ES2332180T3 - Sistema motopropulsor hibrido. - Google Patents

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ES2332180T3 ES04806440T ES04806440T ES2332180T3 ES 2332180 T3 ES2332180 T3 ES 2332180T3 ES 04806440 T ES04806440 T ES 04806440T ES 04806440 T ES04806440 T ES 04806440T ES 2332180 T3 ES2332180 T3 ES 2332180T3
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Abstract

Dispositivo de transmisión y embrague para un sistema motopropulsor con doble dispositivo motriz, que comprende: una transmisión de engranajes (24) que tiene un primer eje de entrada (40), un segundo eje de entrada (42) y un elemento de salida en rotación (74); un embrague doble (28) que comprende un primer embrague principal (C1) configurado para transferir selectivamente potencia entre un primer dispositivo motriz (22) y el primer eje de entrada (40) y un segundo embrague principal (C2) configurado para transferir selectivamente potencia entre el primer dispositivo motriz (22) y el segundo eje de entrada (42); en el que, como mínimo, uno de dichos primer eje de entrada (40) y segundo eje de entrada (42) está configurado para conexión a un segundo dispositivo motriz (26), caracterizado por un primer embrague (92) del eje de entrada dispuesto entre el primer eje de entrada (40) y el elemento de salida en rotación (74) para conectar selectivamente dicho elemento de salida en rotación (74) con el primer eje de entrada (40) para rotación con el mismo; un segundo embrague (90) del segundo eje de entrada dispuesto entre el primer eje de entrada (40) y el segundo eje de entrada (42) para conectar selectivamente el primer eje de entrada (40) y el segundo eje de entrada (42) para rotación con el mismo.

Description

Sistema motopropulsor híbrido.
Antecedentes de la invención Sector de la invención
La presente invención se refiere, de modo general, a un sistema motopropulsor para vehículos y, más particularmente, a un sistema motopropulsor híbrido que utiliza, como mínimo, dos dispositivos motrices principales y una transmisión mediante embrague doble.
Descripción de las técnicas relacionadas
Se han dado a conocer y se han puesto en utilización práctica diferentes tipos de transmisiones con embrague doble, especialmente, en el campo de vehículos a motor con ruedas. Las transmisiones tradicionales de embrague doble son de un tipo en el que los engranajes están divididos en dos grupos, teniendo cada grupo un embrague principal individual, de manera que la situación operativa de cada grupo de engranajes es determinada al accionar selectivamente el correspondiente embrague principal. Las transmisiones de embrague doble para vehículos son utilizadas para mejorar la transición desde una relación de velocidad a otra y, al proceder de este modo, mejorar el rendimiento de la transmisión. Un ejemplo típico de una transmisión con doble embrague que tiene dos ejes de entrada y un embrague intermedio accionable selectivamente se puede observar en el documento DE 35 46 454 A1. El objetivo del embrague dispuesto entre los dos ejes de entrada consiste en incrementar la capacidad térmica del embrague doble al accionar simultáneamente ambos embragues del embrague doble cuando se pone en marcha el vehículo.
Los sistemas motopropulsores para vehículos que utilizan dos o más dispositivos motrices principales son conocidos también en esta técnica, por ejemplo, por el documento DE 103 05 639 A1, que da a conocer las características del preámbulo de la reivindicación 1. Un sistema motopropulsor híbrido típico comprende un motor de combustión interna que se hace funcionar estratégicamente en combinación con un motor eléctrico para proporcionar el par motriz impulsor a las ruedas del vehículo. Entre otras características, los sistemas motopropulsores híbridos mejoran la economía de combustible del vehículo permitiendo una reducción del desplazamiento del motor de combustión interna y recuperando y utilizando la energía cinética perdida durante el frenado del vehículo en un sistema motopropulsor convencional.
Resumen de la invención
La presente invención consiste en un dispositivo mejorado de transmisión y embrague para un sistema motopropulsor con doble dispositivo motriz principal, tal como se define por las características de la reivindicación independiente 1. Otras realizaciones de la invención quedan definidas en las reivindicaciones dependientes.
