forma de uma porção rebaixada. A mola de propensão 15 é inserida na porção de recesso 24 e se estende em direção à peça de pressão 13. A peça de pressão 13 tem em correspondência com a porca de fuso 11 uma seção de flange 25 que está voltada para a seção de flange 23 da por- ca de fuso 11. Na modalidade ilustrada, a seção de flange 25 da peça de pressão 13 é plana. Alternativamente, a porção de recesso 24 pode ser provida na seção de flange 25 ou ambas as seções de flange 23 e podem ser providas com uma porção de recesso para receber uma respectiva extremidade da mola de propensão 15.

[0042] Conforme indicado acima, a posição da peça de pressão 13 está ligada à condição da embreagem. A peça de pressão 13 é axial- mente móvel em relação ao fuso roscado 9 entre uma primeira posição A correspondente ao estado engatado da embreagem e uma segunda posição B que corresponde ao estado desengatado da embreagem. Similarmente, a porca de fuso 11 é axialmente móvel em relação ao fuso roscado 9 entre uma posição de engate da embreagem C corres- pondente ao estado engatado da embreagem e uma segunda posição D correspondendo ao estado desengatado da embreagem. Os deslo- camentos entre as posições A-B e C-D são indicados respectivamente por uma seta.

[0043] A Figura 1 ilustra o acionador da embreagem em um estado que corresponde ao estado engatado da embreagem. A embreagem (não mostrada) tem uma mola de embreagem (não mostrada) que exerce uma força de rearmazenamento contra a alavanca da embrea- gem, indicada por F, quando do acionamento da embreagem. Quando o motor elétrico 5 provê uma força motriz e gira o fuso roscado 9 em uma primeira direção, a porca de fuso 11 é deslocada na direção axial devido ao engate da rosca com o fuso roscado de acionamento 9, se aproxima da peça de pressão 13 e começa a comprimir a mola de propensão 15 e, em seguida, desloca a peça de pressão 13 da posi- ção A para a posição B contra a força de restauração da embreagem. Conforme a mola de propensão 15 está sendo comprimida na porção de recesso 24, a porca de fuso 11 se aproxima da peça de pressão 13 até que a seção de flange 23 da porca de fuso 11 engate na seção de flange 25 da peça de pressão 13 de modo que a força axial seja transmitida diretamente através das seções de flange 23 e 25. A peça de pressão 13 desloca a haste de pressão 4 e a alavanca da embrea- gem 2 é girada no sentido anti-horário contra a força de restauração F da mola da embreagem para desengatar a embreagem. No estado de- sengatado da embreagem, a força de restauração da embreagem atua contra o torque de acionamento do motor elétrico 5 no fuso roscado 9 através da haste de pressão 4, a peça de pressão 13, a mola de pro- pensão 15 e a porca de fuso 11.

[0044] Quando a força motriz é reduzida abaixo de um nível prede- terminado, a alavanca de embreagem 2 começa a girar no sentido ho- rário e a peça de pressão é movida para trás da posição B para a po- sição A e a porca de fuso 11 é movida de trás para a posição C. O deslocamento da porca de fuso 11 em direção à posição C gira o fuso 11 e causa a rotação do fuso roscado 9. Quando a peça de pressão 13 atinge a posição A, a mola de propensão expande e desloca a porca de fuso 11 para longe da peça de pressão 13 em direção à posição C.

[0045] A fim de evitar o deslocamento da porca de fuso para além da posição C e relaxamento total da mola de propensão 15, um meca- nismo de travamento 16 é provido para limitar o deslocamento da por- ca de fuso 11 para longe da peça de pressão 13 sob a força da mola de propensão 15 e para manter a mola de propensão em um estado pré-carregado.

