BRPI0505178B1

BRPI0505178B1 - Conjunto diferencial eletricamente assistido

Info

Publication number: BRPI0505178B1
Application number: BRPI0505178-9A
Authority: BR
Inventors: Bruce A.Duncan
Original assignee: American Axle & Manufacturing, Inc.
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2019-08-06
Also published as: EP1652719B1; EP1652719A1; BRPI0505178A; US7297083B2; US20060094552A1; JP2006123896A; US20070026991A1; US7115058B2; KR20060052262A

Abstract

"conjunto diferencial eletricamente assistido". um conjunto de eixo para um veículo automotor. o conjunto compreende um alojamento de portador e um conjunto diferencial montado, de forma rotacionável, no alojamento de portador. uma engrenagem anelar é fixada ao conjunto diferencial. um primeiro pinhão está em encaixe de engrenagem com a engrenagem anelar. o primeiro pinhão é acionado por meio de um motor de combustão e é operável para acionar a engrenagem anelar. um conjunto de acionamento elétrico é montado no alojamento de portador. o conjunto de acionamento elétrico compreende um motor elétrico e um segundo pinhão. o segundo pinhão está em encaixe de engrenagem com a engrenagem anelar. o segundo pinhão é acionado por meio do motor elétrico e é operável para acionar a engrenagem anelar.

Description

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a montagens de eixos automotivos. Em particular, relaciona-se a um conjunto de portador diferencial tendo um conjunto de acionamento elétrico.

Antecedentes da Invenção

Os fabricantes de automóveis estão oferecendo, cada vez mais, para venda automóveis acionados por motores elétricos. Motores elétricos fornecem numerosas vantagens quando comparados a motores de combustão tradicionais. Por exemplo, motores elétricos operam, tipicamente, de forma mais eficiente e emitem menos emissões indesejáveis para o ambiente. Entretanto, motores de combustão, em geral, superam o desempenho de motores elétricos em outras numerosas categorias de desempenho e tipicamente fornecem mais cavalos-vapor por libra, quando o peso das baterias ao levados em consideração. Ademais, automóveis propulsados por motores elétricos são, em geral, mais caros que automóveis propulsados por motores a combustão e precisam ser recarregados mais frequentemente que um veículo propulsado por um motor a combustão precisa ser reabastecido. Portanto, apesar das vantagens associadas com

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motores elétricos, os consumidores estão, em geral, relutantes em comprar veículos automotores propulsados apenas por motores elétricos.

Consequentemente, existe uma necessidade na técnica quanto a um motor elétrico que ofereça as vantagens de um motor elétrico, tal como eficiência aumentada, bem como as vantagens de um motor a combustão, tal como custos reduzidos e desempenho aperfeiçoado.

Sumário da Invenção

Em uma forma, a presente invenção fornece um conjunto de veículo motorizado. O conjunto compreende um alojamento de portador e um conjunto diferencial que é sobreposto, de forma rotacionável, ao alojamento de portador. Uma engrenagem anelar é fixada ao conjunto 15 diferencial para rotação no mesmo. Um primeiro pinhãoé engrenado com a engrenagem anelar. O primeiro pinhãoé adaptado para acionar um motor a combustão e é operável para acionar uma engrenagem anelar. Um conj unto de acionamento elétrico é sobreposto ao alojamentode portador. O conjunto de acionamento elétrico incluium motor elétrico e um segundo pinhão. O segundo pinhão é engrenado com a engrenagem anelar. O segundo pinhão é seletivamente acionado pelo motor elétrico e é operável para acionar a engrenagem anelar.

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Em uma outra forma, a presente invenção provê um conjunto de eixo para um veículo motorizado. O conjunto de eixo compreende um alojamento de portador e uma engrenagem anelar montada, de forma rotacionável, dentro do alojamento de portador. Um primeiro pinhão é engrenado com a engrenagem anelar e é operável para acionar a engrenagem anelar. Um segundo pinhão é engrenado com a engrenagem anelar. 0 segundo pinhão também é operável para acionar a engrenagem anelar. Um motor elétrico é sobreposto ao aloj amento de portador. Um controlador monitora os parâmetros operacionais do veículo automotor. 0 controlador seletivamente ativa e desativa o motor elétrico em resposta ao estado dos parâmetros operacionais.