En una realización de la invención se da a conocer un dispositivo de transmisión y embrague que comprende una transmisión de cambio de velocidades por engranajes que tiene un primer eje de entrada, un segundo eje de entrada y un elemento rotativo de salida; un embrague doble que comprende un primer embrague principal configurado para transferir selectivamente potencia entre un primer dispositivo motriz y un primer eje de entrada y un segundo embrague principal configurado para transferir selectivamente potencia entre el primer dispositivo motriz y el segundo eje de entrada; un embrague del primer eje de entrada dispuesto entre el primer eje de entrada y el elemento de salida rotativo para conectar selectivamente el elemento de salida rotativo con el primer eje de entrada para rotación con el mismo; y un embrague del segundo eje de entrada dispuesto entre el primer eje de entrada y el segundo eje de entrada para conectar selectivamente el primer al segundo ejes de entrada a efectos de rotación con el mismo. Como mínimo, uno de dichos primer y segundo ejes de entrada está configurado para su conexión a un segundo dispositivo motriz principal.
Un sistema motopropulsor que utiliza el dispositivo de transmisión y embrague y que comprende, además, un primer dispositivo motriz y un segundo dispositivo motriz forma también parte de la invención. Esto es la materia de la reivindicación 6.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se describirán realizaciones de la invención a título de ejemplo haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una representación esquemática de un sistema motopropulsor, de acuerdo con una realización de la presente invención; y
La figura 2 es una ilustración esquemática de una disposición de transmisión y embrague doble, de acuerdo con una realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
Haciendo referencia a la figura 1, se ha mostrado un sistema motopropulsor híbrido (20), de acuerdo con una realización de la presente invención. En la realización mostrada, el sistema motopropulsor (20) comprende un primer dispositivo motriz (22), tal como un motor de combustión interna con encendido por chispa o por compresión, una transmisión (24) y un segundo dispositivo motriz principal (26), tal como un motor/generador eléctrico o un conjunto hidráulico motor/bomba. Un conjunto de embrague principal (28) está dispuesto entre el primer dispositivo motriz (22) y la transmisión (24) para acoplar/desacoplar selectivamente el primer dispositivo motriz (22) con respecto a la transmisión (24).
En una realización, el sistema motopropulsor (20) comprende también una unidad de control electrónico (ECU) (30) para controlar el funcionamiento del primer dispositivo motriz (22), un conjunto de embrague principal (28), un segundo dispositivo motriz (26) y la transmisión (24). En una realización de la invención la unidad (ECU) (30) comprende un ordenador digital programable configurado para recibir diferentes señales de entrada, incluyendo, sin limitación, las velocidades de funcionamiento del primer y segundo dispositivos motrices (22) y (26), velocidad de entrada de la transmisión, relación de transmisión seleccionada, velocidad de salida de la transmisión y velocidad del vehículo, y procesa estas señales, de acuerdo con normas lógicas, para controlar el funcionamiento del sistema motopropulsor (20). Por ejemplo, la unidad (ECU) (30) puede ser programada para suministrar combustible al primer dispositivo motriz (22) cuando dicho primer dispositivo motriz (22) funciona como motor de combustión interna. Para contribuir a este control cada uno de dichos primer dispositivo motriz (22), segundo dispositivo motriz (26) y conjunto principal de embrague (28) pueden comprender su propio sistema de control (29) incluido dentro de la unidad (ECU) (30). No obstante, se apreciará que la presente invención no está limitada a ningún tipo específico de configuración de (ECU) (30) o a cualquier unidad lógica determinada para controlar el funcionamiento del sistema motopropulsor (20).
En una realización de la invención el sistema motopropulsor (20) comprende también, como mínimo, un dispositivo de almacenamiento de energía (31) para proporcionar energía para hacer funcionar el primer y el segundo dispositivos motrices principales (22), (26). Por ejemplo, el dispositivo (31) de almacenamiento de energía puede contener un combustible de hidrocarburos cuando el primer dispositivo motriz funciona como motor de combustión interna. En otro ejemplo, el dispositivo de almacenamiento de energía (31) puede comprender una batería, una serie de baterías o un condensador cuando el segundo dispositivo motriz principal (26) funciona como motor/generador eléctrico. De manera alternativa, el dispositivo de almacenamiento de energía (31) puede funcionar como acumulador hidráulico cuando el segundo dispositivo motriz principal (26) funciona como conjunto hidráulico motor/bomba. Si bien la unidad (ECU) (30) proporciona un primer y un segundo dispositivos motrices principales (22), (26) en comunicación con el dispositivo o dispositivos de almacenamiento de energía (31) cuando se desea el funcionamiento del primer y segundo dispositivos motrices principales (22), (26), la energía no es necesariamente enviada a través del (ECU) (30), tal como se ha mostrado en la figura 1.
