ES2321275T3 - Aparato de combinacion de potencia para un vehiculo electrico hibrido. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de transmisión de un vehículo, adaptado para recibir entradas procedentes de fuentes (10, 20) de potencia variable y constante, e impulsar un eje (43s) de salida, que comprende: una disposición de engranaje planetario de combinación, que tiene una pluralidad de miembros y que es acoplable operativamente a un eje (10s) giratorio de dicha fuente (10) de potencia variable, y a un eje (20s) giratorio de dicha fuente (20) de potencia constante; una disposición (10p, 40) de transmisión de par torsor, acoplada a un engranaje (41) planetario central de dicha disposición de engranaje planetario de combinación, y que actúa en respuesta a dicha fuente (10) de potencia variable, y que induce la rotación de dicho eje (43s) de salida de acuerdo con la rotación de dicho eje (10s) de dicha fuente (10) de potencia variable, y un embrague (33) para conectar selectivamente dicha fuente (20) de potencia constante con un portador (30c) de dicha disposición de engranaje planetario de combinación, para establecer un recorrido de impulsión entre la citada fuente (20) de potencia constante y la citada disposición de engranaje planetario de combinación, e inducir la rotación de dicho eje (43s) de salida de acuerdo con la rotación de dicho eje (205) de fuente de potencia constante, que se caracteriza porque: dicho sistema es operativo en un primer modo, tal que dicho eje (43s) de salida es solamente accionable por la citada fuente (10) de potencia variable a través de dicho engranaje planetario central; en un segundo modo, tal que dicho eje (43s) de salida es accionable por la citada fuente (20) de potencia constante a través de dicho portador, y en un tercer modo, tal que dicho eje (43s) de salida es accionable por la combinación de dichas fuentes (10, 20) de potencia variable y constante.
Description
Aparato de combinación de potencia para un
vehículo eléctrico híbrido.
Los vehículos eléctricos híbridos (HEVs)
combinan el motor de combustión interna de un vehículo convencional
con la batería y el motor eléctrico de un vehículo eléctrico. Esto
da como resultado un aumento en el ahorro de combustible frente a
los vehículos convencionales. Esta combinación ofrece también la
extensa gama y el rápido reaprovisionamiento que los usuarios
esperan de un vehículo convencional, con una porción de la energía
y de los beneficios medioambientales de un vehículo eléctrico. Los
beneficios prácticos de los HEVs incluyen una economía de
combustible mejorada y emisiones más bajas en comparación con los
vehículos convencionales. La flexibilidad inherente de los HEVs
permite también su uso en una amplia gama de aplicaciones, desde el
transporte personal hasta el transporte comercial.
Un vehículo eléctrico híbrido paralelo requiere
que esté presente un recorrido de potencia tanto para potencia
constante como variable. Es decir, un vehículo eléctrico híbrido
paralelo utiliza potencia tanto desde una fuente mecánica, tal como
un motor de combustión interna, como desde una fuente eléctrica.
Esto permite que el HEV utilice un motor más pequeño como fuente
mecánica. El tamaño más pequeño del motor y las características
operativas del sistema, proporcionan incluso un mayor rendimiento o
una economía de combustible mejorada con emisiones más bajas. Un
reto importante, sin embargo, en el diseño de los HEVs, ha
consistido en producir un sistema motriz que saque ventaja de la
alta eficacia de los componentes mecánicos y de la versatilidad de
los componentes eléctricos.
Con anterioridad, se han propuesto diversos
tipos de sistemas híbridos paralelos para su utilización en
múltiples aplicaciones, tal como en automóviles. Por ejemplo, se
han utilizado conjuntos de engranajes planetarios en transmisiones
automáticas durante muchos años. Sin embargo, la mayor parte de las
transmisiones automáticas utilizan un doble conjunto de engranaje
planetario, tal como un conjunto Simpson o Ravigneaux. La
transmisión automática típica utiliza solamente una única fuente de
potencia para el vehículo. Un sistema de transmisión para un
vehículo, que contiene las características del preámbulo de la
reivindicación 1, es conocido a partir del documento
EP-805 059. En consecuencia, resulta deseable
proporcionar un sistema motriz que permita que el sistema opere en
su punto de transmisión de potencia más eficiente en el que el
sistema invierta la mayor parte de su tiempo, mientras proporciona
un medio de generación del par torsor requerido para acelerar el
vehículo sin disponer de una transmisión de relación
multi-engranaje. Resulta además deseable
proporcionar un sistema motriz que permita que cada fuente
(mecánica o eléctrica) del sistema opere tanto de forma
independiente como conjuntamente con la otra, para transferir
potencia a un dispositivo de salida.