Em uma outra forma, a presente invenção provê um método para propulsionar um veículo automotor tendo um motor de combustão interna e um motor elétrico. O motor de combustão interna é seletivamente acoplado a uma engrenagem anelar. A engrenagem anelar é montada, de forma rotacionável, dentro de um alojamento de portador. O motor elétrico é seletivamente operável para fornecer torque de acionamento para a engrenagem anelar. 0 método compreende as seguintes etapas: interconectar, de forma acionável, a engrenagem anelar e o motor de combustão; interconectar, de

forma acionável, a engrenagem anelar e o motor elétrico;

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Outras áreas de aplicabilidade da presente invenção se tornarão aparentes a partir da descrição detalhada fornecida a seguir. Deve ser entendido que a descrição

detalhada e concretização	exemplos específicos, ao	indicarem a pretendidos
preferida da	invenção, são
10 somente como	propósitos	ilustrativos	e não são
intencionados a	limitar o escopo da invenção.
Breve Descrição	Dos Desenhos
A presente invenção se	tornará mais	completamente

entendida a partir da descrição detalhada e dos desenhos a anexos, em que:

A figura 1 é uma ilustração esquemática de um veículo motorizado construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção.

A figura 2 é uma vista em perspectiva fragmentada de uma porção do veículo motorizado da figura 1, ilustrando o eixo traseiro em maiores detalhes.

A figura 3 é uma vista em perspectiva de um conjunto de portador do veículo motorizado da figura 1 equipado com • ♦ ·· « ··· • · · * * · • · ·· ···· • · · · · · ········ · · • · · · ··· · um conjunto de acionamento elétrico de acordo com uma concretização da presente invenção.

A figura 4 é uma vista secional parcial de um conjunto de portador do veículo automotor da figura 1 equipado com um conjunto de acionamento elétrico de acordo com uma outra concretização da presente invenção.

A figura 5 é uma vista secional parcial de um conjunto de portador do veículo automotor da figura 1 equipado com um conjunto de acionamento elétrico de acordo com uma outra 10 concretização da presente invenção.

Descrição Detalhada das Concretizações Preferidas

A descrição a seguir das concretizações preferidas é meramente exemplificativa em natureza e de nenhuma maneira pretendida para limitar a invenção, a aplicação da mesma ou 15 usos.

Com referência à figura 1, um veículo tendo um conjunto de eixo construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção é, em geral, indicado pelo numeral de referência 10. O veículo 10 inclui um trem de acionamento 20 12 acionável através de uma conexão com o trem de energia

14. 0 trem de energia 14 inclui uma engrenagem 16 e uma transmissão 18. 0 trem de acionamento 12 inclui um eixo de acionamento 20, um eixo traseiro 22 e uma pluralidade de rodas 24. 0 eixo traseiro 22 inclui um conjunto de

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acionamento elétrico 26. Uma fonte de energia, tal como um alternador 28 ou uma bateria 29, fornece eletricidade para um conjunto de acionamento elétrico 26. Em controlador 30 monitora entradas a partir de sensores 32 para determinar vários parâmetros operacionais do veículo 10, tal como velocidade do veículo, giros do motor por minuto (RPM), velocidade da engrenagem anelar, posição da válvula

reguladora, conforme indicado pela posição de um pedal acelerador 31, e outros parâmetros estipulados abaixo. 0 controlador 30 processa a informação obtida usando os sensores 32 e conforme descrito adicionalmente abaixo, opera o conjunto elétrico de acionamento 26 com base nessa informação.

As figuras 2 e 3 representam um eixo traseiro 22 em maiores detalhes. 0 eixo traseiro 22 inclui um conjunto de portador 34, um conjunto de haste de eixo esquerdo 36 e um conjunto de hasta de eixo direita 38. O conjunto de portador 34 inclui um alojamento de portador 40, uma unidade diferencial 42 e um conjunto de eixo de entrada 44.

O alojamento 40 suporta a unidade diferencial 42 para rotação ao redor de um primeiro eixo 46 e ainda suporta um conjunto de eixo de entrada 44 para rotação ao redor de um segundo eixo 48 que é perpendicular ao primeiro eixo 46.

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O alojamento 40 é inicialmente formado em um processo de moldagem adequado e a partir daí trabalhado â máquina conforme requerido. O alojamento 40 inclui um corpo principal 50 e um bico de pinhão 52 que se estende a partir do corpo principal 50. 0 alojamento 40 inclui um membro de parede 54 que define uma cavidade central 56 tendo uma abertura de eixo esquerda 58, uma abertura de eixo direita 60 e uma primeira abertura de pinhão 62.

O conjunto de haste de eixo 36 inclui um primeiro tubo de eixo 70 fixado à abertura de eixo esquerda 58 e uma primeira meia-haste de eixo 72 que é suportada para rotação em torno do primeiro eixo 46 por meio do primeiro tubo de eixo 70. Similarmente, o conjunto de eixo de haste direito 38 inclui um segundo tubo de eixo 74 que ê fixado â abertura de eixo direita 60 e que suporta uma segunda meiahaste de eixo 76 para rotação em torno do primeiro eixo 46.