Haciendo referencia a la figura 2, se ha mostrado una realización de una transmisión y embrague para su utilización en un sistema motopropulsor a base de dos dispositivos motrices principales. En la realización mostrada, la transmisión (24) comprende un primer eje de entrada (40), un segundo eje de entrada hueco (42) que está dispuesto coaxialmente alrededor del primer eje de entada (40) para conseguir rotación relativa con respecto al mismo, un eje secundario (44) que se extiende sustancialmente paralelo al primer y segundo ejes de entrada (40) y (42) y una serie de engranajes dispuestos en y/o alrededor de los ejes (40), (42) y (44). Si bien, los ejes (40), (42) y (44) se han mostrado montados en un plano común en la figura 2, estos ejes pueden quedar dispuestos en diferentes planos.
Cuando el segundo dispositivo motriz principal (26) funciona como motor/generador, tal como se ha mostrado en la figura 2, el segundo eje de entrada (42) está conectado operativamente para rotación con un rotor (43) dispuesto dentro de un estator (45), tal como es conocido en la técnica. En una realización específica, el rotor (43) está acoplado por ranurado con respecto al segundo eje de entada (42) para rotación con el mismo; no obstante, también se podrían utilizar otras configuraciones conocidas en la técnica para conectar el segundo eje de entrada (42) para rotación con el rotor (43). Tal como se ha indicado en lo anterior, el funcionamiento del segundo dispositivo motriz (26) no está limitado al de un motor/generador eléctrico. Por ejemplo, el segundo dispositivo motriz principal (26) puede funcionar como conjunto hidráulico motor/bomba.
En la realización mostrada en la figura 2, el primer eje de entrada (40) es conectable a una parte de salida (46) del primer dispositivo motriz (22), tal como un volante, a través de un primer embrague principal (C1) utilizado para establecer marchas pares (por ejemplo, marcha de segunda velocidad, marcha de cuarta velocidad y marcha atrás), mientras que el segundo eje de entrada (42) es conectable al volante (46) con intermedio del segundo embrague principal (C2) que es utilizado para establecer marchas impares (por ejemplo, marcha de primera velocidad, marcha de tercera velocidad y marcha de quinta velocidad). En una realización de la invención, el primer y segundo embragues principales (C1) y (C2) son del tipo normalmente (ON) (marcha) que adopta la situación (ON) (marcha) (es decir, acoplado) debido a una fuerza antagonista de un resorte o similares en condiciones normales y establece la situación (OFF) (es decir, desacoplada) debido al funcionamiento de un accionador hidráulico o eléctrico al recibir una instrucción determinada. El acoplamiento y desacoplamiento del primer y segundo embragues principales (C1, C2) puede funcionar automáticamente bajo control del (ECU) (30) y sin intervención del conductor del vehículo cuando el sistema propulsor funciona en transmisión "automática".
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Al primer eje de entrada (40) están conectados un engranaje de entrada de 2ª velocidad (48), un engranaje de entrada de 4ª velocidad (50) y un engranaje de entrada de marcha atrás (52), de manera que los engranajes (48, 50 y 52) giran conjuntamente con el primer eje de entrada (40). De manera similar, al segundo eje de entrada (42) están conectados un engranaje (54) de entrada de 5ª velocidad, un engranaje de entrada (56) de 3ª velocidad y un engranaje de entrada (58) de 1ª velocidad, de manera tal que los engranajes (54, 56 y 58) giran conjuntamente con el segundo eje de entrada (42). El número de engranajes de entrada dispuestos en el primer y segundo ejes de entrada no está limitado al número que se ha mostrado en la figura 2 y puede incluir más o menos engranajes de entrada dependiendo del número de relaciones de velocidad deseadas en la transmisión. El término "engranaje", tal como se indica en esta descripción, se utiliza para definir las ruedas dentadas mostradas en la figura 2 y también para la fabricación de las características de entrada de las ruedas directamente en el primer y segundo ejes de entrada (40, 42) y el eje secundario o contraeje (44).
