ES2290919T3 - Elemento de transmision para una cadena de traccion de tipo hibrido paralelo. - Google Patents

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Abstract

Elemento de transmisión para una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo, en particular para vehículos automóviles, cuyo elemento comprende un órgano de entrada (15) rotativo, destinado a conectarse un motor térmico (11), un órgano de salida (19) de movimiento, destinado a conectarse un árbol (13) de entrada de una caja de velocidades, una máquina eléctrica (14) que comprende un estator (27) y un rotor (26), un primer embrague (89A) de unión entre el órgano de entrada (15) y un órgano intermedio (83) rotativo en torno a un primer eje (X-X''), estando unido a rotación el órgano intermedio (83) al rotor (26), un segundo embrague (89B) de unión entre el órgano intermedio (83) y el órgano de salida (19), siendo dichos embragues (89A, 89B) de tipo húmedo, caracterizado porque comprende un cárter (21) que incluye una primera media cazoleta (65) que soporta a rotación el órgano de entrada (15) y una segunda media cazoleta (67) que soporta a rotación el árbol (13) de la caja, definiendo la primera y la segunda medias cazoletas (65, 67) un alojamiento (69) en el que están montados coaxial y concéntricamente el primero y el segundo embragues (89A, 89B) de unión, porque el eje (Y-Y'') de rotación del rotor (26) es distinto del primer eje (X-X''), porque los medios de transmisión (121, 123, 135) unen a rotación el rotor (26) y el órgano intermedio (83) y porque comprende, además, medios (201, 203, 205) de mando hidráulico selectivo y de lubricación/refrigeración de dichos primero y segundo embragues (89A, 89B).

Description

Elemento de transmisión para una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo.
El presente invento se refiere a un elemento de transmisión para una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo, en particular para vehículos automóviles.
Por cadena de tracción híbrida paralela se entiende una cadena de tracción que proporcione a un árbol de las ruedas una energía mecánica a partir de, al menos, un motor de tipo "irreversible" (en general, un motor térmico) y de, al menos, un motor de tipo "reversible" (en general, un motor eléctrico). En este tipo de cadena, el nudo de energía que proviene de ambos motores es de naturaleza mecánica.
Se sabe que tales cadenas de tracción (FR 2 814 121) comprenden un motor térmico, un elemento de transmisión y una caja de velocidades, cuya entrada está conectada a un elemento de transmisión y cuya salida está conectada a un árbol de ruedas.
El elemento de transmisión comprende, además, un motor eléctrico así como un primer embrague de conexión entre el motor térmico y el motor eléctrico, y un segundo embrague de conexión entre el motor eléctrico y la caja de velocidades. El primero y el segundo embragues son de tipo húmedo.
Tales cadenas de tracción híbrida, según el preámbulo de la reivindicación 1, no tienen un comportamiento enteramente satisfactorio.
En efecto, el elemento de transmisión que integra el motor eléctrico y los dos embragues de conexión, respectivamente, al motor térmico y a la caja de velocidades, no está previsto para poder ser intercambiado fácilmente por un embrague simple, del tipo utilizado en las cadenas de tracción clásicas de motores térmicos. En particular, en el compartimiento del motor debe preverse un espacio consiguiente para el circuito hidráulico de mando de los embragues húmedos y para el circuito hidráulico de refrigeración/lubricación de estos embragues.
Más precisamente, la integración de un elemento de transmisión de esta clase en una cadena de tracción clásica exige el desplazamiento del motor térmico y/o de la caja de velocidades, lo que conlleva la modificación de numerosas piezas del compartimiento del motor.
Habida cuenta del pequeño número de vehículos con propulsión híbrida producto de nuestros días, el coste de estas cadenas de tracción es, por consiguiente, extremadamente elevado con relación al coste de una cadena de tracción de un grupo moto-propulsor de propulsión clásica.
El documento FR 2 782 959 A describe un elemento de transmisión para una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo para vehículos automóviles, comprendiendo dicho elemento un órgano de accionamiento rotativo, destinado a conectarse a un motor térmico, un órgano de salida de movimiento, destinado a conectarse un árbol de entrada de caja de velocidades, una máquina eléctrica que comprende un estator y un rotor, un primer embrague de conexión entre el órgano de entrada y un órgano intermedio rotativo en torno a un primer eje, estando el órgano intermedio unido a rotación al rotor, un segundo embrague de conexión entre el órgano intermedio y el órgano de salida, elemento en el que el eje de rotación del rotor es distinto del primer eje y de los medios de transmisión que unen a rotación el rotor y el órgano intermedio.
El invento tiene, por tanto, por objeto, proponer un elemento de transmisión poco voluminoso, que pueda sustituir a un embrague simple de una cadena de tracción monofuente clásica para formar una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo, sin modificaciones importantes de los otros elementos de la cadena de tracción.
Por tanto, el invento tiene como objeto un elemento de transmisión para una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo, en particular para vehículos automóviles, cuyo elemento comprende un órgano rotativo de entrada destinado a unirse a un motor térmico, un órgano de salida de movimiento, destinado a unirse a un árbol de entrada de una caja de velocidades, una máquina eléctrica que comprende un estator y un rotor, un primer embrague de conexión entre el órgano de entrada y un órgano intermedio que puede girar en torno a un primer eje, estando unido el órgano intermedio a rotación al rotor, un segundo embrague de conexión entre el órgano intermedio y el órgano de salida, siendo dichos embragues de tipo húmedo, caracterizado porque comprende un cárter que comprende una primera media cazoleta que soporta a rotación el órgano de entrada y una segunda media cazoleta que soporta a rotación el árbol de la caja, definiendo las medias cazoletas primera y segunda un alojamiento en el que están montados coaxial y concéntricamente el primero y el segundo embragues de conexión, porque el eje de rotación del rotor es distinto del primer eje, y porque los medios de transmisión unen a rotación el rotor y el órgano intermedio, y porque comprende, además, medios de mando hidráulico selectivo y de lubricación/refrigeración de dichos embragues primero y segundo.
