BRPI0500776B1

BRPI0500776B1 - Sistema de propulsão para um veículo, conjunto de propulsão para um veículo e método para transferir potência de conjunto de propulsão em um veículo

Info

Publication number: BRPI0500776B1
Application number: BRPI0500776-3A
Authority: BR
Inventors: P. Downs James
Original assignee: American Axle & Manufacturing, Inc.
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2018-07-24
Also published as: BRPI0500776A; US20050199437A1; KR20060043850A; JP2005255157A; EP1574383A2; US20070084660A1; US7416505B2; EP1574383A3; KR100785692B1; JP4870934B2; EP1574383B1; US7207409B2

Abstract

"sistema de propulsão em todas as rodas de duas velocidades". a invenção refere-se a um sistema de propulsão para um veículo com propulsão em todas as rodas que inclui um diferencial dianteiro de engrenagens planetárias duplas e uma unidade de retirada de potência que transfere o torque de propulsão para um conjunto de rodas dianteiras e um conjunto de rodas traseiras de um veículo. um diferencial traseiro conecta a unidade de retirada de potência e o conjunto de rodas traseiras provendo o torque de propulsão para o conjunto de rodas traseiras. uma unidade de propulsão de duas velocidades está posicionada entre a unidade de retirada de potência e o diferencial traseiro. a unidade de propulsão muda entre uma operação de propulsão de amplitude ampla e uma operação de propulsão de amplitude estreita. a unidade de propulsão pode estar montada diretamente ou na unidade de retirada de potência ou no diferencial traseiro.

Description

(54) Título: SISTEMA DE PROPULSÃO PARA UM VEÍCULO, CONJUNTO DE PROPULSÃO PARA UM VEÍCULO E MÉTODO PARA TRANSFERIR POTÊNCIA DE CONJUNTO DE PROPULSÃO EM UM VEÍCULO (51) Int.CI.: B60K 17/34 (30) Prioridade Unionista: 10/03/2004 US 10/797,717 (73) Titular(es): AMERICAN AXLE & MANUFACTURING, INC.

(72) Inventor(es): JAMES P. DOWNS (85) Data do Início da Fase Nacional: 08/03/2005

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE PROPULSÃO PARA UM VEÍCULO, CONJUNTO DE PROPULSÃO PARA UM VEÍCULO E MÉTODO PARA TRANSFERIR POTÊNCIA DE CONJUNTO DE PROPULSÃO EM UM VEÍCULO.

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se em geral a conjuntos de força de veículos e mais especificamente a um projeto e método de fabricação para um conjunto de força de veículo a motor de propulsão em todas as rodas de múltiplas velocidades, que inclui uma unidade de retirada de potência.

Antecedentes da Invenção [002] Quatro (4) tipos principais de conjunto de força automotivos, comumente conhecidos como os sistemas de propulsão nas rodas traseiras permanentes, os sistemas de propulsão nas rodas dianteiras permanentes, os sistemas de propulsão nas quatro rodas temporários, e os sistemas de propulsão em todas as rodas são conhecidos. Os sistemas de propulsão em todas as rodas estão ganhando popularidade por sua capacidade de fornecer tração de propulsão para todas as quatro rodas do veículo com velocidade do veículo não diminuída. Os sistemas de tração em todas as rodas, no entanto, frequentemente sofrem da incapacidade de variar a quantidade de torque fornecido entre os eixos de tração dianteiros e traseiros. Os sistemas comuns têm uma única velocidade com tração contínua em todas as rodas. Os sistemas de tração em todas as rodas comuns, portanto, têm uma capacidade limitada ou nenhuma capacidade de maximizar o torque de propulsão para fora de estrada, neve, ou condições de direção similares quando um maior torque de propulsão em velocidades do veículo mais lentas é desejável.

[003] Sistemas de propulsão em todas as rodas são conhecidos os quais utilizam uma unidade de retirada de potência (PTU) para disPetição 870170092582, de 29/11/2017, pág. 5/31

2/16 tribuir o torque entre os eixos de propulsão dianteiro e traseiro de um veículo. O torque é normalmente distribuído em uma percentagem predeterminada, tal como 40 por cento para os eixos de propulsão dianteiros e 60 por cento para os eixos de propulsão traseiros. As PTU's conhecidas não provêem a capacidade de tanto variar a quantidade de torque fornecido entre os eixos de propulsão dianteiro e traseiro quanto para prover diferentes faixas de velocidade operacional do veículo. Isto inclui a capacidade de prover, por exemplo, um torque variável para os diferentes eixos de propulsão e uma faixa de baixa velocidade para as condições de operação de baixa propulsão.

Sumário da Invenção [004] Em uma forma, os presentes ensinamentos proveem um sistema de propulsão para um veículo que tem uma transmissão com uma saída para prover potência giratória para cada um de um conjunto dianteiro de rodas e um conjunto traseiro de rodas. O sistema de propulsão inclui um primeiro diferencial, uma unidade de retirada de potência, um segundo diferencial e uma unidade de propulsão de dois modos. O primeiro diferencial está acoplado na saída da transmissão e recebe o torque de propulsão da mesma. A unidade de retirada de potência está operativamente acoplada no primeiro diferencial. O segundo diferencial conecta a unidade de retirada de potência no conjunto de rodas traseiras e provê uma porção do torque de propulsão para o conjunto de rodas traseiras. A unidade de propulsão de dois modos está posicionada entre a unidade de retirada de potência e o segundo diferencial e é operável para mudar entre uma operação de propulsão em todas as rodas de amplitude ampla e uma operação de propulsão em todas as rodas de amplitude estreita.