Un sistema de transmisión de un vehículo,
adaptado para recibir entradas desde fuentes de potencia variables
y constantes, para impulsar un eje de salida, comprende un conjunto
de engranaje planetario que comprende un engranaje planetario
central, una pluralidad de engranajes satélites, y un conjunto
portador que soporta giratoriamente la pluralidad de engranajes
satélites amuñonados con los engranajes planetario central y anular.
Una disposición de transmisión de par torsor se encuentra acoplada
al engranaje planetario central y al eje de la fuente de potencia
variable, para inducir la rotación del engranaje planetario central
de acuerdo con la rotación del eje de suministro de potencia
variable, induciendo con ello la rotación del engranaje anular y
del eje de salida conectados al mismo. El conjunto portador de la
disposición de engranaje planetario es selectivamente conectable a
la fuente de potencia constante a través de un mecanismo de embrague
y freno, para inducir selectivamente la rotación del conjunto
portador de los engranajes planetarios y del engranaje anular, para
inducir con ello la rotación del eje de salida.
Un sistema de transmisión de un vehículo, que
tiene un eje motriz que puede ser accionado continuadamente o a
velocidades variables, y que es operable en un primer modo mecánico,
un segundo modo eléctrico, o un tercer modo de operación combinada,
comprende una disposición de engranaje planetario de combinación que
posee una pluralidad de miembros y que está acoplado operativamente
a un eje giratorio de una fuente de potencia variable, a un eje
giratorio de una fuente de potencia constante, y al eje motriz de
salida. Un mecanismo de freno y embrague es operable en el primer y
el tercer modos, para conectar la fuente de potencia constante con
un miembro de la disposición de engranaje planetario de
combinación, para establecer un recorrido de impulsión en el
conjunto de engranaje planetario de combinación para inducir la
rotación del eje de salida de acuerdo con una dirección de rotación
del eje de la fuente de potencia constante, y en el segundo modo
para trabar el miembro de la disposición de engranaje planetario de
combinación para impedir que la rotación del eje motriz de salida
sea inducida por la fuente de salida constante. Una disposición de
transmisión de par torsor se encuentra acoplada a otro miembro de
la disposición de engranaje planetario de combinación, y actúa en
respuesta a la fuente de potencia variable para inducir la rotación
del eje de salida de acuerdo con una dirección de rotación del eje
de la fuente de potencia variable en el segundo y tercer modos de
operación, y en el primer modo de operación, para producir un par
torsor suficiente para impedir la rotación del otro miembro, para
impedir que la rotación del eje motriz de salida sea inducida por la
fuente de potencia variable. La fuente de potencia variable está
impulsada a una velocidad de sincronización, para permitir que el
sistema de transmisión cambie de modos.