[0046] A Figura 2 mostra em corte transversal o mecanismo de travamento 16 em uma vista em corte transversal ao longo da direção axial 14. O mecanismo de travamento compreende um disco 17 fixado ao fuso roscado 9 de uma maneira fixa de forma rotativa. O disco 17 é provido com vários recessos de retenção 18 na sua superfície circun- ferencial externa. Um came de retenção inclinado por mola 19 é impe- lido a engatar com o disco de retenção 17 por meio de um elemento de mola 20. Quando o fuso roscado 9 gira, o came de retenção se mo- ve de um recesso de retenção 18 para o recesso de retenção adjacen- te 18. Quando a força motriz do motor elétrico é reduzida sob um valor predeterminado e o came de retenção 19 é engatado com um dos re- cessos de retenção 18, a força da mola provida pelo elemento de mola retém o fuso roscado 9 contra a rotação sob a força da mola de propensão 15. Conforme a rotação adicional do fuso roscado 9 é im- pedida, a porca de fuso 11 é impedida de se deslocar ainda mais para longe da peça de pressão 13, de modo que a mola de propensão 15 não possa se expandir totalmente e seja mantida em estado de pré- carga. Desse modo, o rolamento de desengate da embreagem é car- regado com uma pré-carga quando a porca de fuso 11 está na posição de engate da embreagem. Além disso, quando o veículo é desligado e o motor elétrico não é energizado, a porca de fuso permanece nessa posição.

[0047] O motor elétrico é ativado pela unidade de controle 21 que pode ajustar a força motriz de saída do motor elétrico. O fuso roscado é ainda provido com um codificador rotativo absoluto 22, por exemplo, um elemento magnético de um sensor de efeito Hall. A parte do sensor correspondente é montada no alojamento, mas não é mostrada.

[0048] A Figura 3 mostra o acionador da embreagem em um esta- do correspondente ao estado desengatado da embreagem. A peça de pressão 13 está na segunda posição B correspondente ao estado de- sengatado da embreagem e a porca de fuso 11 está na posição de desengate da embreagem D. A mola de propensão 15 entre a porca de fuso 11 e a peça de pressão 13 é comprimida e a força de restau- ração da embreagem atua na peça de pressão e através da mola comprimida e a porca de fuso 11 como uma carga axial no fuso rosca- do 9. A inclinação 15 é totalmente comprimida e recebida na porção de recesso 24. Devido à porção de recesso 24, a seção de flange 23 da porca de fuso 11 está engatada com a seção de flange 25 da peça de pressão 13.

[0049] O rolamento de rolos 12 é do tipo que suporta cargas radi- ais e axiais aplicadas ao fuso roscado 9. A embreagem é mantida no estado desengatado e a porca de fuso 11 e a peça de pressão 13 são retidas nas posições D, B por uma força motriz tendo um primeiro va- lor. A unidade de controle 21, que controla o motor elétrico 5, é confi- gurada para medir o tempo em que a embreagem está no estado de- sengatado. Para esse fim, o codificador rotativo descrito acima pode ser usado para prover à unidade de controle informações se a porca de fuso está na posição de engate da embreagem ou na posição de desengate da embreagem e um temporizador interno da unidade de controle pode medir o tempo. Quando um tempo predeterminado transcorre sem o reengate da embreagem, a unidade de controle con- sidera esta condição como uma condição de disparo que dispara uma ação específica da unidade de controle. A unidade de controle do dis- paro começa a reduzir a força motriz a um segundo valor que é menor que o primeiro valor, mas que está acima de um valor limite no qual a porca de fuso deixa sua posição e começa a se mover ao longo do fu- so roscado sob a força de restauração da embreagem.

[0050] Mesmo que a força motriz seja reduzida ao segundo valor, o fuso roscado 9 permanece estacionário. Isso se deve ao fato de que a força de restauração da embreagem exerce uma carga axial através da porca de fuso 11 no fuso roscado 9 e no rolamento de rolos 12.

Como os componentes do acionador da embreagem são estacioná- rios, os rolamentos de rolos e outras seções do acionador da embrea- gem, por exemplo, o engate em malha entre a porca de fuso e o fuso roscado, gera atrito estático.