Según otras características del invento, tomadas solas o según todas las combinaciones técnicamente posibles:
- los medios de mando hidráulico selectivo y de lubricación/refrigeración comprenden un primer circuito hidráulico de mando selectivo, y un segundo circuito hidráulico de lubricación/refrigeración, estando dichos circuitos hidráulicos primero y segundo conectados hidráulicamente a una fuente común de fluido a presión;
- dichos circuitos hidráulicos primero y segundo están previstos, al menos en parte, en el órgano intermedio y, al menos en parte, en un distribuidor hidráulico fijo al cárter y que soporta a rotación el órgano intermedio;
- dicho primer circuito hidráulico comprende, para cada embrague, un alojamiento previsto en el órgano intermedio y cerrado por un órgano de accionamiento del embrague, desplazable por efecto de la presión en el citado alojamiento, estando dicho alojamiento conectado hidráulicamente a la fuente de presión por un circuito de alimentación, estando dispuesta una electroválvula en el mencionado circuito de alimentación;
- el primero y el segundo embragues comprenden, cada uno, un órgano de recuperación de la posición abierta de estos embragues, apoyando el órgano de recuperación sobre una cara del órgano de accionamiento del embrague;
- dicho circuito de alimentación comprende una primera parte prevista en el distribuidor hidráulico y una segunda parte prevista en el citado órgano intermedio y que desemboca en la cámara de presión, encontrándose dichas partes primera y segunda en comunicación hidráulica a través del espacio anular comprendido entre el distribuidor y el órgano intermedio;
- el segundo circuito comprende un primer conducto entre la fuente de presión y un primer espacio delimitado por el órgano de entrada, el árbol de la caja, el órgano intermedio y el órgano de salida, estando este primer espacio parcialmente cerrado por el primer embrague, estando dispuesta una electroválvula en el segundo circuito, aguas arriba del primer conducto;
- el citado primer conducto comprende una primera parte prevista en el distribuidor hidráulico y una segunda parte prevista en el árbol de la caja, desembocando la segunda parte en el primer espacio, encontrándose las partes primera y segunda en comunicación hidráulica a través del espacio anular, entre el árbol de la caja y el distribuidor hidráulico;
- el segundo circuito comprende un segundo conducto entre la fuente de presión y un segundo espacio delimitado por el órgano intermedio y el órgano de salida, estando este segundo espacio parcialmente cerrado por el segundo embrague, estando dispuesta una electroválvula en el segundo circuito, aguas arriba del segundo conducto;
- el segundo conducto comprende una primera parte prevista en el distribuidor hidráulico, y una segunda parte prevista en el órgano intermedio, desembocando la segunda parte en el segundo espacio, encontrándose las partes primera y segunda en comunicación hidráulica a través del espacio anular delimitado entre el órgano intermedio y el distribuidor hidráulico;
- el primero y el segundo espacios comunican hidráulicamente por el segundo embrague;
- el primer espacio y el citado alojamiento comunican hidráulicamente por el primer embrague;
- dicha fuente de fluido a presión comprende un generador de presión, un acumulador de presión, un conducto de emisión de fluido unido, por una parte, a dicho generador de presión y, por otra parte, al citado acumulador de presión, y una electroválvula dispuesta entre el acumulador de presión y el conducto de emisión, estando destinada dicha electroválvula a abrir o cerrar, selectivamente, la conexión entre el acumulador y el conducto de emisión;
- el generador comprende una bomba, un depósito de fluido de mando, una válvula anti-retorno, estando dicha bomba conectada aguas arriba al depósito y aguas abajo al conducto de emisión a través de la válvula anti-retorno;
- la fuente de presión comprende un captador de presión que mide la presión del fluido que reina en el conducto de emisión, estando conectado dicho captador de presión a una unidad de mando de la electroválvula, entre el acumulador de presión y el conducto de emisión que pilota dicha electroválvula en función de la presión medida por el citado captador de presión; y
- el conducto de emisión comprende una válvula de seguridad destinada a poner en comunicación dicho conducto de emisión con un circuito de descarga si la presión en el conducto de emisión es superior a un valor de umbral predeterminado.
El invento tiene igualmente por objeto un vehículo automóvil que comprende una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo, comprendiendo dicha cadena de tracción un motor térmico, una caja de velocidades y un elemento de transmisión tal como se ha mencionado en lo que antecede.
El invento se comprenderá mejor a partir de la lectura de la siguiente descripción, dada a título de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la Figura 1 es una vista esquemática en corte axial de un elemento de transmisión según el invento;
- la Figura 2 es una vista de un detalle de la Figura 1; y
- la Figura 3 es una vista esquemática de los circuitos hidráulicos de mando y de lubricación/refrigeración del elemento de transmisión según el invento.
En la Figura 1, se ha representado un elemento de transmisión según el invento, destinado a conectar un cigüeñal 11 de un motor térmico con el árbol de entrada 13 de una caja de velocidades.
Este elemento de transmisión comprende una máquina eléctrica 14, un órgano de entrada 15 que puede girar en torno a un primer eje X-X', un órgano 19 de salida de movimiento, que puede girar en torno a dicho primer eje X-X', y un cárter 21 de embrague.
Por comodidad, en la descripción que sigue, el eje X-X' está orientado desde la entrada hacia la salida.
Las expresiones "aguas arriba", "aguas abajo", "axial" y "radial", se entenderán en relación con esta orientación.
El cigüeñal 11 del motor térmico está provisto de un volante de inercia 22 y está conectado al órgano de entrada 15 mediante un dispositivo amortiguador 23.