Diversas ventajas de la invención resultarán más
evidentes a partir de la descripción detallada que sigue junto con
los dibujos, los cuales se muestran únicamente a título de ejemplo,
en los que:
La Figura 1 es una representación esquemática de
un aparato de combinación de potencia, de acuerdo con una
realización de la presente invención;
la Figura 2 es una vista en sección transversal,
más detallada, de un aparato de combinación de potencia de acuerdo
con una realización de la presente invención, en la que se utilizan
dos fuentes de potencia variable;
la Figura 3A es una vista superior, esquemática
del aparato de combinación de potencia materializado en una
configuración de camión eléctrico, híbrido, paralelo;
la Figura 3B es una vista esquemática más
detallada del lado de salida de un conjunto de caja de engranajes
de la Figura 3A;
la Figura 3C es una vista esquemática más
detallada del lado de entrada del conjunto de caja de transmisión
colectora de la Figura 3A;
la Figura 4 es una representación gráfica de la
velocidad de rotación de cada componente del sistema de engranaje
planetario a través de los diferentes modos, de acuerdo con un
aspecto de la presente invención;
la Figura 5 es una vista esquemática, en sección
transversal, de una transmisión en línea de un vehículo eléctrico
híbrido paralelo, que incorpora un aparato de combinación de
potencia de acuerdo con una realización alternativa de la presente
invención;
la Figura 6 es una vista esquemática, en sección
transversal, de una transmisión en línea de un vehículo eléctrico
híbrido paralelo, que incorpora un aparato de combinación de
potencia de acuerdo con una segunda realización alternativa de la
presente invención;
la Figura 7 es una vista esquemática, en sección
transversal, de una transmisión en línea de un vehículo eléctrico
híbrido paralelo, que incorpora un aparato de combinación de
potencia de acuerdo con una tercera realización alternativa de la
presente invención;
la Figura 8 es una vista esquemática, en sección
transversal, de una transmisión en línea de un vehículo eléctrico
híbrido paralelo, que incorpora un aparato de combinación de
potencia de acuerdo con una cuarta realización alternativa de la
presente invención;
la Figura 9 es una vista esquemática, en sección
transversal, de una transmisión en línea de un vehículo eléctrico
híbrido paralelo, que incorpora un aparato de combinación de
potencia de acuerdo con una quinta realización alternativa de la
presente invención.
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Según se describe en la presente memoria, el
sistema de transmisión colector de la presente invención, utiliza
un conjunto de engranaje planetario para combinar y transmitir
potencia desde múltiples entradas a través de una única salida. El
conjunto de engranaje está encerrado en una caja que puede admitir
el eje de salida de una o más fuentes de potencia variable, y el
eje de salida procedente de una fuente de potencia constante. La
salida de este sistema está formada por un eje que puede estar
adaptado para impulsar diversas cargas. El sistema en su totalidad
está soportado a través de zócalos de montaje sobre la caja.
Haciendo ahora referencia a los dibujos, en los
que los números de referencia iguales indican partes iguales, y en
particular a la Figura 1, se muestra una ilustración esquemática de
un sistema 100 de transmisión colector de combinación de potencia,
de acuerdo con una realización de la presente invención. Según se
muestra en la Figura 1, el sistema 100 comprende un conjunto de
engranaje planetario que comprende un engranaje 41 planetario
central, un engranaje 43 anular conectado directamente a un eje 43s
de salida, una pluralidad de engranajes 42a, 42b y 42c satélites, y
un conjunto 30c portador que soporta giratoriamente la pluralidad de
engranajes 42a-c satélites amuñonados con el
engranaje 41 planetario central y con el engranaje 43 anular. Una
disposición transmisora de par torsor comprende un engranaje 10p
diferencial y un engranaje 40 principal. El engranaje 40 principal
está acoplado operativamente al engranaje planetario central y al
engranaje 10p diferencial, el cual admite el eje 10s de la fuente
10 de potencia variable como motor eléctrico reversible para inducir
la rotación del engranaje planetario central de acuerdo con la
rotación del eje de suministro de potencia variable. Éste induce, a
su vez, la rotación del engranaje 43 anular, y del eje 43s de salida
acoplado al mismo. El conjunto 30c portador de la disposición de
engranaje planetario, está conectado operativamente al eje 30s del
portador, el cual discurre coaxial con el engranaje 41 planetario
central. El conjunto 30c portador es selectivamente conectable al
eje 20s de una fuente 20 de potencia constante, tal como un motor de
combustión interna, a través del mecanismo 33 de embrague, para
inducir selectivamente la rotación del conjunto portador de los
engranajes planetarios y del engranaje anular, induciendo con ello
la rotación del eje 43s motriz de salida.