Al eje secundario (44) están conectadas con capacidad de rotación un engranaje de salida de 1ª velocidad (62), un engranaje de salida de 3ª velocidad (64), un engranaje de salida (66) de 5ª velocidad, un engranaje de salida de marcha atrás (68), un engranaje de salida de 2ª velocidad (70) y un engranaje de salida de 4ª velocidad (72). Por lo tanto, los engranajes de salida (62-72) giran alrededor del eje secundario (44). Igual que los engranajes de entrada (48-58), el número de engranajes de salida dispuestos en el eje secundario (44) no está limitado al número mostrado en la figura 2.
Haciendo referencia nuevamente a la figura 2, el engranaje de salida de 1ª velocidad (62), el engranaje de salida de 3ª velocidad (64) y el engranaje de salida de 5ª velocidad (66) engranan con el engranaje de entrada de 1ª velocidad (58), el engranaje de entrada de 3ª velocidad (56) y el engranaje de entrada de 5ª velocidad (54), respectivamente. De manera similar, el engranaje de salida de marcha atrás (68), el engranaje de salida de 2ª velocidad (70) y el engranaje de salida de 4ª velocidad (72) engranan con el engranaje de entrada de marcha atrás (52) (con intermedio del engranaje de giro libre (94)), engranaje de entrada de 2ª velocidad (48) y engranaje de entrada de 4ª velocidad (50) respectivamente. En otra realización, la transmisión (24) puede incluir un segundo eje secundario (no mostrado) que comprende uno o varios de los engranajes de salida dispuestos con capacidad de rotación sobre el primer eje secundario (44).
Al eje secundario (44) está conectado asimismo de forma integral un piñón de impulsión final (73) que gira conjuntamente con el eje secundario (44). El piñón de impulsión final (73) está dispuesto perpendicularmente a un eje de un elemento de salida de rotación (74), tal como un engranaje anular de impulsión final y engrana con el elemento de salida (74). En la realización mostrada en la figura 1, la rotación de transmisión de salida desde el piñón de impulsión (73) al elemento de salida (74) es distribuida a la rueda (76) con intermedio del eje de impulsión (78) y el diferencial (80).
Haciendo referencia nuevamente a la figura 2, la transmisión (24) incluye también embragues desplazables axialmente (82, 84, 86 y 88), tales como engranajes de protuberancias de acción simple o doble, sincronizados, que están acoplados por ranurado al eje secundario (44) para su rotación con el mismo. El embrague (82) es desplazable mediante una orquilla de desplazamiento convencional (no mostrada) en dirección axial hacia el conjunto de embrague principal (28) para fijar el eje secundario (44) para rotación con el engranaje de salida de 1ª velocidad (62). De manera similar, el embrague (84) puede ser desplazado en direcciones axiales opuestas para fijar en rotación el engranaje de salida (64) o engranaje de salida (66) al eje secundario (44). El embrague (86) puede ser desplazado selectivamente en direcciones axiales opuestas para fijar rotacionalmente el engranaje de salida (68) o engranaje de salida (70) al eje secundario (44). El embrague (88) puede ser desplazado en dirección axial hacia el conjunto principal de embrague (28) para fijar el eje secundario (44) para su rotación con el engranaje de salida (72). En otra realización de la invención, los embragues (82, 84, 86 y 88) pueden ser dispuestos sobre el primer y segundo ejes de entrada (40,42) para acoplar y desacoplar engranajes soportados en rotación sobre los ejes de entrada (40, 42) de manera sustancialmente similar al modo en el que los engranajes son acoplados sobre el eje secundario (44).
En una realización de la invención, la transmisión (24) comprende también embragues (90 y 92) del eje de entrada, desplazables axialmente, tales como embragues de protuberancias sincronizados de accionamiento simple, que están acoplados por ranurado al primer eje de entrada (40) para su rotación con el mismo. En la realización mostrada, el embrague (90) puede ser desplazado en dirección axial hacia el conjunto de embrague principal (28) para fijar el primer eje de entrada (40) a efectos de rotación con el segundo eje de entrada (42). De manera similar, el embrague (92) puede ser desplazado en dirección axial alejándose del punto de embrague principal (28) para fijar el primer eje de entrada (40) a efectos de rotación con el elemento de salida (74).