[005] Em outra forma, os presentes ensinamentos proveem um conjunto de propulsão de veículo que tem um primeiro diferencial, uma retirada de potência, uma caixa de marchas de múltiplas velocidades e

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3/16 um eixo com um segundo diferencial. O primeiro diferencial está adaptado para receber uma entrada giratória de uma transmissão de veículo e tem uma primeira saída, a qual está configurada para tracionar um primeiro conjunto de rodas de veículo, e uma segunda saída. A retirada de potência tem uma entrada, a qual está acoplada no primeiro diferencial e recebe a potência giratória da segunda saída, e uma saída. A caixa de marchas de múltiplas velocidades tem uma entrada, a qual recebe a potência giratória da saída da unidade de retirada de potência, e uma saída. A caixa de marchas de múltiplas velocidades sendo operável em pelo menos uma relação de primeira marcha e uma relação de segunda marcha. O segundo diferencial tem uma entrada que recebe a potência giratória da saída da caixa de marchas de múltiplas velocidades.

[006] Áreas adicionais de aplicabilidade da presente invenção ficarão aparentes da descrição detalhada aqui após provida. Deve ser compreendido que a descrição detalhada e os exemplos específicos, apesar de indicarem a modalidade preferida da invenção, são destinados para propósitos de ilustração somente e não pretendem limitar o escopo da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos [007] A presente invenção será mais completamente compreendida da descrição detalhada e dos desenhos acompanhantes, em que:

Figura 1 é uma vista plana parcial de uma superfície inferior de um automóvel que tem um sistema de propulsão em todas as rodas de duas velocidades construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção;

Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma porção do sistema de propulsão em todas as rodas de duas velocidades da Figura 1, que mostra as peças componentes de um diferencial de conjunto de engrenagens planetárias duplas central;

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Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma unidade de retirada de potência exemplar construída de acordo com os ensinamentos da presente invenção;

Figura 4 é uma vista de conjunto em perspectiva que mostra as peças componentes da unidade de retirada de potência da Figura 3;

Figura 5 é uma vista em perspectiva de um conjunto de eixo traseiro que mostra uma unidade de propulsão diretamente montada em um diferencial traseiro;

Figura 6 é uma vista em perspectiva explodida de uma unidade de propulsão;

Figura 7 é uma vista em corte transversal de uma unidade de propulsão; e

Figura 8 é uma vista esquemática que mostra outra modalidade de um sistema de propulsão em todas as rodas de duas velocidades da presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas [008] A descrição seguinte das modalidades preferidas é meramente exemplar na natureza e não pretende de nenhum modo limitar a invenção, sua aplicação, ou usos.

[009] Com referência à Figura 1, um sistema de propulsão em todas as rodas de duas velocidades 10, construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção, é mostrado em uma instalação exemplar vista de uma superfície inferior de um veículo 12. O veículo 12 pode incluir um motor 14, uma transmissão 16 e um conjunto de propulsão que pode incluir um diferencial central 18 e uma unidade de retirada de potência (PTU) 20. Um eixo de entrada de PTU 22 pode conectar o diferencial central 18 na PTU 20. Uma metade de eixo esquerda 24 pode acoplar girável no diferencial central 18, provendo torque rotativo para uma roda dianteira esquerda 26 de um conjunto de

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5/16 rodas dianteiras 28. Uma metade de eixo direita 30 pode conectar girável através da PTU 20 no diferencial central 18 e prover torque de propulsão para uma roda dianteira direita 32. A roda dianteira direita 32 e a roda dianteira esquerda 26 ambas formam o conjunto de rodas dianteiras 28.

[0010] O torque de propulsão é distribuído da PTU 20 através de um eixo de propulsão 34 o qual pode ter uma primeira porção de eixo 36 e uma segunda porção de eixo 38, respectivamente, para uma unidade de propulsão 40. A unidade de propulsão 40 pode estar diretamente montada em um eixo traseiro 42 do veículo 12 como mostrado no exemplo específico provido. O eixo traseiro 42 pode incluir um diferencial 42a, uma manga de eixo traseira esquerda 44, a qual está acoplada no diferencial 42a e a qual transmite o torque rotacional para uma roda traseira esquerda 46 de um conjunto de rodas traseiras 48, e uma manga de eixo traseira direita 50, a qual está também acoplada no diferencial 42a e a qual transmite o torque de propulsão para uma roda traseira direita 52. Tanto a roda traseira direita 52 quanto a roda traseira esquerda 46 combinam para formar o conjunto de rodas traseiras 48.