El árbol de entrada 13 de la caja de velocidades (denominado "árbol primario" o, en el texto, "árbol de la caja") está montado a rotación alrededor del eje X-X'. En su cara radial exterior comprende una parte acanalada 25 que coopera con el órgano de salida 19.
La máquina eléctrica 14 comprende un rotor 26 y un estator 27. El rotor 26 está dispuesto según un eje Y-Y' paralelo al primer eje X-X', separado de este primer eje X-X' y fuera del cárter 21 de embrague.
Esta máquina eléctrica 14 es de forma alargada según el eje Y-Y', de modo que la longitud de la máquina eléctrica 14, media en la dirección Y-Y' es superior a su diámetro medido en una dirección perpendicular al eje
Y-Y'.
En particular, esta disposición está destinada a optimizar el volumen de los grupos motopropulsores en disposición transversal con relación a la dirección longitudinal del vehículo.
Como se ilustra en la Figura 2, el órgano de entrada 15 tiene forma de disco que se extiende perpendicularmente al eje X-X'. Está atravesado por un ánima 33 central, de eje X-X'. Comprende una primera y una segunda coronas de aguas arriba, 35 y 37, en la cara de aguas arriba, y una corona 39 de aguas abajo, en la cara de aguas abajo, que se extienden en direcciones paralelas al eje X-X'.
El extremo de aguas arriba del árbol 13 de la caja está posicionado en el ánima central 33. La primera corona de aguas arriba, 35, delimita circunferencialmente este ánima 33. La cara radial interna de esta primera corona de aguas arriba está provista de un alojamiento circunferencial 41.
El órgano de entrada 15 está montado para girar libremente en torno al eje X-X' en el árbol 13 de la caja por medio de un cojinete 43 cuyo anillo externo está apoyado en el alojamiento circunferencial 41 y cuyo anillo interno apoya en el árbol 13 de la caja.
Una cubierta de estanqueidad 45 está fijada sobre la cara radial externa de la primera corona circunferencial 35 para cerrar el ánima 33 aguas arriba.
La segunda corona 37 de aguas arriba comprende una cara radial interna 47 acanalada, que coopera con acanaladuras de una superficie externa enfrentada del dispositivo amortiguador 23, fijada al volante de inercia 22 que equipa al cigüeñal 11.
El órgano de salida 19 tiene forma de disco y se extiende perpendicularmente al eje X-X'. Comprende, en su cara de aguas bajo, una corona externa de aguas abajo 61 y una corona interna de aguas abajo 63, que se extienden en direcciones paralelas al eje X-X'.
Esta corona interna 63 de aguas abajo está provista, en su cara radial interna, de acanaladuras que cooperan con la parte acanalada 25 del árbol 13 de la caja, como se ha descrito en lo que antecede.
Haciendo referencia a la Figura 1, el cárter 21 de embrague está constituido esencialmente por una primer media cazoleta 65 y una segunda media cazoleta 67, montadas por medios de fijación (no representados) repartidos por la periferia del cárter 21. Las dos medias cazoletas 65 y 67 del cárter definen, interiormente, un alojamiento
69.
La primera media cazoleta 65 está atravesada por un ánima central 71 de eje X-X'. Haciendo referencia a la Figura 2, las coronas primera y segunda, 35 y 37, de aguas arriba, del órgano de entrada 15, así como el extremo de aguas arriba del árbol 13 de la caja, están dispuestos sobresaliendo en este ánima 71.
Además, una junta de estanqueidad 73 está montada apoyada, por una parte, sobre la cara externa de la segunda corona 37 de aguas arriba del órgano de entrada 15 y, por otra parte, en un alojamiento circunferencial 75 de la primera media cazoleta 65.
Haciendo referencia a la Figura 1, la segunda media cazoleta 67 está atravesada por un ánima 77 de eje X-X', en la que está montado a rotación el árbol 13 de la caja de manera que pueda girar en torno al eje X-X' mediante un cojinete 79.
La segunda media cazoleta está provista, además, de una vaina 81 atravesada por un ánima de eje Y-Y'.
El alojamiento 69 definido por las dos medias cazoletas 65 y 67 contiene un órgano intermedio 83, un órgano 85 de acoplamiento al rotor 26 de la máquina eléctrica 14, un distribuidor hidráulico 87, un primer embrague 89A, entre el órgano de entrada 15 y el órgano intermedio 83 y un segundo embrague 89B, entre el órgano intermedio 83 y el órgano de salida 19.
El órgano intermedio 83 está formado, esencialmente, por un cubo. Como se ilustra en la Figura 2, la cara de aguas arriba de este órgano 83 comprende, en sucesión en dirección radial hacia el exterior desde el eje X-X', una corona externa 91 de aguas arriba, una corona interna 93 de aguas arriba y una corona de apoyo 95, que se extienden paralelamente a la dirección axial, hacia aguas arriba.
La corona de apoyo 95 reposa sobre el distribuidor hidráulico 87 por medio de dos cojinetes lisos 97. Así, el órgano intermedio 83 está montado a rotación en torno al eje X-X' con relación al distribuidor hidráulico 87.
Este órgano 83 comprende, además, un primer alojamiento 99 de pistón que se extiende radialmente entre la corona externa 91 y la corona interna 93, y un segundo alojamiento 101 de pistón que se extiende radialmente entre la corona interna 93 y la corona de apoyo 95.
El órgano intermedio 83 comprende, además, en su cara radial externa, una rueda dentada 121 tangente, de unión con el órgano de acoplamiento 85.
El órgano de acoplamiento 85 (Figura 1) comprende una rueda dentada 123 montada a rotación en torno al eje Y-Y' mediante cojinetes 124 apoyados sobre las caras radiales externas de la vaina 81.
El órgano de acoplamiento 85 comprende, además, un árbol de salida 127 montado solidario de la rueda dentada 123. Una junta de estanqueidad 129 está dispuesta entre este árbol de salida 127 y la vaina 81. El árbol de salida 127 comprende, además, una parte 130 de aguas arriba por fuera de la vaina 81.