A figura 3 representa a unidade diferencial 42 sendo disposta dentro da cavidade central 56 que é o corpo principal do alojamento 40. A unidade diferencial 42 inclui um invólucro 80, uma engrenagem anelar 82 que é fixada para rotação com o invólucro 80 e um conjunto de engrenagem 80. A engrenagem anelar 82 inclui uma pluralidade de dentes 83. 0 conjunto de engrenagens 84 inclui primeira e segunda engrenagens laterais 86 e 88 e um par de pinhões

• · · * · * ··· · • · · • · • * diferenciais 90. Os pinhões diferenciais 90 são suportados, de forma rotacionável, nos eixos de pinhão 92 que são montados no invólucro 80. O invólucro 80 inclui um par de munhões 94 e 96 e uma cavidade de engrenagem 98. Um par de conjuntos de mancais 100 e 102 suportam os munhões 94 e 96, respectivamente, para rotação em torno do primeiro eixo 46.

A primeira meia-haste de eixo 72 e a segunda meiahaste de eixo 76 se estendem através de aberturas direita e esquerda 58 e 60, respectivamente, onde são acopladas para rotação ao redor de um primeiro eixo 46 com as primeiras e segundas engrenagens laterais 86 e 88, respectivamente. 0 invólucro 80 é operável para suportar pinhões diferenciais 90 para rotação dentro da cavidade de engrenagem 98 em torno de um ou mais eixos que são perpendiculares ao primeiro eixo 46. As primeiras e segundas engrenagens laterais 86 e 88 incluem, cada uma, uma plural idade de dentes 104 que engrenam os dentes 106 que são formados bis pinhões diferenciais 90.

conjunto de eixo de entrada 44, em geral, inclui um primeiro pinhão de entrada 110, um eixo propulsor acoplando o conjunto de flange 112 e um par de conjuntos de mancais convencional 114 e 116. Cada um dos conjuntos de mancais 114 e 116 incluem um canal externo que engrena o alojamento de maneira ajustável por pressão. Os conjuntos de

• • « • · • · • · ·· · · • · · mancais 114 e 116 cooperam com o alojamento 40 a fim de suportar o primeiro pinhão 110 para rotação em torno do segundo eixo 48.

primeiro pinhão 110 inclui uma porção traseira e uma porção de cabeça 120 formadas, de forma integral, uma com a outra. A porção de cabeça 120 inclui uma pluralidade de dentes 122. Os dentes 122 engrenam os dentes da engrenagem anelar 82 para transferir torque a partir do trem de energia 14 para a unidade diferencial 42. Uma pluralidade de estrias 119 é formada na porção traseira 118. Uma porção externamente rosqueada 121 é formada em uma seção de diâmetro reduzido no fim da porção traseira 118.

conjunto de flange de acoplamento 112, em geral, inclui um flange de pinhão 124 e um conjunto de selamento 126. A flange de pinhão 124 inclui uma estria interna engrenada com as estrias externas 119 do primeiro pinhão 110. Uma porca 125 sobrepõe fixamente o flange de pinhão 124 para a porção rosqueada 121 da porção rosqueada 121 da porção traseira 118. Pelo menos uma porção do flange de pinhão 124 é localizada dentro do bico de pinhão 52.

O conjunto de selamento 126 é montado na primeira abertura de pinhão 62 por qualquer meio de montagem adequado. 0 selo 126 inclui uma abertura 132 através da qual o primeiro pinhão 110 passa. 0 selo 126 é qualquer

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selo adequado operável para impedir a passagem de materiais

estranhos,	tais como sujeita ou	fluidos,	para	dentro	do
alojamento	40.
0 conjunto de acionamento	elétrico	26	inclui	um
5 invólucro	de suporte 150. 0	invólucro	150	pode	ser
integrado	com o alo j amento de	portador	40 ou	preso	ao
aloj amento	de portador 40 usando	qualquer	meio	de fixação

adequado. Por exemplo, e como ilustrado nas figuras 3 a 5, o invólucro 150 pode ser preso ao alojamento 4 0 por parafusos 152 que se estendem através de uma parede externa do invólucro e encaixam os membros de parede 54 do alojamento 40. 0 invólucro 150 pode ser preso ao alojamento em uma variedade de localizações diferente, desde que a cooperação entre os componentes do conjunto de acionamento elétrico 26 e a engrenagem anelar 82 seja possível. O invólucro 150 pode ser feito de qualquer número de materiais adequados, tais como alumínio, aço ou material composto.