[0011] Com referência adicional à Figura 2, o diferencial central 18 pode incluir um conjunto de diferencial de engrenagens planetárias duplas 54. O conjunto de diferencial 54 pode incluir uma metade direita de carcaça 56, um suporte de planetária de entrada 50, uma engrenagem interna 60 que provê a entrada de propulsão de roda dianteira, uma engrenagem central 62 disposta girável dentro da engrenagem interna 60, e um eixo de engrenagem 64. Um suporte de planetária 66 pode prover o torque de saída para a roda dianteira direita 32 (mostrada na Figura 1). O eixo de engrenagem 64, o qual forma uma porção da metade de eixo direita 30, pode estar acoplado para rotação com o suporte de planetária 66. O suporte de planetária 66 pode incluir uma

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6/16 pluralidade de engrenagens planetárias 67 cada uma conectada girável no suporte de planetária 66 através de um pino 68. As engrenagens planetárias 67 podem acoplar engrenadas com uma engrenagem anular 69 da engrenagem interna 60. O suporte de planetária 58 pode também estar provido com uma pluralidade de engrenagens planetárias (não mostradas) cada uma conectada no suporte de planetária 58 por um pino (não mostrado) para criar operativamente um conjunto de engrenagens planetárias duplas acoplável girável com a engrenagem anular 69. Uma engrenagem central 70 pode prover o torque de saída para a roda dianteira esquerda 26 através de um eixo de engrenagem 71, o qual forma uma porção da metade de eixo esquerda 24. O eixo de engrenagem 71 pode estar disposto girável dentro de uma metade de carcaça esquerda 72. Uma engrenagem de entrada 74 pode prover o torque de entrada para o conjunto de diferencial 54 diretamente da transmissão 16. O eixo de entrada de PTU 22 pode ser acionado girável pela rotação da engrenagem central 62.

[0012] Com referência adicional às Figuras 3 e 4, a PTU 20 pode incluir uma carcaça de PTU 76 e um conector de saída traseiro 78. O eixo de entrada de PTU 22 está mostrado na sua conexão na carcaça de PTU 66. O conector de saída traseiro 78 está fixamente conectado na primeira porção de eixo 36 do eixo de propulsão 34, (Figura 1). A carcaça de PTU 66 pode incluir uma seção de carcaça central 79, uma primeira placa de extremidade 80 e uma segunda placa de extremidade 82. Uma vedação externa 84 pode vedar o eixo de entrada de PTU 22 conforme o eixo de entrada de PTU 22 penetra em uma abertura 86 da segunda placa de extremidade 82. O eixo de entrada de PTU 22 pode incluir uma porção de eixo oco 88 o qual provê uma folga rotacional interna para a metade de eixo direita 30 a qual pode girar livremente e passar operativamente através da PTU 20 dentro da porção de eixo oco 88. A porção de eixo oco 88 pode estar sustentada entre a

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7/16 segunda placa de extremidade 82 e a seção de carcaça central 79 por um primeiro rolamento 89 e um segundo rolamento 90. A metade de eixo direita 30 pode penetrar na seção de carcaça central 79 e ficar sustentada entre a seção de carcaça central 79 e a primeira placa de extremidade 80 por um rolamento de metade de eixo direita 92. A metade de eixo direita 30 pode penetrar primeiramente na placa de extremidade 80 através de uma abertura 94 a qual pode estar provida com uma vedação externa 96. O eixo de entrada de PTU 22 pode também incluir uma engrenagem 98.

[0013] Dentro da PTU 20, a engrenagem 98 pode acoplar engrenada com uma engrenagem louca 100. A engrenagem louca 100 pode estar sustentada por um rolamento de rolos externo 102 e uma pista de rolamento 104 na segunda placa de extremidade 82. A engrenagem louca 100 pode também estar sustentada por um rolamento de rolos interno 106 e uma pista de rolamento 108 na seção de carcaça central 79. Um conjunto de engrenagens de saída 110 pode ser provido dentro da seção de carcaça central 79. O conjunto de engrenagens de saída 110 pode incluir uma engrenagem de saída 112, uma engrenagem anular hipóide 114, e um flange 116 o qual sustenta fixamente a engrenagem anular hipóide 114 no conjunto de engrenagens de saída 110. Uma primeira extremidade 117 do conjunto de engrenagens de saída 110 pode estar sustentada por um rolamento 118 na segunda placa de extremidade 82. Similarmente, uma segunda extremidade 119 do conjunto de engrenagens de saída 110 pode estar sustentada por um rolamento 120 na primeira placa de extremidade 80. Uma engrenagem de pinhão hipóide 122 correspondente acopla engrenada a engrenagem anular hipóide 114. A engrenagem de pinhão hipóide 122 pode estar sustentada sobre um eixo de engrenagem de saída traseiro 124 através de uma abertura traseira 125 da seção de carcaça central 79. O eixo de engrenagem de saída traseiro 124 pode estar sustentaPetição 870170092582, de 29/11/2017, pág. 11/31

8/16 do girável dentro da seção de carcaça central 79 por um primeiro rolamento 126 e pode estar sustentado fora da seção de carcaça central 79 por um segundo rolamento 128. O conector de saída traseiro 78 pode estar chavetado no eixo de engrenagem de saída traseiro 124 e fixamente preso no eixo de engrenagem de saída 124 por um fixador 130. Pelo menos uma vedação 132 pode também estar posicionada entre o conector de saída traseiro 78 e a seção de carcaça central 79 na abertura traseira 125.