La superficie radial externa de la parte 130 de aguas arriba del árbol de salida 127 comprende una zona acanalada.
Esta zona acanalada coopera con un alojamiento acanalado 133 axial en el rotor 26, de modo que el rotor 26 y el órgano de acoplamiento 85 sean solidarios a rotación.
Además, los dientes de la rueda dentada 123 tangente del órgano de acoplamiento 85 y de la rueda dentada 121 del órgano intermedio 83, están en el mismo plano de rotación, perpendicular a los ejes X-X' e Y-Y'.
Una cadena 135 de tipo "Morse", una primera parte de la cual coopera con la rueda dentada 123 del órgano de acoplamiento 85 y una segunda parte de la cual coopera con la rueda dentada 121 tangente del órgano intermedio 83, une estos órganos a rotación.
El distribuidor hidráulico 87 está constituido por un manguito que se extiende axialmente según el eje X-X'. La base de aguas abajo de este manguito está calada entre la segunda media cazoleta 67 del cárter 21 y el árbol 13 de la caja. Una doble junta de estanqueidad 131 está dispuesta entre este manguito y el árbol 13 de la caja.
Este manguito está fijado, además, sobre la segunda media cazoleta 67 mediante tornillos 133.
Como se ilustra en la Figura 2, el primer embrague 89A está constituido por una primera serie de discos 151A unidos a rotación a la corona 39 de aguas abajo del órgano de entrada 15 mediante acanaladuras axiales, y por una segunda serie de discos 153A unidos a rotación a la corona externa 91 de aguas arriba del órgano intermedio 83 mediante acanaladuras axiales. Comprende, además, un primer pistón 155A y un elemento elástico 157A.
Los primeros, 151A, y los segundos, 153A, discos están intercalados de forma alternada y son axialmente desplazables, respectivamente, sobre la corona 39 de aguas abajo del órgano de entrada 15 y sobre la corona externa 91 del órgano intermedio 83.
Un tope 159A de aguas arriba, solidario de la corona externa 91 del órgano intermedio 83 limita el desplazamiento axial de los primeros y de los segundos discos, 151A y 153A, hacia aguas arriba.
El primer pistón 155A tiene una primera superficie de apoyo sobre la segunda serie de discos 153A y una segunda superficie de apoyo, frente al fondo del primer alojamiento 99. El primer pistón 155A cierra el primer alojamiento 99 de manera estanca.
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El elemento elástico 157A apoya, por una parte, sobre una superficie de pistón opuesta a la segunda superficie y, por otra parte, sobre un soporte 161A solidario de la corona interna 93 del órgano intermedio 83.
En reposo, el elemento elástico 157A, constituido, por ejemplo, por un resorte helicoidal o un diafragma o una arandela elástica, mantiene a la segunda superficie de apoyo del primer pistón 155A en contacto con el fondo del alojamiento 99. El primer embrague 89A está, por tanto, en posición abierta, es decir, en posición desaplicada.
Este embrague 89A es de tipo "húmedo". El primer pistón 155A es desplazable a deslizamiento en dirección axial hacia aguas arriba cuando el fluido de mando que desemboca en el primer alojamiento 99 ejerce una presión hidráulica sobre el pistón 155A.
Este desplazamiento permite apretar de manera solidaria los primeros y los segundos discos, 151A y 153A, entre la primera superficie del primer pistón 155A y el tope 159A para que el primer embrague 89A se encuentre en posición cerrada, es decir, en posición aplicada.
La constitución y el funcionamiento del segundo embrague 89B son idénticos a los del primer embrague 89A.
Comprende las primera y segunda series de discos, 151B y 153B solidarios en rotación mediante acanaladuras, respectivamente, con la corona 61 de aguas abajo del órgano de salida 19 y con la corona interna 93 del órgano intermedio 83.
Comprende, asimismo, un tope 159B, un segundo pistón 155B que tiene una primera superficie de contacto con los segundos discos 153B y una segunda superficie de contacto frente al fondo del segundo alojamiento 101, y un elemento elástico 157B.
El segundo pistón 155B cierra el segundo alojamiento 101 de manera estanca.
El elemento elástico 157B apoya, por una parte, sobre una superficie del segundo pistón 155B en oposición a su segunda superficie y, por otra parte, sobre un soporte 161B solidario de la corona de apoyo 95 del órgano intermedio 83.
Como para el primer embrague 89A, el elemento elástico 157B mantiene, en reposo, la segunda superficie del pistón 155B en contacto con el fondo del alojamiento 101 y, en consecuencia, separados a los primeros y los segundos discos 151B y 153B. El segundo embrague 89B se encuentra, por tanto, normalmente, en posición abierta, es decir, normalmente se encuentra en posición desaplicada.
Además, el segundo embrague 89B es de tipo "húmedo". El segundo pistón 155B es desplazable axialmente hacia aguas arriba bajo el efecto de la presión del fluido que desemboca en el segundo alojamiento 101, para que el segundo embrague 89B adopte la posición cerrada, es decir, esté aplicado.
El primero y el segundo embragues 89A y 89B están motados coaxial y concéntricamente, de forma que el volumen ocupado por el conjunto de la transmisión según el eje X-X', es mínimo. Este volumen es inferior o sensiblemente igual al que ocupa un elemento de embrague clásico de vehículo con una sola fuente de propulsión.
Además, el órgano de acoplamiento 85 y el órgano intermedio 83 están dispuestos en un mismo plano perpendicular al eje X-X' para reducir al mínimo el volumen que ocupa el elemento de transmisión según el eje X-X'.
Además, el primer embrague 89A está dispuesto radialmente al exterior del segundo embrague 89B.