Tal como se ha descrito en lo anterior, el (ECU) (30) facilita instrucciones a los componentes del sistema de propulsión (20) basándose en la recepción y evaluación de diferentes señales de entrada. Estas instrucciones pueden comprender el intercambio de relaciones de transmisión a un dispositivo de control de marcha que desplaza indirectamente los embragues (82, 84, 86, 88, 90 y 92) para establecer las proporciones de transmisión entre el primer y segundo ejes de entrada (40, 42) y el eje secundario (44). El dispositivo de control de desplazamiento puede ser un dispositivo convencional, tal como, por ejemplo, un sistema accionador de desplazamiento electromecánico X-Y, (100) (figura 1) o cualquier otro dispositivo adecuado que controla la posición axial de cada uno de los embragues (82, 84, 86, 88, 90 y 92) con intermedio de un mecánico de control de desplazamiento de tipo guía (102) (figura 1). De manera alternativa, los embragues (82, 84, 86, 88, 90 y 92) pueden ser accionados hidráulicamente y/o electromecánicamente sin utilización de un mecanismo de control de desplazamiento de tipo guía (102).
El funcionamiento del sistema motopropulsor híbrido (20) se describirá a continuación haciendo referencia a la figura 2. En una primera modalidad de funcionamiento utilizada durante la puesta en marcha y aceleración del vehículo, el primer y segundo embragues principales (C1) y (C2) son inicialmente desacoplados y el embrague (82) es desplazado hacia la izquierda desde su posición de punto muerto mostrada en la figura 2, de manera que el engranaje de salida de 1ª velocidad (62) es fijado al eje secundario (44) por el embrague (82). Cuando ha tenido lugar este movimiento, la potencia desde el primer dispositivo motriz (22) puede ser transmitida al eje secundario (44) acoplando el segundo embrague principal (C2). La potencia aplicada al segundo eje de entrada (42) es transmitida con intermedio del engranaje de entrada de la 1ª velocidad (58) al eje secundario (44) con intermedio del engranaje de salida de 1ª velocidad (62) y, a continuación, al piñón de impulsión final (73), de manera que se establece una primera relación de velocidad en la transmisión (24).
Al acelerar el vehículo y cuando se desea la segunda velocidad, el embrague (86) es desplazado hacia la derecha desde la posición de punto muerto mostrada en la figura 2, de manera que el engranaje de salida de 2ª velocidad (70) es fijado al eje secundario (44) por el embrague (86). El acoplamiento del embrague (86) tiene lugar mientras el primer embrague principal (C1) es desacoplado y no se transmite potencia alguna desde el primer dispositivo motriz (22) al primer eje de entrada (40). Una vez que se ha acoplado el embrague (86), el segundo embrague principal acoplado (C2) es desacoplado mientras simultáneamente o casi simultáneamente se acopla el primer embrague principal (C1). La potencia resultante aplicada al primer eje de entrada (40) es transmitida a través del engranaje de entrada de 2ª velocidad (48) al eje secundario (44) con intermedio del engranaje de salida de 2ª velocidad (70) y, a continuación, al piñón de impulsión final (73), de manera que se establece una segunda relación de velocidad en la transmisión (24). Este proceso se repite de la misma manera para el aumento de velocidades mediante las restantes proporciones de transmisión y de manera inversa para la disminución de las velocidades desde una relación de transmisión a otra.
Para conseguir la marcha atrás en la transmisión (24), el primer y segundo embragues principales (C1) y (C2) son desacoplados y el embrague (86) es desplazado hacia la izquierda desde la posición de punto muerto mostrada en la figura 2, de manera que el engranaje de salida de marcha atrás (68) es fijado al eje secundario (44) por medio del embrague (86). La potencia aplicada al primer eje de entrada (40) es transmitida desde el engranaje de entrada de marcha atrás (52) al eje secundario (44) con intermedio del engranaje de giro libre (94) y el engranaje de salida de marcha atrás (68) y a continuación al piñón de impulsión final (73).