[0014] No exemplo provido, o torque rotacional pode ser aplicado no eixo de entrada de PTU 22 da engrenagem central 62 do diferencial central 18 (Figura 1). A engrenagem 98 do eixo de entrada de PTU 22 acopla engrenada com a engrenagem louca 100. A engrenagem louca 100 por sua vez acopla engrenada com a engrenagem de saída 112. A rotação de engrenagem de saída 112 gira a engrenagem anular hipóide 114. O torque de propulsão para o conjunto de rodas traseiras 48 (Figura 1) é provido pela rotação da engrenagem anular hipóide 114 e da engrenagem de pinhão hipóide 122 a qual gira o eixo de engrenagem de saída traseiro 124. A rotação do eixo de engrenagem de saída traseiro 124 gira o conector de saída traseiro 78 e por meio disto gira o eixo propulsor 34 (Figura 1). A metade de eixo direita 30 gira dentro da porção de eixo oco 88 do eixo de entrada de PTU 22 para prover o torque de propulsão diretamente para a roda dianteira direita (Figura 1).

[0015] Com referência à Figura 5, uma primeira metade de conector 134, a qual está acoplada no eixo propulsor 34, pode estar acoplada a uma segunda metade de conector 136 que está associada com a unidade de propulsão 40, para facilitar a transmissão da potência giratória do eixo propulsor 34 para a unidade de propulsão 40. A unidade de propulsão 40 pode incluir um alojamento 138 que pode estar conectado fixável no alojamento do eixo traseiro 42 (como melhor visto com

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9/16 referência à Figura 7). Uma unidade de mudança 140 pode estar acoplada no alojamento 138. O torque de propulsão pode ser transmitido através da unidade de propulsão 40 através do eixo traseiro 42 para o conjunto de rodas traseiras 48 (mostrado na Figura 1). A unidade de mudança 140 pode incluir um atuador elétrico que pode ser operado, por exemplo, de uma fonte de energia elétrica comumente provida pelo veículo 12. Uma unidade de mudança exemplar é fabricada pela Joseph Pollak Corporation de Boston, Massachusetts. A unidade de mudança 140 pode incluir um atuador linear (não mostrado) o qual translada um garfo de mudança 154 (descrito em maiores detalhes com referência à Figura 6). O deslocamento da unidade de mudança 140 não está limitado a um atuador linear e pode também ser executado utilizando um operador de solenóide, um diafragma de vácuo, um operador hidráulico, um cabo, etc. como alguém versado na técnica prontamente apreciará em vista desta descrição.

[0016] Com referência à Figura 6, a unidade de propulsão 40 pode incluir um suporte de planetária 141. O suporte de planetária 141 pode incluir uma pluralidade de pinos 142, cada um sustentando uma de uma pluralidade de engrenagens planetárias 143 sobre um rolamento 144. O suporte de planetária 141 pode girar dentro de uma engrenagem interna 146. uma primeira placa de anel de garras 148 pode estar acoplada para rotação com o suporte de planetária 141. A primeira placa de anel de garras 148 pode estar conectada por uma pluralidade de fixadores (não mostrados) ou de outro modo conectada fixável no suporte de planetária 141. Um colar de mudança 150 pode acoplar engrenado a engrenagem interna 146 e pode transladar em ou uma direção de mudança A ou uma direção de mudança B dentro da engrenagem interna 146. Uma segunda placa de anel de garras 152 pode estar fixamente conectada a uma superfície interna do colar de mudança 150, por exemplo, por soldagem. Uma terceira placa de anel

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10/16 de garras 160 pode estar fixamente acoplada para rotação com a segunda metade de conector 136. Um eixo de engrenagem central 161 pode estar acoplado para rotação com a segunda metade de conector 136 e pode estar disposto através de cada uma da placa de anel de garras 160, do colar de mudança 150, da segunda placa de anel de garras 152, da primeira placa de anel de garras 148, da engrenagem interna 146, e do suporte de planetária 141, onde uma engrenagem central 162 do eixo de engrenagem central 161 acopla engrenada a pluralidade de engrenagens planetárias 143. O garfo de mudança 154 pode ter um par de dentes 156 que podem estar dispostos dentro de um canal anular 158 do colar de mudança 150 de modo que o deslocamento do garfo de mudança 154 pela unidade de mudança 140 faz com que o colar de mudança 150 translade ou para a direção de mudança A ou a direção de mudança B.

[0017] O garfo de mudança 154 pode ser deslocado na direção de mudança A para transladar o colar de mudança 150 (e a segunda placa de anel de garras 152) para uma posição onde uma pluralidade de extensões 166 da segunda placa de anel de garras 152 acoplam uma pluralidade de extensões 164 correspondentes da primeira placa de anel de garras 148. O deslocamento na direção de mudança A trava a engrenagem interna 146 no suporte de planetária 141 para facilitar a transmissão de torque entre a segunda metade de conector 136 e o suporte de planetária 141 em uma amplitude ampla ou uma relação de velocidade relativamente alta. Isto resulta na rotação de cada suporte de planetária 141, engrenagem interna 146 e eixo de engrenagem central 161.