Como se ilustra en la Figura 3, el primero y el segundo embragues están mandados selectivamente, lubricados y refrigerados por un fluido a presión que circula a través de un primer circuito hidráulico 201 de mando y un segundo circuito hidráulico 203 de lubricación/refrigeración, a partir de una fuente 205 de fluido a presión, común a estos dos circuitos 201 y 203.
Esta fuente 205 de fluido a presión comprende un generador de presión 207, un acumulador de presión 209, un conducto 211 de emisión de fluido a presión, y un circuito de descarga 213.
El generador de presión 207 está constituido por una bomba 215 cuya entrada está unida hidráulicamente a un depósito 217 de fluido. Un elemento de filtración 219 (indicado por un "tamiz") está interpuesto entre el depósito 217 y la bomba 215.
La salida de la bomba 215 está unida, por una parte, al acumulador de presión 209 y, por otra parte, al conducto de emisión 21. Esta salida está provista de una válvula anti-retorno 221 que evita que el fluido a presión vuelva a introducirse en la bomba 215. En el ejemplo representado en la Figura 3, la presión del fluido en la salida de la bomba 215 es, sensiblemente, de 40 bar, para un caudal de 1,4 litro por minuto. En este ejemplo, los embragues están dimensionados para transmitir un par máximo de 270 N.m.
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El acumulador 209 de presión comprende un depósito de fluido 223 y una electroválvula 225 de unión con el generador de presión 207 y el conducto de emisión 211. Esta electroválvula 225 tiene tres modos de funcionamiento.
En un modo receptor, el fluido a presión circula desde el generador de presión 207 hacia el depósito 223 para recargar el depósito 223 con fluido a presión. En un modo emisor, el fluido a presión circula entre el depósito 223 y el conducto de emisión 211 para distribuir el fluido a presión a los circuitos hidráulicos 201 y 203. Finalmente, en un modo neutro, el depósito 223 está aislado del conducto de emisión 211.
El conducto de emisión 211 está provisto de un captador de presión 227. Este captador 227 está conectado eléctricamente a una unidad de mando 229 de la electroválvula 225 del acumulador de presión 209. Cuando la presión medida por el captador 227 disminuye por debajo de un valor predeterminado, la unidad 229 de mando activa la electroválvula 225 para alimentar el conducto de emisión 211 con fluido a presión a partir del acumulador 209.
Además, la unidad de mando 229 está conectada eléctricamente al motor de la bomba 215 para accionar esta bomba 215 en función de la presión medida por el captador 227. Así, cuando la presión en el conducto 211 desciende por debajo de un valor de umbral, la bomba 215 es accionada y la electroválvula 225 es abierta para recargar el acumulador de presión 209 con fluido a presión.
Además, el conducto de emisión 211 está unido hidráulicamente al circuito de descarga 213. Ese circuito de descarga 213 comprende una válvula de seguridad 231 cuya entrada está unida al conducto de emisión 211 y cuya salida está unida al depósito 217. Más allá de un valor de tara predeterminado (43 bar en el ejemplo ilustrado en las Figuras), esta válvula 231 es abierta y el fluido a presión circula desde el conducto de emisión 211 hasta el depósito 217, para disminuir la presión en este conducto 211 y en el primero y en el segundo circuitos hidráulicos, 201 y 203.
El primer circuito hidráulico de mando 201 está unido hidráulicamente al conducto de emisión 211. Comprende los circuitos de alimentación primero y segundo 241A y 241B de fluido a presión, respectivamente, del primero y del segundo alojamientos 99 y 101 del órgano intermedio 83.
El primer circuito de alimentación 241A comprende una electroválvula de mando 243A unida hidráulicamente al conducto de emisión 211, un primer canal 245A previsto en dirección radial en el distribuidor hidráulico 87 y un segundo canal 247A previsto en dirección radial en el órgano intermedio 83.
El primer canal 245 comprende un orificio de entrada unido a la salida de la electroválvula de mando 243A y un orificio de salida que desemboca en el espacio anular comprendido entre el distribuidor hidráulico 87 y el órgano intermedio 83 (Figura 2).
El segundo canal 247A comprende un orificio de entrada en la cara radial interna de la corona de apoyo 95, frente al orificio de salida del primer canal 245A, y un orificio de salida que desemboca en el primer alojamiento 99 de pistón.
La electroválvula 243A está pilotada por la unidad de mando 229 para controlar la presión en el alojamiento 99 del pistón, en un continuo de valores en una gama predeterminada (por ejemplo, de 0 a 11 bar).
Así, es posible pilotar el primer embrague 89A para obtener un apriete progresivo de los discos 151A y 153A.
Haciendo referencia a la Figura 3, el segundo circuito de alimentación 241B comprende una electroválvula de mando 243B unida hidráulicamente al conducto de emisión 211, un tercer canal 245B previsto en dirección radial en el distribuidor hidráulico 87 y un cuarto canal 247B previsto en dirección radial en el órgano intermedio 83.
El tercer canal 245B comprende un orificio de entrada unido a la salida de la electroválvula de mando 243B y un orificio de salida que desemboca en el espacio anular entre el distribuidor hidráulico 87 y el órgano intermedio 83 (Figura 2). El tercer canal 245B está radialmente desplazado con respecto al primer canal 245A.
El cuarto canal 247B comprende un orificio de entrada en la cara radial interna de la corona de apoyo 95, frente al orificio de salida del tercer canal y un orificio de salida que desemboca en el segundo alojamiento 101 de pistón.
La electroválvula 243B está pilotada por la unidad de mando 229 para controlar la presión en el alojamiento 99 de pistón en un continuo de valores comprendidos en una gama predeterminada (por ejemplo, de 0 a 11 bar).
Así, es posible pilotar el segundo embrague 89B para conseguir un apriete progresivo de los discos 151B y 153B.