alojamento 40 inclui uma abertura 156 para permitir que componentes do conjunto de acionamento elétrico 26 cooperam com a engrenagem anelar 82. A abertura 156 pode ser especificamente formada para acomodar a posição do conjunto 26 ou a abertura 156 pode ser uma abertura préexistente, tal como uma abertura de cobertura convencional

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conforme ilustrado. Quando a abertura 156 é uma abertura de cobertura convencional, o invólucro 150 pode ser preso ao alojamento 40 usando os mesmos furos de parafuso usados para prender uma cobertura convencional (não mostrada) abertura de cobertura.

f igura motor conj unto de , em geral, elétrico 162, acionamento elétrico 26 mostrado e um conjunto de embreagem na

160, um em geral, inclui e um uma segunda porção de pinhão traseira 170 uma segunda porção de pinhão dianteira 172. A porção traseira 170 do segundo pinhão 160 é formada integralmente com a porção dianteira 172. A porção dianteira 172 inclui uma pluralidade de dentes de engrenagem 174. A porção traseira 170 é montada, de forma rotacionável, no invólucro de suporte 150e um ou mais mancais 176 a fim de permitir a rotação do segundo pinhão 160 em torno de um terceiro eixo 175 que pode ser alinhado com o segundo eixo 48, conforme ilustrado na figura 43. 0 segundo pinhão 160 é montado em uma posição tal que os dentes 174 do segundo pinhão 160 são encaixados com os dentes 83 da engrenagem anelar 82. Os dentes de engrenagem 174 podem ser de qualquer formato adequado ou tamanho que permitem que os dentes encaixem os dentes 83 da engrenagem anelar 82, que também podem ser de qualquer formato ou

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tamanho adequado. Além disso, conforme ilustrado, o eixo 175 pode ser deslocado do eixo 46 a fim de formar um arranjo de engrenagens hypoid.

máquina 162 e a embreagem 164 são ambos alojados dentro de um alojamento de motor 178. 0 alojamento de motor 178 é acoplado, de forma rígida, a um interior de um invólucro de suporte 150 de qualquer maneira adequada. O alojamento de motor 178 pode ser também integrado com o invólucro 150. O alojamento de motor 178 inclui uma abertura interior 180 que se estende através do centro aproximado do alojamento de motor 178. A porção traseira 170 se estende através da abertura interior 180. 0 alojamento de motor 178 também inclui palhetas de resfriamento 182. As palhetas de resfriamento 182 estão localizadas na superfície externa do alojamento 178 a fim de aumentar a área de superfície do alojamento de motor 178 e assistir no resfriamento dos componentes do alojamento 178, tal como o motor elétrico 162 e o conj unto de embreagem 164.

máquina 162 é integrado com ou montado dentro do alojamento de motor 178 usando qualquer meio de montagem adequado. O máquina 162 pode ser qualquer motor elétrico adequado. 0 máquina 162 inclui um rotor 184. O rotor 184 é,

em geral, cilíndrico e tem uma abertura central. O rotor *

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184 é montado, de forma rotacionável, dentro do alojamento 178. 0 rotor 184 roda em torno do terceiro eixo 175. A porção de pinhão traseira 170 se estende através da abertura central do rotor 184. Assim, o rotor 184 pode rodar em torno da porção de pinhão traseira 170. O máquina

162 é acionado	por	meio de	qualquer	fonte	de energia
adequada, tal como o	alternador	28 ou a	bateria	29.
0 conj unto	de	embreagem	164, em	geral,	inclui um

pacote de embreagem 190 e um acionador 190. O pacote de embreagem 190 inclui uma série de primeiras placas de embreagem 194 e uma série de segundas placas de embreagem 196. As primeiras placas de embreagem 194 são ranhuradas à porção traseira 170 do segundo pinhão 160 e as segundas de embreagem 196 são ranhuradas ao rotor 184. As primeiras e segundas placas de embreagem 194 e 196 são intercaladas uma com as outras. As primeiras e as segundas placas de embreagem 194 e 196 são deslizáveis axialmente ao longo do terceiro eixo 175. 0 atuador 192 é operável parâmetros operacionais deslizar axialmente as segundas placas de embreagem 196 em encaixe com as primeiras placas 194. O atuador 192 pode ser qualquer atuador convencional. Por exemplo, o atuador 192 pode ser um atuador hidráulico ou um atuador elétrico, que podería ser energizado pelo alternador 28 ou pela bateria 29. Quando as primeiras e

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segundas placas de embreagem 194 e 196 encaixam uma na outra, segundo pinhão controlador 30 monitora vários parâmetros operacionais do veículo 10 e controla a operação do conjunto de acionamento elétrico 26. 0 controlador 30 pode ser qualquer dispositivo de processamento de sinal adequado ou dispositivo de controle, tal como um microcomputador. 0 controlador recebe entradas a partir de vários sensores 32, que monitoram diferentes parâmetros do veículo 10. Os sensores 32 podem, cada um, ser qualquer dispositivo sensorial adequado.