En condiciones operativas normales, en las que la transmisión (24) adopta una determinada transmisión de velocidad, tanto el primero como el segundo embragues principales (C1) y (C2) pueden ser mantenidos en condiciones de acoplamiento, mientras que uno de los embragues (82, 84, 86 y 88) se mantienen en una posición de transmisión de potencia determinada. Por ejemplo, cuando la transmisión (24) adopta la 5ª relación de transmisión, tanto el primero como el segundo embragues principales (C1) y (C2) pueden estar acoplados, mientras que el embrague (84) está acoplado con el engranaje (666) de salida de la 5ª velocidad y los embragues (82, 86 y 88) se encontraron en posición neutral o de punto muerto, tal como se ha mostrado en la figura 2. Si bien el primer y segundo embragues principales están acoplados, no se transmite potencia con intermedio de los engranajes de salida (62, 64, 68, 70 y 72) porque los engranajes de salida se encuentran en giro libre sobre el eje secundario (44) cuando no están acoplados por medio de un embrague correspondiente (82, 86 u 88).
Utilizando el embrague principal (28), un vehículo que utiliza el sistema motopropulsor híbrido (20) puede ser puesto en marcha de manera tradicional con la acción de la potencia del primer dispositivo motriz (22) o una combinación del primer y segundo dispositivos motrices (22, 26). De manera alternativa, un vehículo que utiliza el sistema motopropulsor (20) puede ser puesto en marcha únicamente bajo la acción de la potencia del segundo dispositivo motriz (26). De esta manera, el primer y segundo embragues principales C1 y C2 están desacoplados y el segundo dispositivo motriz (26) funciona para producir rotación del segundo eje de entrada (42).
En la realización mostrada en la figura 2, los engranajes (58) y (62) establecen una relación de velocidad "corta" o "baja" entre el segundo eje de entrada (42) y el eje secundario (44) cuando el embrague (82) fija el engranaje (62) para rotación con el eje secundario (44). Dado que un vehículo que utiliza el sistema motopropulsor (20) puede ser puesto en marcha a partir de la situación de reposo bajo la acción de la potencia del segundo dispositivo motriz (26), la relación de transmisión "baja" proporciona el par motriz de salida más elevado para un determinado par motriz de entrada procedente del segundo dispositivo motriz (26), lo que permitirá la puesta en marcha y la aceleración del vehículo. Esta relación de transmisión proporciona también la velocidad de rotación más elevada para el segundo eje de entrada (42) que cuando es arrastrado por las ruedas del vehículo puede ser utilizada para recargar con rapidez el dispositivo de almacenamiento de energía (31) durante el frenado regenerativo del vehículo, tal como se explica más delante de forma más detallada. Los engranajes (54) y (66) establecen una relación de transmisión "larga" entre el segundo eje de entrada (42) y el eje secundario (44) cuando el embrague (84) fija el engranaje (66) a efectos de rotación con el eje secundario (44).
Cuando el primer dispositivo motriz (22) funciona con motor, el motor puede ser puesto en marcha antes de la puesta en marcha del vehículo utilizando el segundo dispositivo motriz (26) como "iniciador" de la marcha. En una realización, el motor puede ser puesto en marcha acoplando el embrague (C2) para fijar el segundo eje de entrada (42) a efectos de rotación con el volante (46) y a continuación, accionando el segundo dispositivo motriz (26) para aplicar potencia a un segundo eje de entrada (42) para impulsar en rotación el volante (46). De manera alternativa, el motor puede ser puesto en marcha después de que el vehículo ha sido puesto en marcha y se ha desplazado una cierta distancia únicamente con la potencia del segundo dispositivo motriz (26). Por ejemplo, con los embragues (C1) y (C2) inicialmente desacoplados y el segundo dispositivo motriz (26) recogiendo rotación del eje secundario (44) con intermedio de los engranajes (58) y (62), el embrague (90) del eje de entrada puede ser acoplado para fijar el primer eje de entrada (40) a efectos de rotación con dicho segundo eje de entrada (42). A continuación, con el segundo dispositivo motriz (26) impulsando en rotación tanto dicho primer eje como el segundo eje (40, 42), el primer dispositivo motriz (C1) puede ser acoplado para impulsar en rotación el volante (46) y poner en marcha el motor. Alternativamente, el segundo embrague principal (C2) puede ser acoplado para impulsar en rotación el volante (46) sin acoplar el embrague (90) del eje de entrada.