Haciendo referencia a la Figura 3, el circuito de lubricación/refrigeración 203 comprende una electroválvula de mando 261 conectada hidráulicamente al conducto de emisión 211. Esta electroválvula 261 es del tipo "todo o nada", es decir, tiene dos modos de funcionamiento, abierta o cerrada. Este circuito 203 comprende, además, un primer conducto 263C y un segundo conducto 263D.
Una válvula de seguridad 264 está interpuesta entre el conducto de emisión 211 y la electroválvula 261. Esta válvula 264 permite evitar, en el momento de la apertura de la electroválvula 261, la caída de presión en el conducto de emisión 211 y, por tanto, la apertura inopinada de uno u otro de los dos embragues 89A, 89B, inicialmente cerrados, debido a la puesta a presión de los alojamientos 99, 101 a partir del conducto de emisión 211.
El primer conducto 263C comprende un quinto canal radial 265C Este quinto canal 265C está previsto en el distribuidor 87. Conecta hidráulicamente la salida de la electroválvula 261 con un orificio de salida radial que desemboca en el espacio anular comprendido entre el distribuidor hidráulico 87 y el árbol 13 de la caja (Figura 1).
El primer conducto comprende, además, un sexto canal 267C interno, de eje X-X'. Este sexto canal 267C está previsto en el árbol 13 de la caja. Comprende un orificio de alimentación radial en su cara radial exterior, frente al orificio de salida radial del quinto canal 265C y un orificio 269C axial en la cara axial aguas arriba de este árbol 13 (Figura 2).
Además, haciendo referencia a la Figura 3, el segundo conducto 263D comprende un séptimo canal 265D axial. Este canal 265D está previsto en el distribuidor hidráulico 87 en una dirección paralela al eje X-X'. Conecta hidráulicamente el quinto canal 265C con un orificio de salida radial en el espacio anular comprendido entre el distribuidor hidráulico 87 y el órgano intermedio 83 (Figura 2).
Este segundo conducto 263D comprende, además, un octavo canal 267D radial, interno. Este canal 267D está previsto en el órgano intermedio 83. Comprende un orificio de alimentación radial en la cara radial interna de la corona de apoyo 95 frente al orificio de salida radial del séptimo canal axial 265D del distribuidor 87. Comprende, además, un orificio de salida en la cara radial exterior de la corona de apoyo 95. Este orificio de salida 269D está axialmente desplazado hacia aguas arriba con respecto al segundo alojamiento 101 de pistón.
Cuando debe efectuarse un ciclo de refrigeración y de lubricación de los embragues 89A, 89B, la unidad de mando 229 pilota la bomba 215 y abre la electroválvula 261.
La lubricación y la refrigeración del primer embrague 89A están garantizadas por la circulación de fluido desde el conducto de emisión 211 a través de, sucesivamente, la válvula 264 si la presión en dicho conducto de emisión 211 es superior a un valor de tara predeterminado de la válvula 264 (38 bar en el ejemplo ilustrado en las Figuras), la electroválvula 261 en situación abierta, el quinto canal 265C, el sexto canal 267C, el orificio axial 269C del árbol 13 de la caja, por el cojinete 43, hasta el primer espacio 271C formado entre el órgano de entrada 15 y el órgano de salida 19, el órgano intermedio 83 y el primer pistón 155A y, finalmente, a través de los discos 151A y 153A del primer embrague 89A.
La lubricación y la refrigeración del segundo embrague 89B están garantizadas por la circulación de fluido desde el conducto de emisión 211 a través de, sucesivamente, la válvula 264 si la presión en dicho conducto de emisión 211 es superior a un valor de tara predeterminado de la válvula 264 (38 bar en el ejemplo ilustrado en las Figuras), la electroválvula 261 en situación abierta, el séptimo canal 265D, el octavo canal 267D, el orificio de salida 269D, hasta el segundo espacio 271D delimitado por la corona de apoyo 95 del órgano intermedio 83, el segundo pistón 155B y el órgano de salida 19 y, finalmente, a través de los discos 151B y 153B del segundo embrague 89B.
Además, el espacio 271D está en comunicación hidráulica con el espacio 271C por el segundo embrague 89B.
Por otra parte, las dos medias cazoletas 65 y 67 del cárter, la cubierta de estanqueidad 45, el órgano de entrada 15, el órgano de acoplamiento 85 y el árbol 13 de la caja, definen un alojamiento estanco 69 para el fluido de refrigeración y de lubricación.
La lubricación y la refrigeración de los medios de transmisión constituidos por la rueda dentada 123 del órgano de acoplamiento 85, la cadena Morse 135 y la rueda dentada 121 del órgano intermedio 83, están garantizadas por la aspersión del fluido de lubricación y de refrigeración que sale del primer espacio 271C a través de los discos primero y segundo 151A y 153A del primer embrague 89A.
Se describirá ahora, a modo de ejemplo, el funcionamiento del elemento de transmisión según el invento durante el arranque de un vehículo automóvil según el invento.
En un primer momento, el vehículo puede iniciar su marcha con ayuda de la máquina eléctrica 14.
La electroválvula 243B es accionada para alimentar con fluido a presión el segundo circuito de alimentación 241B. Haciendo referencia a la Figura 2, la presión de fluido aumenta en el tercer canal 245B del distribuidor hidráulico 87, después en el cuarto canal 247B del órgano intermedio 83 y, a continuación, en el segundo alojamiento 101 del segundo pistón 155B.
Bajo el efecto de este aumento de presión, se aplica una fuerza sobre la segunda superficie del segundo pistón 155B. Esta fuerza es superior a la fuerza de recuperación del elemento elástico 157B y el segundo pistón es desplazado axialmente hacia aguas arriba. Los primeros y los segundos discos 151B y 153B del segundo embrague 89B son solidarizados progresivamente a consecuencia de la presión en el alojamiento 101 controlada por la unidad de mando 229. Así, el segundo embrague 89B es cerrado o aplicado progresivamente.