[0018] O garfo de mudança 154 pode também ser deslocado na direção de mudança B para transladar o colar de mudança 150 (e a segunda placa de anel de garras 152) para uma posição onde uma pluralidade de extensões 168 em um lado oposto da segunda placa de

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11/16 anel de garras 152 acoplam uma pluralidade de extensões 170 na terceira placa de anel de garras 160. Nesta condição, a engrenagem interna 146 fica travada em uma condição estacionária, não giratória que permite que as engrenagens planetárias 143 executem uma operação de redução de velocidade e de multiplicação de torque de modo que o torque seja transmitido entre a segunda metade de conector 136 e o suporte de planetária 141 em uma amplitude estreita, ou uma relação de velocidade relativamente baixa.

[0019] Com referência à Figura 7, o eixo traseiro 42 pode incluir um pinhão de entrada 172, o qual pode ter um eixo de entrada estriado 174, que transmite a potência giratória para o diferencial 42a em um modo que é bem conhecido na técnica. Em resumo, o pinhão de entrada 172 pode transmitir a potência giratória para uma engrenagem anular (não mostrada) do diferencial 42a, o que faz com que o diferencial 42a gire dentro do alojamento do eixo traseiro 42. Um conjunto de engrenagens (não mostrado), o qual pode incluir um par de engrenagens laterais (não mostradas) e uma pluralidade de pinhões (não mostrados), pode ser empregado para transmitir a potência giratória para as mangas de eixo direita e esquerda 44 e 50 (Figura 1). Um fixador 176, tal como uma porca ou um parafuso, pode ser empregado para acoplar fixamente, mas removível, o suporte de planetária 141 no eixo de entrada 174. O eixo de entrada 174 pode acoplar engrenado uma porção internamente estriada 177 correspondente do suporte de planetária 141. O alojamento 138 pode incluir um flange de alojamento 178. Um eixo pode estar alojado girável dentro do alojamento de diferencial 179 que pode incluir um flange de diferencial 180. O flange de alojamento 178 e o flange de diferencial 180 estão fixamente, mas removivelmente acoplados juntos utilizando uma pluralidade de fixadores 181. O alojamento 138 pode também incluir um recurso de piloto 182 que acopla deslizante um recurso 183 correspondente do flange de

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12/16 diferencial 180, de modo a permitir que vários componentes da unidade de propulsão 40 e do eixo traseiro 42 (tal como incluindo o pinhão de entrada 172) fiquem alinhados ao redor de uma linha de centro comum C.

[0020] O eixo de engrenagem central 161 pode estar sustentado girável dentro do alojamento 138 ao longo da linha de centro comum C por um conjunto de rolamento 184. Uma vedação de eixo 186 pode ser empregada para vedar uma junção de extremidade do alojamento 138. A engrenagem central 162 do eixo de engrenagem central 161 acopla engrenada a pluralidade de engrenagens planetárias 143. As engrenagens planetárias 143 por sua vez acoplam giráveis uma superfície internamente dentada da engrenagem interna 146. A engrenagem interna 146 está sustentada girável sobre um diâmetro externo do suporte de planetária 141 por um primeiro rolamento 188 e um segundo rolamento 190. Uma pluralidade de fixadores 192 pode ser empregada para acoplar fixamente, mas removível a terceira placa de anel de garras 160 a uma porção do alojamento 138.

[0021] A Figura 7 mostra uma configuração da unidade de propulsão 40 durante a condição de operação de amplitude ampla ou alta velocidade em uma porção da unidade de propulsão 40 abaixo da linha de centro comum C. A configuração de modo de operação da amplitude estreita ou baixa velocidade está mostrada acima da linha de centro comum C. Na condição de operação de amplitude ampla, o colar de mudança 140 é deslocado de tal modo que a segunda placa de anel de garras 152 e a primeira placa de anel de garras 148 acoplem juntas. Nesta condição, as segundas extensões de anel de garra 166 acoplam com as respectivas das primeiras extensões de anel de garras 164 de modo que o torque recebido através do eixo de engrenagem central 161 é transferido através das engrenagens planetárias 143 para a engrenagem interna 146, e do colar de mudança 150 para

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13/16 o suporte de planetária 141. O suporte de planetária 141 por meio disto transmite o torque de amplitude ampla através do pinhão de entrada 172 para a engrenagem anular (não mostrada) do diferencial 42a. [0022] No modo de operação de amplitude estreita ou baixa velocidade mostrado acima da linha de centro comum C na Figura 7, o colar de mudança 150 está deslocado para a direita como visto na Figura 7 o que faz com que as extensões 168 da segunda placa de anel de garras 152 acoplem as respectivas das terceiras extensões de anel de garras 170 da terceira placa de anel de garras 160. Como a terceira placa de anel de garras 160 está fixamente acoplada no alojamento 138, a engrenagem interna 146 está por meio disto aterrada através do colar de mudança 150 no alojamento 138 e a engrenagem interna 146 não pode girar. O torque rotacional do eixo de central 161 é, portanto, transferido em amplitude estreita através da engrenagem central 162 para as engrenagens planetárias 143 e diretamente para o suporte de planetária 141 de modo que o suporte de planetária 141 é impelido a uma relação de velocidade predeterminada em relação à engrenagem central 162, tal como a uma relação de 1:3.