Una vez puesto en marcha, el vehículo puede ser impulsado hacia delante por la potencia del primer dispositivo motriz (22), el segundo dispositivo motriz (26) o una combinación de ambos. Por ejemplo, cuando se desea una combinación de potencia de dichos primer y segundo dispositivos motrices (22, 26) para impulsar el eje secundario (44) con intermedio de los engranajes (62, 64 ó 66), el embrague (C2) es acoplado y se aplica potencia directamente al eje de entrada (42) tanto por el primer como segundo dispositivo motriz (22, 26). De manera alternativa, el embrague (C1) puede ser acoplado y se puede aplicar potencia indirectamente al eje de entrada (42) a través del embrague (90). En otro ejemplo, cuando se desea una combinación de potencia del primer y segundo dispositivos motrices (22, 26) para impulsar el eje secundario (44) con intermedio de uno de los engranajes (68, 70 y 72), se desacopla uno de dichos primer y segundo embragues principales (C1) y (C2), el embrague del eje de entrada (90) es acoplado y se aplica potencia directamente al eje de entrada (40) por el primer dispositivo motriz (22) (o indirectamente a través del segundo eje de entrada (42)) e indirectamente por el segundo dispositivo motriz (26) con intermedio del segundo eje de entrada (42). En otro ejemplo de realización, el embrague (C1) puede estar acoplado, el embrague (C2) desacoplado y se puede aplicar potencia por el segundo dispositivo motriz (26) con intermedio del segundo eje de entrada (42) y por el primer dispositivo motriz (22) a través del primer eje de entrada (40). La potencia aplicada al primer eje de entrada (40) es transmitida a continuación al eje secundario (44) al accionar el embrague (86) u (88). De manera similar, la potencia aplicada al segundo eje de entrada (42) es transmitida al eje secundario (44) al accionar el embrague (82) u (84).
Tal como se observará, el embrague (90) del primer eje de entrada permite que la potencia suministrada al segundo eje de entrada (42) por el segundo dispositivo motriz (26) se transmita al primer eje de entrada (40). El embrague (90) del eje de entrada puede ser acoplado para proporcionar reducción de engranajes combinada utilizando una relación de transmisión del primer eje de entrada (40) y una relación de transmisión del segundo eje de entrada (42). De manera similar, el embrague (92) del segundo eje de entrada permite que la potencia suministrada al primer y segundo ejes de entrada (40, 42) por el primer dispositivo motriz (22) y/o el segundo dispositivo motriz (26) sea transmitida al elemento de salida de rotación (74). De acuerdo con ello, el segundo dispositivo motriz (26) puede ser accionado solo o en combinación con el primer dispositivo motriz (22) para proporcionar potencia al eje secundario (44) con intermedio de uno de los engranajes (68, 70 y 72) o directamente al elemento de salida (74).
Tal como se ha indicado anteriormente, si se requiere el funcionamiento del vehículo en marcha atrás, se fija la proporción de transmisión (68) a efectos de rotación con el eje secundario (44) con el embrague (86), y el primer y/o segundo dispositivos motrices (22, 26) funcionan para poner en rotación el eje secundario (44) a través de los engranajes (52, 68 y 94). De manera alternativa, el segundo dispositivo motriz (26) puede ser accionado solo para facilitar potencia para el funcionamiento en marcha atrás. En una realización, la rueda dentada de giro libre (94) puede ser retirada para permitir que los engranajes (52) y (68) engranen y el segundo dispositivo motriz (26) hace girar el segundo eje de entrada (42) en una dirección opuesta a su dirección normal de giro hacia delante.
El segundo dispositivo motriz (26) puede ser utilizado también para proporcionar al vehículo una característica "antirretroceso", es decir, aplicación de par para mantener el vehículo en descanso en tráfico parado o en una pendiente sin utilización del conjunto de embrague principal (28). En una realización, ambos embragues principales (C1) y (C2) están desacoplados, el embrague (82) está acoplado y el segundo dispositivo motriz (26) es accionado para aplicar par directamente al segundo eje de entrada (42) para impedir la rotación del eje secundario (44). Dependiendo del peso del vehículo y la pendiente en la que se debe mantener, el par motor completo en deslizamiento del segundo dispositivo motriz (26), funcionando como motor eléctrico, es de manera típica inferior a 1-2% aproximadamente de la situación del motor a toda velocidad. Utilizando el motor eléctrico para proporcionar par "antirretroceso" es más eficaz que utilizar el primer dispositivo motriz (22) funcionando como motor, lo que requeriría, como mínimo, aproximadamente 25% del par completo en deslizamiento mediante el conjunto de embrague principal (28) para el mantenimiento en una pendiente en condiciones operativas similares.