Al estator 27 se le aplica una alimentación eléctrica y éste arrastra a rotación al rotor 26 y, en consecuencia, al órgano de acoplamiento 85. Este movimiento de rotación es transmitido al órgano intermedio 83 mediante la cadena Morse 135.
Al cerrarse el segundo embrague 89B, el movimiento de rotación del órgano intermedio 83 es transmitido al órgano de salida 19. Este órgano de salida 19 arrastra en rotación, en torno al eje X-X', al árbol 13 de la caja y, en consecuencia, si está engranada una relación de la caja de velocidades, a las ruedas del vehículo.
Cuando el vehículo alcanza una velocidad predeterminada, se puede poner en marcha el motor térmico con ayuda de la máquina eléctrica.
La electroválvula 243A es accionada entonces para alimentar fluido a presión al primer circuito de alimentación 241A. Haciendo referencia a la Figura 2, la presión de fluido aumenta en el primer canal 245A del distribuidor hidráulico 87, luego en el segundo canal 247A del órgano intermedio 83 y, a continuación, en el primer alojamiento 99 del primer pistón 155A.
Bajo el efecto de este aumento de presión, se aplica una fuerza sobre la segundo superficie del primer pistón 155A, Esta fuerza es superior a la fuerza de recuperación del elemento elástico 157A. El primer pistón 155A es desplazado entonces axialmente hacia aguas arriba.
A continuación, los primeros y los segundos discos 151A y 153A son apretados progresivamente de acuerdo con la presión en el alojamiento 99 controlada por la unidad de mando externa 229 entre la primera superficie del primer pistón 155A y el tope 159A. Así, el primer embrague 89A es cerrado o aplicado progresivamente.
Al estar siempre alimentada la máquina eléctrica 14, el movimiento de rotación del órgano intermedio 83 es transmitido al órgano de entrada 15 por el primer embrague 89A.
El órgano de entrada 15 arrastra en rotación el dispositivo amortiguador 23, el volante de inercia 22 y, por tanto, el cigüeñal 11 del motor térmico.
Cuando el motor alcanza un régimen suficiente, se inician la inyección y la combustión del carburante en los pistones.
En este instante, puede cortarse la alimentación eléctrica a la máquina 14. El movimiento de rotación del órgano intermedio 83 es transmitido al órgano de acoplamiento 85 por la cadena Morse 135. Esta rotación del órgano de acoplamiento arrastra en rotación al rotor 26 para una posible producción de energía eléctrica, que es recogida en los terminales del estator 27.
Durante todas estas operaciones, la lubricación y la refrigeración de los embragues primero y segundo, 89A y 89B, así como del órgano intermedio 83, de la cadena Morse 135 y del órgano de acoplamiento 85, está garantizada por la circulación de un fluido de lubricación y de refrigeración a través de la electroválvula 261 y el primero y el segundo conductos 263C y 263D, como se ha descrito en lo que antecede.
Además, el órgano de entrada 15, el primero y el segundo embragues 89A y 89B, el órgano intermedio 83, el distribuido hidráulico 87 y el órgano de salida 19, forman parte de un módulo dispuesto como una unidad en el alojamiento 69 del cárter del embrague 21. Este cárter 21 puede adaptarse fácilmente en una cadena de transmisión de vehículo con una sola fuente de propulsión.
Como variante, los embragues 89A y 89B pueden estar, ambos, normalmente, cerrados, es decir, normalmente aplicados, o uno normalmente cerrado y el otro normalmente abierto.
Gracias al invento que se acaba de describir, es posible disponer de un elemento de transmisión particularmente compacto. Este elemento permite instalar una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo en un vehículo con una transmisión de configuración clásica, y a la inversa, sin modificaciones importantes de los otros elementos de la cadena de tracción, en particular del motor térmico y de la caja de velocidades, que conservan el mismo emplazamiento.
Gracias a la fuente de presión común de los circuitos de mando hidráulico y de lubricación/refrigeración del elemento de transmisión, es posible reducir al mínimo el volumen que ocupa este elemento.
En el elemento de transmisión según el invento, el mando de cada uno de los embragues en posición cerrada, está garantizado por la presión del fluido que actúa sobre el órgano de accionamiento correspondiente y la recuperación de cada uno de dichos embragues es efectuada por el órgano de recuperación que actúa, igualmente, sobre este órgano de accionamiento, permitiendo así evitar la utilización de piezas de mando intermedias.

Claims (17)

1. Elemento de transmisión para una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo, en particular para vehículos automóviles, cuyo elemento comprende un órgano de entrada (15) rotativo, destinado a conectarse un motor térmico (11), un órgano de salida (19) de movimiento, destinado a conectarse un árbol (13) de entrada de una caja de velocidades, una máquina eléctrica (14) que comprende un estator (27) y un rotor (26), un primer embrague (89A) de unión entre el órgano de entrada (15) y un órgano intermedio (83) rotativo en torno a un primer eje (X-X'), estando unido a rotación el órgano intermedio (83) al rotor (26), un segundo embrague (89B) de unión entre el órgano intermedio (83) y el órgano de salida (19), siendo dichos embragues (89A, 89B) de tipo húmedo, caracterizado porque comprende un cárter (21) que incluye una primera media cazoleta (65) que soporta a rotación el órgano de entrada (15) y una segunda media cazoleta (67) que soporta a rotación el árbol (13) de la caja, definiendo la primera y la segunda medias cazoletas (65, 67) un alojamiento (69) en el que están montados coaxial y concéntricamente el primero y el segundo embragues (89A, 89B) de unión, porque el eje (Y-Y') de rotación del rotor (26) es distinto del primer eje (X-X'), porque los medios de transmisión (121, 123, 135) unen a rotación el rotor (26) y el órgano intermedio (83) y porque comprende, además, medios (201, 203, 205) de mando hidráulico selectivo y de lubricación/refrigeración de dichos primero y segundo embragues (89A, 89B).