Este atrito estático auxilia a força motriz no fornecimento de uma força contrária contra a força de rearmaze- namento da embreagem e a unidade de controle pode reduzir a força motriz a um segundo valor que é inferior ao primeiro valor da força mo- triz enquanto os componentes do acionador da embreagem permane- cer estacionário.

Assim, o consumo de energia é reduzido significati- vamente.

Listagem de Referência 1 acionador de embreagem 2 alavanca de embreagem 3 eixos de articulação 4 biela motor elétrico 6 eixo 7 conjunto de engrenagens planetárias 8 alojamento 9 fuso roscado rosca externa 11 porca de fuso 12 rolamentos de rolos 13 peça de pressão 14 direção axial mola de propensão 16 mecanismo de travamento 17 disco de retenção 18 recesso de retenção 19 came de retenção elemento de mola

21 unidade de controle

22 codificador rotativo

23 seção de flange da porca de fuso

24 porção de recesso seção de flange da peça de pressão

A primeira posição da peça de pressão

B segunda posição da peça de pressão

C posição de engate da embreagem da porca de fuso

D posição de desengate da embreagem da porca de fuso

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Acionador de embreagem acionado eletricamente (1) para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo, com- preendendo: uma peça de pressão (13) que é axialmente móvel entre uma primeira posição (A) e uma segunda posição (B) correspondendo ao engate e desengate da embreagem, respectivamente, em que a peça de pressão (13) é conduzida da primeira para a segunda posição por um acionamento por fuso que compreende um fuso roscado (9) acionado rotativamente por um motor elétrico (5) e uma porca de fuso (11) montada no fuso roscado (9) e sendo axialmente deslocável por rotação do fuso roscado (9); em que a porca de fuso (11) e a peça de pressão (13) são deslocáveis em uma em relação à outra em uma direção axial (14) e são acopladas uma à outra por uma mola de propensão (15) interposta entre a porca de fuso (11) e a peça de pressão (13) de modo que pela rotação do fuso roscado (9) sob uma força motriz do motor elétrico (5), a porca de fuso (11) comprime a mola de propensão (15) e desloca a peça de pressão ( 13) em direção à segunda posição (B) para desen- gatar a embreagem, em que quando a força motriz provida pelo motor elétrico (5) é reduzida abaixo de um nível predeterminado, a peça de pressão (13) é retornada à primeira posição (A) pela força de restauração da embreagem e a mola de propensão (15) se expande para deslocar a porca de fuso (11) para longe da peça de pressão (13), caracterizado pelo fato de que um mecanismo de travamento (16) que é configurado para limitar o deslocamento da porca de fuso (11) para longe da peça de pressão (13) sob a força da mola de propensão de expansão (15), de modo que a mola de propensão (15) é mantida em um estado de pré-carga.

2. Acionador de embreagem, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento (16) compreende primeiros meios de travamento (17, 18) e segundos meios de travamento (19, 20), em que os primeiros meios de trava- mento (17, 18) estão firmemente conectados ao fuso roscado rotativo (9) ou a porca de fuso deslocável axialmente (11).

3. Acionador de embreagem, de acordo com a reivindica- ção 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamen- to (16) compreende um recesso de retenção (18) e um ressalto de re- tenção (19), em que um dentre o recesso de retenção (18) e o ressalto de retenção (19) é inclinado na direção de engate com o outro recesso de retenção (18) e o ressalto de retenção (19).

4. Acionador de embreagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento (16) compreende uma porção de retenção (17) que está firmemente conectada a ou provida no fuso roscado (9) e que tem pelo menos um recesso de retenção (18), de preferência mais do que um recesso de retenção (18), em sua superfície circunferencial externa para reter o fuso roscado (9) em uma posição de rotação por engate com uma lingueta de retenção (19).

5. Acionador de embreagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende um arranjo de sensor (22) para detectar a posição de ro- tação do fuso roscado (9) e/ou a posição axial da porca de fuso (11) e/ou a posição axial da peça de pressão (13).