Según puede apreciarse por la descripción que
antecede, el sistema de transmisión de la Figura 1 utiliza con
preferencia uno o más motores eléctricos reversibles como su fuente
10 de potencia variable. El motor está conectado directamente a la
caja de cambios y acciona el piñón 10p que engrana con el engranaje
40 principal simple. El engranaje 40 principal está fijado a, y
engrana con, el engranaje 41 planetario central del conjunto
planetario. La fuente 20 de potencia constante tiene, con
preferencia, forma de motor de combustión interna que se mueve a
velocidad constante con realimentación limitada de par torsor. La
fuente 20 de potencia constante está conectada al portador por
medio de un mecanismo 33 de embrague.
La operación del sistema que antecede, es como
sigue. Con el fin de producir potencia a la salida 43s de la
transmisión 100 colectora, se debe proporcionar una potencia de
entrada desde la fuente 20 de potencia constante, la fuente 20 de
potencia variable, o desde ambas. Según se muestra en la Figura 1,
la fuente 20 de potencia constante transmite su potencia a través
de su eje 20s hasta el mecanismo 33 de embrague, el cual comprende
el miembro 33 de embrague convencional y el miembro 32 de freno,
hasta el portador 30c del conjunto planetario. El embrague, que
puede ser un embrague accionado por fluido, y el freno, son
dispositivos de control convencionales de los que se usan con las
transmisiones de potencia. En la Figura 1, la rotación R2 del eje
20s de la fuente 20 de potencia constante, origina la rotación R3
del eje 30s del portador. Esta rotación R3 es transmitida al
portador 30c a través del eje 30s para producir la rotación R8 que
se combina con la rotación R5 del engranaje 41 planetario central
para producir la rotación R7. La potencia es entonces transmitida a
través del engranaje 43 anular conectado directamente al eje 43s de
salida. En una realización preferida, la relación entre estos
componentes (es decir, el portador y el engranaje anular) es una
reducción de aproximadamente 1,3 a 1 en el par torsor.
La fuente 10 de potencia variable transmite su
potencia a través de su eje 10s al engranaje 10p diferencial del
engranaje 40 principal conectado directamente al engranaje 41
planetario central. En la Figura 1, una rotación R1 específica del
eje de la fuente 10 de potencia variable, provoca la rotación R4 del
engranaje 40 principal que es transmitida directamente al engranaje
41 planetario central. Esta rotación provoca que los engranajes
42a-c satélites giren en la dirección R6, originando
así la rotación R7 del engranaje 43 anular. En una realización
preferida, esto da como resultado una reducción de velocidad de
aproximadamente 5:1, y un incremento del par torsor. La potencia de
entrada es transmitida entonces a través de los engranajes
42a-c satélites hasta el engranaje 43 anular
conectado a la salida. Con preferencia, la relación de velocidad
entre el engranaje planetario central y el engranaje anular, es de
aproximadamente 3 a 1.
El sistema de la presente invención puede operar
de tres modos diferentes, de los que el primero utiliza la fuente
de potencia variable para proporcionar la salida de potencia total.
Con el embrague 33 desembragado y con el freno 33 aplicado al
mecanismo de embrague, es posible detener la rotación del eje 30s y
del portador 30c proporcionando una cantidad definida de par torsor
reactivo dependiente de las relaciones de los engranajes en el
conjunto 42a-c satélite y en relación con el par
torsor aplicado por la fuente de potencia variable. La potencia
mueve entonces el engranaje 41 planetario central a través de los
satélites respecto al engranaje 43 anular, el cual está conectado
directamente al eje 43s motriz de salida.
El segundo modo utiliza la fuente 20 de potencia
constante para proporcionar la potencia de salida que impulsa el
eje 43s. Con la fuente 10 de potencia variable produciendo
suficiente par torsor sobre el sistema para detener el engranaje 41
planetario central en cuanto a rotación, el recorrido de potencia
para la fuente 20 de potencia constante está aislado y la potencia
es transmitida a través del mecanismo 33 de embrague hasta el
portador 30c. El portador 30c coopera con el engranaje 41 planetario
central para hacer que la potencia pase a través de los satélites
42a-c hasta el engranaje 43 anular, para impulsar el
eje 43s de salida. De este modo, el embrague está embragado y el
freno desconectado, con el fin de establecer un recorrido de
impulsión para el eje 43s motriz de salida a través del conjunto de
engranaje planetario de combinación.