Especificamente, e como mostrados nas figuras 1 a 3, o sensor 32A monitora a velocidade do máquina 16.

sensor 32B monitora os giros do eixo de acionamento a fim de determinar a velocidade de base do veículo 10.

sensor 32C monitora a rotacional da engrenagem anelar 82. O sensor 32D monitora a velocidade rotacional do segundo pinhão 160. O sensor 32E monitora a operação do motor elétrico

162, a posição da embreagem 164 da válvula reguladora como uma indicação da quant i dade de aceleração desejada pelo operador. O controlador 30é também operável para enviar comandos para o máquina 16 e o

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conjunto de acionamento elétrico 26 a fim de controlar suas operações.

O controlador 30 ativa o conjunto de acionamento elétrico 26 quando certas condições de operação pré5 determinadas do veículo automotor 10 são apresentadas. Em algumas aplicações, o controlador 30 é programado para ativar o conjunto de acionamento elétrico 26, quando o veículo 10 é acelerado a partir de uma parada, tal como entre 0 Km/h (0 mph) e 16,09 Km/h (10 mph) e a velocidades de cruzamento de auto-estradas, tal como acima de 88,51

Km/h (55 mph) . Entretanto, o controlador 30 pode ser programado para ativar o conjunto de acionamento elétrico 26 em resposta à ocorrência de uma variedade de condições diferentes.

A operação do conjunto de acionamento elétrico 26, quando o controlador 30 é programado para ativar o máquina 162 a baixas velocidades (velocidades menores que 16,09 Km/h (10 mph)) e velocidades de cruzamento de auto-estradas (velocidades maiores que 88,51 Km/h (55 mph)) será agora descrita em detalhes. Se o veículo 10 está em uma posição estacionaria ou viajando a menos de 6,09 Km/h (10 mph) , o sensor 32B envia um sinal para o controlador 30 como tal. O controlador 30 também recebe um sinal a partir de um sensor

32F indicativo de uma posição de válvula de regulagem. 0

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4 * · controlador, então, envia comandos para o máquina 162 e o atuador 192 para ativar o máquina 162 e o atuador 192 se a aceleração do veículo é solicitada. A ativação do máquina 162 faz com que o rotor 184 rode em torno do terceiro eixo de rotação 175. O atuador ativado 198 desliza axialmente as primeiras placas de embreagem 194 e as segundas placas de embreagem 196 para o encaixe para interconectar, de forma acionável, o rotor 184 e o segundo pinhão traseiro 170. Portanto, a rotação do rotor 184 efetua a rotação do

segundo pinhão 160.

controlador 30 também controla a velocidade na qual o rotor 184 e o segundo pinhão 160 rodam. Durante a aceleração do veículo 10, o segundo pinhão 160 exerce uma força de acionamento na engrenagem anelar 82 a fim de suplementar a força de acionamento que o primeiro pinhão 110 exerce sobre a engrenagem anelar 82. Essa condição permite o decrescimento da saída requerida pelo máquina 16. Para operar o máquina 162 adequadamente, o controlador identifica a velocidade do máquina 16, a velocidade engrenagem anelar 82 e a posição da válvula reguladora. 0 uso do máquina 162, dessa forma, para diminuir a carga no máquina 16 vantajosamente melhora a economia de combustível do veículo lOe prolonga a vida do máquina 16.

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Após o controlador 30 determinar que a velocidade do veículo 10 é maior que 16,09 Km/h (10 mph) por meio do processamento de entradas a partir do sensor 32b, o controlador 3 0 envia um sinal para o máquina 162 a fim de 5 desativar o máquina 162. Até mesmo após o máquina 162 ser desativado, o segundo pinhão 160 continua a rodar devido à cooperação entre a porção dianteira 172 e a engrenagem anelar 82. Dessa vez, o máquina 162 pode ser desacoplado do segundo pinhão 160 ou pode permanecer acoplado para proporcionar frenagem. Por exemplo, o controlador 30 pode ser programado para desativar o atuador 192 para desacoplar

o segundo pinhão 160 do rotor 184. Alternativamente, se o segundo pinhão 160 e o rotor 184 permanecer acoplado, então a rotação do segundo pinhão devido à rotação da engrenagem 15 anelar 82 resulta na rotação do rotor 1847, assim, fazendo com que o máquina 162 atue como um gerador. A eletricidade gerada pelo máquina 162 pode ser transferida para a bateria durante a operação de carregamento. Se o segundo pinhão

160 e o rotor 184 são desacoplados, então, o segundo pinhão 20 160 gira livremente e nenhuma eletricidade é gerada.

