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'.
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.
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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