El tercer modo de operación combina las
contribuciones de potencia procedentes tanto de la fuente 20 de
potencia constante como de la fuente 10 de potencia variable. En
este modo, el embrague 33 está embragado y el freno 32 está
desconectado del mecanismo de embrague/freno. La potencia fluye
entonces desde cada componente según se ha descrito en los dos
modos anteriores hasta que alcanzan el conjunto satélite que divide
las contribuciones de par torsor para cada uno, dependiendo de las
relaciones asignadas. La velocidad de rotación de cada componente
en el sistema de engranaje planetario a través de los diferentes
modos, ha sido ilustrada en la Figura 4.
Una característica ventajosa adicional del
sistema conforme a la presente invención consiste en que la fuente
10 de potencia variable es impulsada hasta un punto de una velocidad
de sincronización cuando la transmisión cambia los modos. Esto
permite que el punto de cambio de modo sea seleccionado de tal
manera que la mayor parte de la potencia sea suministrada por la
fuente 20 de potencia mecánica o de velocidad fija. La fuente de
potencia de velocidad variable, menos eficiente, suministra un
porcentaje más pequeño de la potencia, pero se encuentra aún
disponible para ayudar en situaciones en las que se requiere más
potencia, tal como pasar y subir pendientes a alta velocidad. Esto
permite que el sistema gire en su punto más eficaz de transmisión
de potencia en el que el sistema consume la mayor parte de su
tiempo, y proporciona un medio de generar el par torsor requerido
para acelerar el vehículo sin utilizar una transmisión de relación
multi-engranaje.
En una realización particular, cuando el
vehículo es acelerado a una velocidad predeterminada, por ejemplo a
80,5 km por hora, se libera el freno que mantiene trabado el
portador 30c. Esto permite que los componentes del portador se
pongan a girar a una velocidad que se empareje con la del eje de
salida del motor. Esto se realiza impulsando el (los)
motor(es) eléctrico(s) a una velocidad de
sincronización, para su sincronización con la fuente de potencia
fija. En una realización particular, esto se realiza mediante la
transición del (de los) motor(es) eléctrico(s) desde
una velocidad/rotación dada (por ejemplo, 15000 rpm) hasta una
segunda velocidad/rotación (por ejemplo, -1300 rpm), por ejemplo
para limitar el resbalamiento del embrague. Cuando el (los)
motor(es) alcanza(n) la velocidad de sincronización,
el portador se encuentra a la velocidad operativa del motor. El
engranaje anular se conecta con el eje motriz de salida y con los
ejes a través de un actuador final, de tal modo que el momento del
vehículo se utiliza para hacer girar el engranaje anular, ayudando
con ello a sincronizar la velocidad. Una vez que el (los)
motor(es) de tracción está(n) a la velocidad de
sincronización, el embrague puede ser enclavado para proporcionar
un arrastre directo entre el motor y el eje trasero. El portador,
el engranaje anular y el motor, están enlazados a través del
conjunto de engranajes planetarios, de modo que el conocimiento de
dos de los componentes del sistema permite que se pueda determinar
el tercer componente.
Según se puede comprobar, se producen tres
eventos principales durante la transferencia entre fuentes de
potencia, desde la variable a la mecánica. En primer lugar, el
freno en el mecanismo de embrague/freno entre la fuente de potencia
constante y el conjunto de engranaje planetario, está liberado. En
segundo lugar, la fuente de potencia variable está accionada a una
velocidad de sincronización, de modo que la potencia antes y después
de la transferencia está tan cerca de un mismo valor como sea
posible. Finalmente, la fuente de potencia constante está
sincronizada en velocidad con el portador del conjunto planetario
tan estrechamente como sea posible con el fin de limitar el
resbalamiento del embrague según se embraga dicho embrague con el
mecanismo de embrague/freno mencionado anteriormente.