6. Acionador de embreagem, de acordo com a reivindica- ção 5, caracterizado pelo fato de que o arranjo de sensor inclui um codificador rotativo, de preferência um codificador rotativo absoluto (22) configurado para detectar rotações absolutas do fuso roscado (9).

7. Acionador de embreagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento (16) é liberável pela força motriz provida pelo motor elétrico (5).

8. Acionador de embreagem acionado eletricamente (1) para acionar a embreagem de uma transmissão de um veículo, com- preendendo: um fuso roscado (9) suportado por um ou mais rolamen- tos de rolos (12) e acionado rotativamente por um motor elétrico (5), e uma porca de fuso (11) montada no fuso roscado (9) e sendo axialmente deslocável pela rotação do fuso roscado (9) a partir de uma posição de engate da embreagem (C) para uma posição de desengate da embreagem (D) correspondendo ao engate e desengate da embreagem, respectivamente, contra a força de restauração da embreagem, uma unidade de controle (21) para ativar o motor elétrico para aplicar uma força motriz ao fuso roscado (9), em que a unidade de controle (21) é configurada para manter a porca de fuso (11) na po- sição de desengate da embreagem (D) com um primeiro valor da força motriz, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (21) é configurada para, quando a porca de fuso (11) é mantida na posição de desengate da embreagem (D) com o primeiro valor da força motriz, reduz a força motriz em resposta a uma condição de disparo detectada pela unidade de controle (21) para um segundo valor, o segundo valor da força motriz estando acima de um valor limite no qual a porca gira- tória (11) se move em direção à posição de engate da embreagem (C).

9. Acionador de embreagem, de acordo com a reivindica- ção 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (21) está configurada para ajustar a força motriz do motor elétrico (5).

10. Acionador de embreagem, de acordo com a reivindi- cação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a condição de disparo está associada a condições predeterminadas de direção ou estacioná- rias do veículo.

11. Acionador de embreagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a con- dição de disparo é um período específico de tempo durante o qual a embreagem permanece desengatada.

12. Acionador de embreagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que a uni- dade de controle (21) é configurada para executar as etapas de

1. manter a porca de fuso (11) na posição de desengate da embreagem (D) com o primeiro valor da força motriz;

2. monitorar o deslocamento do fuso roscado (9) ou da porca de fuso (11) e reduzir gradualmente a força motriz até atingir um valor limite da força motriz em que a porca de fuso (11) começa a se deslocar em relação ao fuso roscado (9) sob a força de restauração da embreagem;

3. aumentar gradualmente a força motriz acima do valor limite até que a porca de fuso (11) seja parada e/ou retornada à posi- ção de desengate da embreagem (D).

13. Acionador de embreagem, de acordo com a reivindi- cação 12, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (21) determina o segundo valor da força motriz do motor elétrico (5) reali- zando as etapas 1 a 3 como definidas na reivindicação 12 e salvando o valor da força motriz necessária para parar e/ou retornar a porca de fuso (11) para a posição de desengate da embreagem (D) em uma memória como segundo valor para operações posteriores da embrea- gem associada à condição de acionamento.

14. Acionador de embreagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que uma peça de pressão (13) é provida que é axialmente móvel entre uma primeira posição (A) e uma segunda posição (B) correspondendo ao engate e desengate da embreagem, respectivamente, em que a porca de fuso (11) e a peça de pressão (13) são deslocáveis em relação uma à outra em uma direção axial (14) e são acopladas uma à outra por uma mola de propensão (15) interposta en- tre a porca de fuso (11) e a peça de pressão (13) de modo que pela rotação do fuso roscado (9) sob uma força motriz do motor elétrico (5), a porca de fuso (11) comprime a mola de propensão (15) e desloca a peça de pressão (13) em direção à segunda posição (B) para desen- gatar a embreagem.

15. Acionador de embreagem, de acordo com a reivindi- cação 14 ou qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a mola de propensão (15) é provida em uma porção de recesso (24) da porca de fuso (11) e/ou da peça de pressão (13) tal que a porca de fuso (11) faça contato com a peça de pressão (13) quando a mola dupla (15) for comprimida.