[0023] Com referência renovada à Figura 6, o torque de saída do motor 14 é transferido através da transmissão 16 para o diferencial central 18, do diferencial central 18 para a PTU 20 e dali para a unidade de propulsão 40. O diferencial central 18 e a PTU 20 operam em ambos os modos de amplitude ampla e amplitude estreita. O sistema de propulsão em todas as rodas 10 no modo de operação de amplitude ampla ou alta velocidade pode dividir o torque de propulsão em uma primeira percentagem dianteira / traseira, tal como aproximadamente 67% para o conjunto de rodas dianteiras 28 (aproximada uniformemente distribuído entre cada uma da roda dianteira esquerda 26 e da roda dianteira direita 32) e aproximadamente 33% para a PTU 20. No modo de operação de amplitude ampla ou alta velocidade, o torque

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14/16 da PTU 20 é transferido através do eixo de propulsão 34 para a unidade de propulsão 40. A PTU 20 pode ter uma relação de engrenagem de 1:2,73. No modo de operação de amplitude ampla ou alta velocidade, a unidade de mudança 140 translada o garfo de mudança 154 na direção de mudança A (Figura 6), o torque de propulsão é multiplicado por uma primeira relação e é emitido através do suporte de planetária 141 e do pinhão de entrada 172 para a engrenagem anular (não mostrada) do diferencial 42a onde o torque da transmissão 16 pode ser aproximada uniformemente dividido entre a roda traseira esquerda 46 e a roda traseira direita 52.

[0024] No modo de operação de amplitude estreita ou baixa velocidade, o sistema de propulsão em todas as rodas de duas velocidades 10 pode dividir o torque de propulsão em uma segunda percentagem dianteira / traseira, tal como aproximadamente 30% para o conjunto de rodas dianteiras 28 (aproximada uniformemente distribuído entre cada uma da roda dianteira esquerda 26 e da roda dianteira direita 32) e aproximadamente 62% para a PTU 20. No modo de amplitude estreita, a unidade de mudança 140 translada o garfo de mudança 154 na direção de mudança B (Figura 6). O torque de propulsão é multiplicado por uma segunda relação e é emitido através do suporte de planetária 141 e do pinhão de entrada 172 para a engrenagem anular (não mostrada) do diferencial traseiro 42a onde o torque da PTU 20 pode ser aproximada uniformemente dividido entre a roda traseira esquerda 46 e a roda traseira direita 52. Pela mudança das relações de engrenagens através da unidade de propulsão 40 no lado da roda traseira da PTU 20, o diferencial central 18 é efetivamente operado como um conjunto de engrenagens de redução. Neste exemplo, o conjunto de rodas dianteiras 28 recebe aproximadamente 67% do torque da transmissão 16 e o conjunto de rodas traseiras 48 recebe aproximadamente 108% do torque da transmissão 16.

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15/16 [0025] Referindo-se a seguir à Figura 8, em outra modalidade preferida da presente invenção, uma unidade de propulsão 194, similar à unidade de propulsão 40, pode estar diretamente montada na PTU 20. Uma unidade de mudança 196, similar à unidade de mudança 140, está montada na unidade de propulsão 194 e opera similar à unidade de mudança 140. Um flange de alojamento 198 (mostrado diagramaticamente nesta vista somente) é utilizado para corresponder diretamente à unidade de propulsão 194 com um flange de montagem (não mostrado) da PTU 20. A unidade de propulsão 194 opera similar à unidade de propulsão 40 para prover ou um modo de operação de amplitude ampla / alta velocidade ou um modo de operação de amplitude estreita / baixa velocidade.

[0026] A unidade de retirada de potência 20 pode ser operada como uma unidade de velocidade única ou duas velocidades. Por exemplo, a PTU 20 pode prover uma operação de duas velocidades que tem uma relação de engrenagem de 1:0,61 na operação de propulsão em todas as rodas de amplitude estreita e uma relação de engrenagem de 1:2,73 em uma operação de propulsão em todas as rodas de amplitude ampla.

[0027] O sistema de propulsão em todas as rodas de duas velocidades 10 da presente invenção é eficiente em prover tanto um modo de operação de amplitude ampla / alta velocidade quanto de amplitude estreita / baixa velocidade para todos os veículos de propulsão em todas as rodas independentemente das condições de deslizamento de roda. Isto permite tanto uma dirigibilidade em estrada (operação de amplitude ampla) quanto fora de estrada (operação de amplitude estreita) sem uma perda de potência significativa e sem nenhuma limitação da velocidade do veículo pelo menos na amplitude ampla. A operação de amplitude estreita pode ser acoplada com o veículo parado ou em uma velocidade de operação muito baixa para proteger os

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16/16 componentes do conjunto de propulsão. Um sistema de travamento de velocidade de veículo (não mostrado), conhecido na técnica, pode também ser utilizado para impedir o acoplamento de um sistema de propulsão em todas as rodas da presente invenção da operação de amplitude ampla / alta velocidade para operação de amplitude estreita / baixa velocidade ou em uma velocidade de veículo predeterminada ou impedir a operação a uma velocidade de veículo maior do que zero. [0028] Provendo as unidades de propulsão da presente invenção localizadas entre a unidade de retirada de potência e o diferencial traseiro de um veículo de propulsão em todas as rodas, um espaço de disposição adicional é liberado para o compartimento do motor do veículo e uma operação de duas velocidades efetiva do veículo de propulsão em todas as rodas é provida. A manga de eixo traseira esquerda 44 e a manga de eixo traseira direita 50 no exemplo mostrado na Figura 1 formam um conjunto sólido de eixo traseiro. A invenção não está limitada à configuração mostrada na Figura 1. A invenção pode também ser aplicável a sistemas de suspensão independentes (não mostrado).