La transmisión colectora puede ser empleada con
una o más fuentes 10 de potencia variable, conectadas al engranaje
40 principal mientras las fuentes de potencia estén emparejadas de
tal modo que las velocidades de salida sean síncronas. La Figura 2
ilustra una configuración de ese tipo. Según se muestra en la Figura
2, dos motores 10a y 10b eléctricos de tracción se encuentran
conectados al engranaje 40 principal por medio de piñones 10pa y
10pb, respectivamente, y sincronizados en velocidad para
proporcionar la fuente de potencia variable a la transmisión 100
colectora. El motor 20 de combustión interna, acoplado a una caja de
cambios 24 convencional, se utiliza para suministrar potencia para
los motores 10a, 10b eléctricos a través de un generador 22, así
como para proporcionar un recorrido directo o paralelo de potencia
para el accionador final del vehículo por medio del eje 43s motriz.
La caja de cambios puede estar hecha de un material adecuado, tal
como un metal, por ejemplo, que sea suficientemente fuerte para
soportar los componentes internos, y tener zócalos de montaje
situados de tal modo que la caja de cambios pueda ser sujetada de
manera conocida a un objeto estacionario. Con preferencia, el
sistema está empernado directamente en el motor.
Durante el tráfico de parada y arranque, un HEV
paralelo que incorpore la presente invención, puede operar, por
ejemplo, en el primer modo de operación "eléctrico solamente",
aproximadamente el 33% del tiempo. Los generadores se utilizan para
suministrar potencia al motor o motores. Una batería o más baterías
(no representadas), pueden ser también utilizadas y acopladas a los
motores eléctricos para absorben potencia durante la aceleración.
Durante la deceleración, la energía disipada normalmente en forma de
calor en los frenos, puede ser reencaminada y almacenada en las
baterías, proporcionando con ello un ahorro de combustible
adicional. Además, en sistemas de transmisión convencionales tales
como una transmisión típica de ocho velocidades, se necesitan ocho
relaciones de engranajes diferentes, de las que solamente las dos
relaciones de engranaje superiores se utilizan típicamente para el
desplazamiento por carretera. El resto de las relaciones de
engranaje se utilizan en el tráfico de parada y arranque, para
acelerar/decelerar el vehículo. En la presente invención, los
motores eléctricos pueden ser utilizados para acelerar el vehículo
hasta las velocidades de carretera (por ejemplo, a 80,5 km por
hora) con anterioridad a la conmutación a una combinación en
paralelo de potencia eléctrica y mecánica, y después cambiar
finalmente a la potencia mecánica por completo.
La Figura 3A muestra un diagrama de bloques de
la realización mostrada en la Figura 2 incorporada dentro de una
configuración de un vehículo eléctrico híbrido paralelo tal como un
camión de transporte directo. Según se muestra en la Figura 3A, el
motor 20 de combustión interna, tal como un motor diesel, está
acoplado operativamente al mecanismo 33 de embrague a través de la
caja 24 de engranajes y del eje 20s. La caja 24 de engranajes
conecta también operativamente el motor 20 de combustión interna
con el generador 22. La caja de engranajes opera de forma
convencional al tener una entrada para la salida del motor de CI, y
proporcionar una salida para el generador 22 y una salida para el
eje 20s corriente arriba del embrague 33 por medio de un mecanismo
reductor de engranajes. Los motores 10a, 10b eléctricos reversibles
representan las fuentes de potencia variable, acopladas
operativamente a las entradas 54 y 56 (véase la Figura 3B) del
sistema 100 de transmisión de colector. El sistema incluye la
entrada 52 (véase la Figura 3C) acoplada al mecanismo 33 de embrague
por medio del eje 30s del portador, para recibir potencia desde la
fuente de potencia constante. La salida 58 (véase la Figura 3C) del
sistema 100 de transmisión de colector está adaptada para albergar
el eje 43s motriz de salida para su conexión a un actuador 55
final. El actuador 55 final está, a su vez, conectado operativamente
por medio del diferencial 99, al eje 72 del árbol de rueda para
impulsar las ruedas 13 del vehículo. En una realización preferida,
la fuente 10 de potencia variable representada por los motores 10a,
10b eléctricos, consiste en motores reversibles de 250 caballos
(HP) cada uno de ellos. La fuente de potencia constante es, con
preferencia, un motor diesel de 460 HP.