O conjunto de acionamento elétrico 26 pode também servir como uma única fonte de propulsão para o veículo 10. Por exemplo, após o veículo 10 ser propulsionado a uma velocidade de cruzamento pré-determinada pelo máquina 16,

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tal como 88,51 Km/h (55 mph), o controlador 30 pode ativar o motor elétrico 162 para rodar o segundo pinhão 160 na maneira estipulada acima. 0 controlador 30 comanda então o máquina 16 a fim de reduzir sua saída de RPM para marcha lenta e a velocidade rotacional do segundo pinhão 160 é estabelecida para fornecer a força de acionamento inteira necessária para acionar a engrenagem anelar 82 e propulsionar o veículo 10. Em marcha lenta, o máquina 16 é ainda operável para manter a capacidade de direcionamento, a capacidade de frenagem e outros acessórios do veículo, mas usa bem menos combustível e melhora a economia de combustível do veículo. A fim de acelerar o veículo 10, após o máquina 16 ter sido trazido para marcha lenta, o controlador 30 pode aumentar a velocidade rotacional do segundo pinhão 160 e/ou aumentar a velocidade do máquina 16 a fim de aumentar a velocidade rotacional do primeiro pinhão 110. 0 máquina 162 pode ser usado para fornecer a força de acionamento inteira necessária para acionar a engrenagem anelar 82^; para propulsionar o veículo 10 a partir de uma parada.

A figura 4 ilustra um conjunto de acionamento elétrico de acordo com uma concretização adicional no numeral de referência 200. o conjunto de acionamento elétrico 200 é similar ao conjunto de acionamento elétrico 26 e números de

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• · · · • · · • · * · · • · · • · referência semelhantes são usados para identificar elementos análogos das com os elementos semelhantes do conj unto

200 incluindo a designação prima dos elementos semelhantes e a operação dos mesmos igualmente se aplica ao conjunto 200.

O conjunto 200 é uma versão simplificada do conjunto e não inclui o conj unto de embreagem 164. No conjunto

200, o rotor 184' do máquina

162' é fixado, de forma rotacionável, à traseira 170'

Portanto, a rotação do segundo pinhão 160' pela engrenagem anelar 82, quando o máquina 162' não está ativado, faz com que o rotor 184' rode. 0 controlador 3 0 é operável para permitir que o rotor 162' rode livremente ou para funcionar como um gerador para gerar eletricidade.

A figura 5 ilustra um conjunto de acionamento elétrico de acordo com uma concretização alternativa em referência numérica 300. 0 conjunto de acionamento elétrico 300 é similar ao conjunto de acionamento elétrico 26 é similar ao conjunto de acionamento elétrico 26 e 200 e números de 20 referência semelhantes são usados para identificar elementos análogos das concretizações com os elementos semelhantes do conjunto 300 incluindo a designação duas linhas (^xv). A descrição acima dos elementos semelhantes e a operação dos mesmos igualmente se aplica ao conjunto 300.

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O conjunto 300 é substancialmente similar ao conjunto

00, exceto pelo fato de que o conjunto 3 00 inclui um atuador de pinhão 302. O atuador 302 pode ser qualquer atuador que é operável para deslizar linearmente o segundo pinhão 160'' ao longo do terceiro eixo 175'' entre uma primeira posição A, em que a dianteira 172'' encaixa a engrenagem anelar 82 e uma segunda posição B, na qual a dianteira 172'' está espaçada da engrenagem anelar 82.

Nessa concretização, quando o torque é requerido do máquina

162'', o controlador 30 verifica a posição do atuador 302 usando o sensor 32E a fim de assegurar que o segundo pinhão 160'' está ma posição A. Se o segundo pinhão 160'' não está na posição A, então, o controlador ativa o atuador 302 a fim de mover o segundo pinhão 160'' para a posição A.