2. Elemento de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (201, 203, 205) de mando hidráulico selectivo y de lubricación/refrigeración, comprenden un primer circuito hidráulico (201) de mando selectivo y un segundo circuito hidráulico (203) de lubricación/refrigeración, estando unidos dichos circuitos hidráulicos primero y segundo, hidráulicamente, a una fuente común (205) de fluido a presión.
3. Elemento de transmisión según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos circuitos hidráulicos primero y segundo (201, 203) están previstos, al menos en parte, en el órgano intermedio (83) y, al menos en parte, en un distribuidor hidráulico (87) fijado al cárter (21) y que soporta a rotación el órgano intermedio (83).
4. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque dicho primer circuito (201) comprende, para cada embrague (89A, 89B), un alojamiento (99, 101) previsto en el órgano intermedio (83) y cerrado por un órgano (155A, 155B) de accionamiento del embrague, desplazable bajo el efecto de la presión en el citado alojamiento (99, 101), estando dicho alojamiento (99, 10) unido hidráulicamente a la fuente de presión mediante un circuito de alimentación (241A, 241B), estando dispuesta una electroválvula (243A, 243B) en el mencionado circuito de alimentación (241A, 241B).
5. Elemento de transmisión según la reivindicación 4, caracterizado porque el primero y el segundo embragues (89A, 89B) comprenden, cada uno, un órgano de recuperación (157A, 157B), apoyando el órgano de recuperación (157A, 157B), en la posición abierta de estos embragues (89A, 89B), sobre una cara del órgano de accionamiento (155A, 155B) del embrague (89A, 89B).
6. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque dicho circuito de alimentación (241A, 241B) comprende una primera parte (245A, 245B) prevista en el distribuidor hidráulico (87) y una segunda parte (247A, 247B) prevista en el citado órgano intermedio (83) y que desemboca en la cámara de presión (99, 101), estando dichas partes primera y segunda (245A, 245B, 247A, 247B) en comunicación hidráulica a través del espacio anular existente entre dicho distribuidor (87) y el órgano intermedio (83).
7. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el segundo circuito (203) comprende un primer conducto (263C) entre la fuente de presión (205) y un primer espacio (271C) delimitado por el órgano de entrada (15), el árbol (13) de la caja, el órgano intermedio (83) y el órgano de salida (19), estando cerrado este primer espacio (271C), parcialmente, por el primer embrague (89A), estando dispuesta una electroválvula (261) en el segundo circuito (203), aguas arriba del primer conducto (263C).
8. Elemento de transmisión según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho primer conducto (263C) comprende una primera parte (265C) prevista en el distribuidor hidráulico (87), y una segunda parte (267C) prevista en el árbol (13) de la caja, desembocando la segunda parte (267C) en el primer espacio (271C), estando la primera y la segunda partes (265C, 267C) en comunicación hidráulica a través del espacio anular comprendido entre el árbol (13) de la caja y el distribuidor hidráulico (87).
9. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 7 a 8, caracterizado porque el segundo circuito (203) comprende un segundo conducto (263D) entre la fuente de presión (205) y un segundo espacio (271D) delimitado por el órgano intermedio (83) y el órgano de salida (19), estando cerrado este segundo espacio (271D), parcialmente, por el segundo embrague (89B), estando dispuesta una electroválvula (261) en el segundo circuito (203), aguas arriba del segundo conducto (263D).
10. Elemento de transmisión según la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo conducto (263D) comprende una primera parte (265D) prevista en el distribuidor hidráulico (87), y una segunda parte (267D) prevista en el órgano intermedio (83), desembocando la segunda parte (267D) en el segundo espacio (271D), estando las partes primera y segunda (265D, 267D) en comunicación hidráulica a través del espacio anular comprendido entre el órgano intermedio (83) y el distribuidor hidráulico (87).
11. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado porque el primero y el segundo espacios (271C, 271D) se comunican hidráulicamente por el segundo embrague (89B).
12. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el primer espacio (271C) y el citado alojamiento (69) se comunican hidráulicamente por el primer embrague (89A).
13. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 2 a 12, caracterizado porque dicha fuente (205) de fluido a presión comprende un generador (207) de presión, un acumulador de presión (209), un conducto (211) de emisión de fluido, conectado, por una parte, a dicho generador de presión (207) y, por otra parte, al citado acumulador de presión (209), y una electroválvula (225) dispuesta entre el acumulador de presión (209) y el conducto (211) de emisión, estando destinada la citada electroválvula (225) a abrir o cerrar, selectivamente, la conexión entre el acumulador (209) y el conducto de emisión (211).
14. Elemento de transmisión según la reivindicación 13, caracterizado porque el generador (207) comprende una bomba (215), un depósito (217) de fluido de mando, una válvula anti-retorno (221), estando conectada dicha bomba (215) aguas arriba con el depósito (217) y aguas abajo con el conducto de emisión (211) a través de la válvula anti-retorno (221).
15. Elemento de transmisión según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque la fuente (205) de presión comprende un captador de presión (227) que mide la presión de fluido reinante en el conducto de emisión (211), estando conectado el citado captador de presión a una unidad de mando (229) de la electroválvula (225) entre el acumulador de presión (209) y el conducto de emisión (211) que pilota dicha electroválvula (225) en función de la presión medida por el mencionado captador de presión (227).
16. Elemento de transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque el conducto de emisión (211) comprende una válvula de seguridad (231) destinada a poner en comunicación dicho conducto de emisión (211) con un circuito de descarga (213) si la presión en el conducto de emisión (211) supera un valor de umbral predeterminado.
17. Vehículo automóvil que comprende una cadena de tracción de tipo híbrido paralelo, comprendiendo dicha cadena de tracción un motor térmico, una caja de velocidades y un elemento de transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que conecta el motor térmico a la caja de velocidades.
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