Las Figuras 5-9 ilustran
diagramas esquemáticos de realizaciones alternativas del aparato de
combinación de potencia de la presente invención. Estas
realizaciones emplean configuraciones que utilizan ejes coaxiales
que crean una envolvente en línea para el sistema completo. Esto
resulta ventajoso debido a que estas configuraciones proporcionan
un empaquetamiento que se acopla en el espacio ocupado por los
sistemas de transmisión de los vehículos convencionales, haciendo
con ello que sea más fácil para los fabricantes integrar un sistema
motriz híbrido en un vehículo de fabricación actual. La realización
ilustrada en la Figura 5 utiliza una fuente 10 de potencia variable
que está reglada para proporcionar las características de par torsor
y de velocidad requeridas para producir la salida deseada desde la
caja de engranajes planetarios. Las realizaciones representadas en
las Figuras 6-9 utilizan un esquema de reducción
para incorporar una fuente de potencia variable para su adaptación
a una aplicación particular. Cada una de estas Figuras ilustra un
tren híbrido de potencia eléctrica que representa un generador, un
motor, y una transmisión colectora.
La realización mostrada en la Figura 5 ilustra
la configuración en línea en la que el eje 11 rotor de un motor
adecuado, está montado rígidamente en el engranaje 41 planetario
central de la transmisión colectora o de la caja de cambios 100 de
combinación. Se utiliza un único motor 10 de rotor hueco para hacer
pasar el eje 30s del portador a través del engranaje 41 planetario
central sin necesidad de engranajes diferencial y principal. El
generador 22 incluye el rotor 23 y el estator 25. El rotor 23 del
generador está montado rígidamente en el eje 20s de salida desde el
amortiguador torsional (no representado) en el motor. El embrague 30
se utiliza para embragar y desembragar el eje 30s motriz del
portador, y el freno 32 ha sido incorporado para trabar el portador
30c en la pared externa de la transmisión.
Las Figuras 6, 7 y 8 proporcionan realizaciones
adicionales para acomodar un motor que no está dimensionado
óptimamente según los requisitos de potencia del vehículo asociados
a un HEV particular. La realización mostrada en la Figura 6 es
similar a la de la Figura 5, pero utiliza un conjunto 60 planetario
reductor que incluye un engranaje 61 anular fijado a la pared
externa de la carcasa, engranajes 62a-62c
planetarios amuñonados al portador 64, y un engranaje 63 planetario
central acoplado al eje 11 rotor del motor 10. El rotor 11 del
motor impulsa el conjunto 60 reductor planetario por medio del
engranaje 63 planetario central. El portador 64 del conjunto
reductor planetario impulsa el engranaje 41 planetario central de la
transmisión 100 colectora.
Una realización alternativa mostrada en la
Figura 7, es similar a realización anterior que se muestra en la
Figura 6, ya que utiliza un conjunto 60 de engranaje reductor
planetario con un portador 64 trabado para producir una entrada de
velocidad aceptable para la caja de cambios 100 de combinación.
Las realizaciones mostradas en las Figuras 8 y 9
utilizan la caja de engranajes 97 planetarios para actuar como
aumentador de velocidad. Esto se realiza de dos maneras. Impulsando
el rotor 11 del motor en el portador 64 y trabando el engranaje 61
anular, es posible utilizar un motor que gire a velocidad más baja
para impulsar el engranaje 63 planetario central de modo que
impulse el engranaje 41 planetario central de la transmisión
colectora. Esto se ha mostrado en la Figura 8. Según se muestra en
la Figura 9, si se utiliza el rotor 11 del motor para impulsar el
engranaje 61 anular y se traba el portador 64, se puede utilizar un
motor inferior para impulsar la caja de engranajes de combinación.
Las diferentes realizaciones no afectan a los modos de operación, y
según se ha expuesto anteriormente, permitirán una instalación más
tradicional en un vehículo.
Aunque la invención ha sido descrita y
representada de manera preferida con un cierto grado de
particularidad, se entiende que la presente exposición de la forma
preferida ha sido realizada únicamente a título de ejemplo, y que
se pueden realizar numerosos cambios en los detalles de construcción
y combinación y en la disposición de las partes, sin apartarse del
alcance de la invención según se reivindica en lo que sigue. Se
prevé que la patente quedará cubierta por la expresión adecuada de
las reivindicaciones anexas, siempre que existan las
características de novedad patentables en la invención
divulgada.