Quando o controlador 30 determina que o uso do máquina

162'' não é necessário, o controlador 30 desativa o máquina 162' ' . Se o controlador 30 determina que a bateria 29, ou outro dispositivo, precisa ser recarregado, o controlador 30 mantém o segundo pinhão 160'' na posiçãp A de forma que a rotação do segundo pinhão 160' ' por meio da engrenagem anelar 82 rodará o rotor 184'' e fará com que o máquina

162'' gere eletricidade que pode ser armazenada pela bateria 29. Se o controlador 30 determina que o máquina 162'' não precisa ser usado para gerar eletricidade, então,

2i :·. ··	• · · · · · • · · ·· · ·	• · · • ·	• · · · • ·	• •
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o controlador 30sinaliza i atuador 302 para mover o segundo pinhão 160'' para o posição B de forma que o segundo pinhão 160'' não é encaixado, de forma acionável, com a engrenagem anelar 82. 0 uso do conjunto 300 é vantajoso porque o segundo pinhão 160'' pode ser movido do encaixe com a engrenagem anelar 82, quando o máquina 162'' não está em uso e, portanto, o segundo pinhão 160' ' não causa prolongamento desnecessário da engrenagem anelar 82, que pode afetar negativamente a economia de combustível. O

10 atuador	302 do	conjunto	300	pode também ,	ser	fornecido	nos
conjuntos 26 e	2002 acima	descritos a	fim	de	mover	os
segundo	pinhões	160 e	160'	para dentro	e	para	fora	do

encaixe com as engrenagens, conforme desejado.

Alguém de habilidade ordinária na técnica reconhecará que os conjuntos de acionamentos elétricos 26, 200 e 300 da presente invenção podem ser adaptados para uso com quase todo tipo de veículo automotor. Por exemplo, os conjuntos 26, 200 e 300 podem ser adaptados para veículos tendo acionamento de rodas dianteiro, acionamento de rodas traseiro, dois acionamentos de roda, quatro acionamento de roda, e sistemas de acionamento de todas as rodas. Além disso, os conjuntos 26, 20Oe 300 podem ser montados nos conjuntos de portador existentes dos veículos fabricados anteriormente. Ainda, os conjuntos 26, 200, 300 podem ser • · · ♦ ·♦· · fornecidos com novos conjuntos de portador de veículos novos.

Portanto, o conjunto de acionamento elétrico da presente invenção é operável para aumentar a economia de 5 combustível do veículo 10 e diminuir a carga no máquina 16 por meio do acionamento de um segundo pinhão 160 que está em cooperação com a engrenagem anelar 82. A força de acionamento exercida pelo segundo pinhão 160 substitui ou suplementa a força de acionamento do primeiro pinhão 110 e, assim, a saída requerida para o máquina 16 ser diminuído. 0 motor elétrico 162 pode estar em operação em todas as vezes ou apenas em momentos selecionados, tal como durante a aceleração quando as demandas do máquina 16 são maiores ou durante velocidades de cruzamento de auto-estradas quando o motor elétrico 162 é capaz unicamente de propulsionar o veículo 10 com perdas mínimas de desempenho. 0 conjunto de acionamento elétrico oferece tais vantagens, ao passo que ainda proporciona ao usuário as vantagens de desempenho dos motores à combustão tradicionais.

Além disso, a discussão precedente mostra e descreve meramente concretizações exemplificativas da presente invenção. Aqueles versados na técnica reconheceram prontamente a partir de tal discussão e a partir dos desenhos anexos e reivindicações que várias mudanças,

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modificações e variações podem ser feitas na mesma, sem fugir do espírito e do escopo da invenção, tal como definido nas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de eixo para um veículo automotor que compreende:

um alojamento (40) de portador;

uma unidade diferencial (42) tendo um invólucro, uma engrenagem anelar (82) que é fixada para rotação com o referido invólucro (80), e um conjunto de engrenagem (84) recebido no referido invólucro (80), a referida unidade diferencial (42) sendo rotativa em relação ao referido alojamento (40) de portador sobre um primeiro eixo (46), o referido conjunto de engrenagem (84) tendo primeira e segunda engrenagens laterais (86, 88);

um primeiro e segundo semieixos (72, 76) acoplados para rotação com a primeira e segunda engrenagens laterais (86, 88), respectivamente;

um primeiro pinhão (110) em encaixe de engrenagem com a referida engrenagem anelar (82), o referido primeiro pinhão (110) sendo adaptado para ser acionado por um motor de combustão e operável para acionar a referida engrenagem anelar (82); e um par de conjuntos de mancais (114, 116), o referido par de conjuntos de mancais cooperando com o referido alojamento de portador (40) para suportar o primeiro pinhão (110) para rotação sobre o segundo eixo (48); e um conjunto de acionamento elétrico (26) montado no referido alojamento de portador, o referido conjunto de acionamento elétrico incluindo:

um motor elétrico (162);

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2/5 caracterizado pelo fato de que o referido segundo eixo (48) é perpendicular ao referido primeiro eixo (46) e o referido conjunto de acionamento elétrico ainda inclui um segundo pinhão (160) em encaixe de engrenagem com a referida engrenagem anelar (82), o referido segundo pinhão (160) sendo seletivamente acionado pelo referido motor elétrico (162) e operável para acionar a referida engrenagem anelar (82).