[0029] A descrição da invenção é meramente exemplar em natureza e, assim, as variações que não afastam da essência da invenção pretendem estar dentro do escopo da invenção. Tais variações não devem ser vistas como um afastamento do espírito e do escopo da invenção.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de propulsão para um veículo, o veículo tendo uma transmissão (16) com uma saída para proporcionar potência giratória para cada um de um conjunto dianteiro e traseiro de rodas (28, 48), o sistema de propulsão compreendendo:

um primeiro diferencial (18) operativamente conectado na saída da transmissão (16) e operável para receber um torque de propulsão;

uma unidade de retirada de potência (20) está operativamente acoplada no primeiro diferencial (18);

um segundo diferencial (42a) conectando a unidade de retirada de potência (20) no conjunto de rodas traseiras (48) e operável para prover o torque de propulsão para o conjunto de rodas traseiras (48); e caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma unidade de propulsão de dois modos (40, 194) operativamente posicionada entre a unidade de retirada de potência (20) e o segundo diferencial (42a);

em que a unidade de propulsão de dois modos (40, 194) é operável para mudar entre uma operação de propulsão em todas as rodas de amplitude ampla e uma operação de propulsão em todas as rodas de amplitude estreita.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de propulsão de dois modos (40, 194) compreende um conector mecânico (178, 181) operável para montar diretamente a unidade de propulsão de dois modos (40) no segundo diferencial (42a).
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende um eixo de propulsão (34, 36) operativamente conectado entre a unidade de retirada de potência (20) e a

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2/7 unidade de propulsão de dois modos (40).
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de propulsão de dois modos (194) compreende um conector mecânico (198) operável para montar diretamente a unidade de propulsão de dois modos (194) na unidade de retirada de potência (20).
5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende o eixo de propulsão (34) operativamente conectando a unidade de propulsão de dois modos (194) e o segundo diferencial (42a).
6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de propulsão de dois modos (194) compreende um dispositivo de mudança (140, 196) operável para mudar entre uma operação de propulsão em todas as rodas de amplitude ampla e uma operação de propulsão em todas as rodas de amplitude estreita.
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um par de conjuntos de engrenagens planetárias (67) dispostos dentro do primeiro diferencial; em que os conjuntos de engrenagens planetárias (67) funcionam operativamente como uma unidade de redução de engrenagem quando na operação de propulsão em todas as rodas de amplitude estreita.
8. Conjunto de propulsão para um veículo (12), o veículo tendo uma transmissão (16) com uma saída para prover potência giratória para cada um de um primeiro e segundo conjuntos de rodas (28, 48), o conjunto de propulsão compreendendo:

um primeiro diferencial (18) operável para receber a potência giratória da transmissão (16) e dividir a potência giratória em uma primeira porção operável para tracionar o primeiro conjunto de rodas (28) e uma segunda porção;

uma unidade de retirada de potência (20) operável para rePetição 870170092582, de 29/11/2017, pág. 22/31

3/7 ceber a segunda porção da potência giratória do primeiro diferencial; caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um segundo diferencial (42) operável para girar o segundo conjunto de rodas (48);

uma unidade de propulsão (40, 194) operativamente conectada entre a unidade de retirada de potência (20) e o segundo diferencial (42); e uma pluralidade de engrenagens de unidade de propulsão (141, 146) operáveis para prover pelo menos um primeiro modo que tem a segunda porção multiplicada por uma relação de engrenagem predeterminada e um segundo modo que tem uma segunda porção multiplicada por uma segunda relação de engrenagem predeterminada.
9. Conjunto de propulsão de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende:

um colar de mudança (150) dentro da unidade de propulsão operável para selecionar entre o primeiro modo e o segundo modo; e uma pluralidade de placas de acoplamento (148, 152, 160) operáveis para acoplar as selecionadas da pluralidade de engrenagens de unidade de propulsão;

em que o colar de mudança (150) é operativamente móvel para acoplar as selecionadas das placas de acoplamento (148, 152, 160) em cada uma de uma primeira posição de colar que corresponde ao primeiro modo e uma segunda posição de colar que corresponde ao segundo modo.
10. Conjunto de propulsão de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de engrenagens de unidade de propulsão ainda compreende:

uma engrenagem interna (146) unida deslizante ao colar de mudança (150);

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4/7 um suporte de planetária (141) girável dentro da engrenagem interna (146); e uma pluralidade de engrenagens planetárias (143) posicionáveis ao redor do suporte de planetária (141).
11. Conjunto de propulsão de acordo com a reivindicação

10, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de placas de acoplamento compreende:

uma primeira placa de anel de garras (148) fixamente conectada no suporte de planetária; e uma segunda placa de anel de garras (152) fixamente conectada no colar de mudança (150);

em que a primeira posição de colar define o primeiro modo que tem a primeira placa de anel de garras (148) operativamente acoplada com a segunda placa de anel de garras (152).
12. Conjunto de propulsão de acordo com a reivindicação

11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:

um alojamento (138) que contém uma pluralidade de engrenagens de unidade de propulsão;

uma terceira placa de anel de garras (160) fixamente conectada no alojamento (138);

em que a segunda posição de colar define o segundo modo que tem a segunda placa de anel de garras (152) operativamente conectada na terceira placa de anel de garras.
13. Conjunto de propulsão de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de engrenagens de unidade de propulsão compreende uma engrenagem central (162) operável para fornecer um torque de propulsão do veículo para o segundo diferencial (42a).
14. Conjunto de propulsão de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende:

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5/7 um conector operável para conectar diretamente a unidade de propulsão na unidade de retirada de potência; e um eixo propulsor operativamente conectando a unidade de propulsão no segundo diferencial (42a).
15. Conjunto de propulsão de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende:

um conector operável para conectar diretamente a unidade de propulsão no segundo diferencial; e um eixo propulsor operativamente conectando a unidade de retirada de potência na unidade de propulsão.
16. Método para transferir potência de conjunto de propulsão em um veículo (12) de propulsão em todas as rodas, o veículo tendo uma transmissão (16) conectada através de um diferencial dianteiro e uma unidade de retirada de potência (20) a um diferencial traseiro, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

posicionar uma unidade de propulsão de dois modos (40, 194) entre a unidade de retirada de potência (20) e o diferencial traseiro;

acoplar um grupo de engrenagens pré-selecionado com a unidade de propulsão para operativamente prover pelo menos uma primeira configuração de engrenagens e uma segunda configuração de engrenagens; e mudar a pluralidade de engrenagens na unidade de propulsão entre uma da primeira configuração de engrenagens que corresponde a um modo de alta velocidade e da segunda configuração de engrenagens que corresponde a um modo de baixa velocidade de operação para o veículo de propulsão em todas as rodas.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende montar diretamente a unidade de

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6/7 propulsão (40, 194) no diferencial traseiro do veículo (12).
18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende ligar remotamente a unidade de propulsão (0, 194) no diferencial traseiro do veículo utilizando um eixo propulsor.
19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende dividir um torque de propulsão do veículo (12) entre cada um do diferencial traseiro do veículo e do diferencial dianteiro do veículo.
20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende mudar uma porção do torque de propulsão do veículo (12) dividido para cada um do diferencial traseiro do veículo e do diferencial dianteiro do veículo.
21. Conjunto de propulsão de veículo (12), caracterizado pelo fato de que compreende:

um primeiro diferencial (18) adaptado para receber uma entrada giratória da transmissão (16) de um veículo (12), o primeiro diferencial (18) tendo uma primeira saída (64) e uma segunda saída (71), a primeira saída (64) estando configurada para tracionar um primeiro conjunto de rodas de veículo;

uma unidade de retirada de potência (20) que tem uma entrada (22) e uma saída (780, a entrada (22) estando acoplada no primeiro diferencial (18) e recebendo a potência giratória da segunda saída;

uma caixa de marchas de múltiplas velocidades que tem uma entrada e uma saída, a entrada da caixa de marchas de múltiplas velocidades recebendo a potência giratória da saída da unidade de retirada de potência, a caixa de marchas de múltiplas velocidades sendo operável em pelo menos uma primeira relação de engrenagens e uma segunda relação de engrenagens; e um eixo que tem um segundo diferencial (42a), o segundo

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7/7 diferencial (42a) tendo uma entrada (172) que recebe a potência giratória da saída da caixa de marchas de múltiplas velocidades.
22. Conjunto de propulsão de veículo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que um eixo propulsor acopla operável a saída da unidade de retirada de potência (20) e a entrada da caixa de marchas de múltiplas velocidades.
23. Conjunto de propulsão de veículo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que um eixo propulsor acopla operável a saída da caixa de marchas de múltiplas velocidades e a entrada do segundo diferencial.
24. Conjunto de propulsão de veículo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o primeiro diferencial emprega um conjunto de engrenagens epicíclicas.
25. Conjunto de propulsão de veículo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a caixa de marchas de múltiplas velocidades inclui um conjunto de engrenagens epicíclicas que tem uma engrenagem anular, uma pluralidade de engrenagens planetárias acopladas engrenadas com a engrenagem anular, e em que a entrada da caixa de marchas de múltiplas velocidades está acoplada engrenada com a pluralidade de engrenagens planetárias.
26. Conjunto de propulsão de veículo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a engrenagem anular fica estacionária em relação à entrada da caixa de marchas de múltiplas velocidades quando a caixa de marchas de múltiplas velocidades é operada na primeira relação de engrenagem.
27. Conjunto de propulsão de veículo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a engrenagem anular co-gira com a entrada da caixa de marchas de múltiplas velocidades quando a caixa de marchas de múltiplas velocidades é operada na segunda relação de engrenagem.

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