Claims (11)
1. Un sistema de transmisión de un vehículo,
adaptado para recibir entradas procedentes de fuentes (10, 20) de
potencia variable y constante, e impulsar un eje (43s) de salida,
que comprende:
una disposición de engranaje planetario de
combinación, que tiene una pluralidad de miembros y que es acoplable
operativamente a un eje (10s) giratorio de dicha fuente (10) de
potencia variable, y a un eje (20s) giratorio de dicha fuente (20)
de potencia constante;
una disposición (10p, 40) de transmisión de par
torsor, acoplada a un engranaje (41) planetario central de dicha
disposición de engranaje planetario de combinación, y que actúa en
respuesta a dicha fuente (10) de potencia variable, y que induce la
rotación de dicho eje (43s) de salida de acuerdo con la rotación de
dicho eje (10s) de dicha fuente (10) de potencia variable, y
un embrague (33) para conectar selectivamente
dicha fuente (20) de potencia constante con un portador (30c) de
dicha disposición de engranaje planetario de combinación, para
establecer un recorrido de impulsión entre la citada fuente (20) de
potencia constante y la citada disposición de engranaje planetario
de combinación, e inducir la rotación de dicho eje (43s) de salida
de acuerdo con la rotación de dicho eje (205) de fuente de potencia
constante,
que se caracteriza porque:
dicho sistema es operativo en un primer modo,
tal que dicho eje (43s) de salida es solamente accionable por la
citada fuente (10) de potencia variable a través de dicho engranaje
planetario central; en un segundo modo, tal que dicho eje (43s) de
salida es accionable por la citada fuente (20) de potencia constante
a través de dicho portador, y en un tercer modo, tal que dicho eje
(43s) de salida es accionable por la combinación de dichas fuentes
(10, 20) de potencia variable y constante.
2. El sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicha pluralidad de miembros de la citada disposición
de engranaje planetario de combinación incluyen un engranaje (41)
planetario central, un engranaje (43) anular, una pluralidad de
engranajes (42a, 42b, 42c) satélites, y un conjunto (30c) portador
que soporta giratoriamente la pluralidad de engranajes (42a, 42b,
42c) satélites articulados con los citados engranajes (41)
planetario central y (43) anular.
3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1
ó 2, en el que dicho engranaje (43) anular está acoplado
directamente a dicho eje (43s) de salida.
4. El sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-3, en el que dicha
disposición de transmisión de par torsor comprende un engranaje
(40) principal conectado a un engranaje (10p) diferencial.
5. El sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-4, en el que dicha fuente
(10) de potencia variable comprende al menos un motor
eléctrico.
6. El sistema de acuerdo con la reivindicación
5, en el que dicho al menos un motor eléctrico es un motor
reversible.
7. El sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-6, en el que dicha fuente
(20) de potencia constante comprende un motor de combustión interna
que opera a velocidad constante.
8. El sistema de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-7, que comprende además un
freno (32) para trabar selectivamente el citado portador de dicha
disposición de engranaje planetario y la citada fuente (20) de
potencia constante conectable con el mismo, para impedir que la
operación de dicho eje (43s) de salida influye por rotación de
dicho eje de la citada alimentación (20) de potencia constante.
9. El sistema de acuerdo con la reivindicación
7, en el que dicha alimentación (10) de potencia variable está
impulsada sustancialmente a una velocidad de sincronización, para
provocar que el citado sistema (100) de transmisión cambie de
modos.
10. El sistema de acuerdo con la reivindicación
4, en el que dicho engranaje (40) principal está conectado
directamente a dicho engranaje (41) planetario central.
11. El sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicha disposición de transmisión de par torsor produce
par torsor suficiente para evitar que la rotación de dicho engranaje
planetario central impida que la rotación de dicho eje (43s) motriz
de salida sea influenciada por la citada fuente (10) de potencia
variable en el citado segundo modo.
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