2. Conjunto de eixo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o referido conjunto de acionamento elétrico ainda compreender um conjunto de embreagem operável para interconectar seletivamente, de forma acionável, o referido motor elétrico (162) e o referido segundo pinhão (160).
3. Conjunto de eixo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ainda incluir um atuador sendo operável para fornecer seletivamente uma força de aplicação ao referido conjunto de embreagem para interconectar, de forma acionável, o referido motor elétrico (162) e o referido segundo pinhão (160).
4. Conjunto de eixo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o primeiro pinhão (110) e o referido segundo pinhão (160) girarem substancialmente ao redor do mesmo eixo de rotação.
5. Conjunto de eixo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o referido conjunto de acionamento elétrico ser sobreposto a abertura de cobertura do referido alojamento de portador.
6. Conjunto de eixo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de ainda

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3/5 compreender um controlador sendo operável para controlar a operação do referido motor elétrico (162).
7. Conjunto de eixo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de o referido motor elétrico (162) operar seletivamente como um gerador para gerar eletricidade.
8. Conjunto de eixo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o referido motor elétrico (162) incluir um componente que é preso ao referido segundo pinhão (160).
9. Conjunto de eixo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de o referido segundo pinhão ser móvel entre uma primeira posição na qual o referido segundo pinhão (160) engrena, de forma acionável, a referida engrenagem anelar (82) e uma segunda posição na qual o referido segundo pinhão (160) está separado da referida engrenagem anelar (82).
10. Conjunto de eixo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

um controlador que monitora os parâmetros operacionais do veículo automotor (10), o referido controlador ativando e desativando seletivamente o referido motor elétrico (162) em resposta ao estado dos parâmetros operacionais.
11. Método para propulsionar um veículo automotor (10) tendo um motor de combustão interna e um motor elétrico (162), o motor de combustão interna sendo seletivamente operável para fornecer torque de acionamento para uma engrenagem anelar (82) montada, de forma rotativa, dentro de um alojamento de portador (40), o motor elétrico (162) sendo

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4/5 seletivamente operável para fornecer torque de acionamento para a engrenagem anelar (82), o método compreendendo as seguintes etapas:

interconectar, de forma acionável, a engrenagem anelar (82) e o motor de combustão;

interconectar, de forma acionável, a engrenagem anelar (82) e o motor elétrico (162);

monitorar os parâmetros operacionais predeterminados do veículo automotor (10) usando um controlador; e ativar e desativar, seletivamente, o motor elétrico (162) com base no estado dos parâmetros operacionais predeterminados.

acoplar o primeiro pinhão (110) à engrenagem anelar (82), o referido primeiro pinhão (110) sendo acionável por meio do motor de combustão interna; e acoplar o segundo pinhão (160) à engrenagem anelar (82), o referido segundo pinhão (160) sendo acionável pelo motor elétrico (162);

o método caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de mover o referido segundo pinhão (160) entre uma primeira posição na qual o referido segundo pinhão (160) acopla por acionamento a referida engrenagem anelar (82) e uma segunda posição na qual o referido segundo pinhão (160) encontra-se espaçado da referida engrenagem anelar (82).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ainda incluir a operação seletiva de um conjunto de embreagem para acoplar, de forma acionável, o motor elétrico (162) ao referido segundo pinhão (160).

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5/5
13. Método, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de ainda compreender a translação do referido segundo pinhão (160) entre uma primeira posição na qual o segundo pinhão (160) está em encaixe de engrenagem com engrenagem anelar (82) e uma segunda posição em que o segundo pinhão (160) está espaçado da engrenagem anelar (82).
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de compreender ainda o acionamento do segundo pinhão (160) com a engrenagem anelar (82) para operar o motor como um gerador.
15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de ainda compreender a ativação do motor de combustão para acionar a engrenagem anelar (82) com o primeiro pinhão (110) e a ativação do motor elétrico (162) para acionar a engrenagem anelar (82) com o segundo pinhão (160).
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de reduzir a velocidade do motor de combustão para inativo e ativar o motor elétrico (162) para acionar a engrenagem anelar (82) quando o veículo automotor (10) está a velocidades de cruzeiro de pelo menos aproximadamente 24,59 m/s (55 mph).