Durante el frenado del vehículo, el segundo dispositivo motriz (26) puede ser impulsado selectivamente por el eje secundario (44) con intermedio del segundo eje de entrada (42) como generador eléctrico o bomba hidráulica para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía (31). Conocido como "frenado regenerativo", este frenado complementa el frenado por fricción convencional para reducir la velocidad del vehículo. Durante el frenado regenerativo, el ECU (30) controla selectivamente el funcionamiento del primer dispositivo motriz (22), el segundo dispositivo motriz (26) y la transmisión (24) para volver a captar energía del modo apropiado. Por ejemplo, durante el frenado del vehículo, el embrague (84) puede ser desplazado axialmente para fijar o bien la relación de engranajes (64) ó (66), a efectos de rotación con el eje secundario (44). La rotación del eje secundario (44) es utilizada entonces para impulsar el segundo eje de entrada (42) y el segundo dispositivo motriz (26). Cuando funciona como generador eléctrico, el segundo dispositivo motriz (26) recarga una batería o conjunto de baterías. Cuando funciona como bomba hidráulica, el segundo dispositivo motriz (26) recarga un acumulador hidráulico. Para eliminar rozamiento y aumentar el rendimiento de regeneración del frenado regenerativo, el primer dispositivo motriz (22) puede ser desacoplado del eje secundario (44) al desacoplar los embragues principales (C1) y (C2). No obstante, para mantener la estabilidad del vehículo durante el descenso de una pendiente, el ECU (30) puede ser programado para permitir que uno de dichos primer y segundo embragues principales (C1) y (C2) permanezca acoplado o parcialmente acoplado.
Otra característica de la presente invención es que el primer dispositivo motriz (22) puede ser utilizado para impulsar el segundo dispositivo motriz (26) como generador eléctrico o bomba hidráulica para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía (31). Mientras el vehículo se encuentra en reposo, el embrague principal (C2) puede estar acoplado permitiendo que el primer dispositivo motriz (22) impulse en rotación al segundo eje de entrada (42) y la parte de entrada del segundo dispositivo motriz (26). De manera alternativa, el embrague (90) del eje de entrada puede ser accionado selectivamente para fijar en primer lugar el eje de entrada (40) a efectos de rotación con el segundo eje de entrada (42), tal como se ha descrito en lo anterior. Con el embrague principal (C2) desacoplado, el embrague principal C1 es acoplado a continuación para impulsar en rotación el primer eje de entrada (40), el segundo eje de entrada (42) y la parte de entrada del segundo dispositivo motriz (26). Debido a las características de un sistema motopropulsor de cuatro cuadrantes, el dispositivo de almacenamiento de energía (31) funcionando como batería, conjunto de baterías o condensador puede ser también recargado mientras el vehículo se encuentra en desplazamiento y el segundo eje de entrada (42) está girando. Cuando el segundo dispositivo motriz (26) funciona como generador eléctrico, el primer dispositivo motriz (22) puede ser utilizado para impulsar selectivamente el segundo dispositivo motriz (26) para suministrar potencia eléctrica para aplicaciones del propio vehículo o externas al mismo mediante el inversor de marcha existente. De manera similar, cuando el segundo dispositivo motriz (26) funciona como bomba hidráulica el primer dispositivo motriz (22) puede se utilizado para accionar selectivamente el segundo dispositivo motriz (26) para proporcionar potencia para equipos hidráulicos del propio vehículo o externos al mismo.
De la descripción anterior, se observará que el sistema motopropulsor híbrido (20) ofrece una serie de características que aumentan el rendimiento. Entre otras características, la transmisión por doble embrague proporciona una transición mejorada desde una relación de velocidad a otra. Otra característica es que el dispositivo motriz (26) puede ser utilizado también para suplementar el par motriz proporcionado por el primer dispositivo motriz (22) durante la aceleración del vehículo para mejorar la economía de combustible mediante la reducción de tamaño del motor con respecto a las dimensiones requeridas para la puesta en marcha del motor y aceleración solamente. Otra característica adicional es que el segundo dispositivo motriz (26) sólo puede ser utilizado para poner en marcha el vehículo, reduciendo, por lo tanto, la magnitud en la que se utiliza el conjunto de embrague principal (28) para mejorar su vida operativa. Adicionalmente, el segundo dispositivo motriz (26) puede ser utilizado como motor para impulsar el vehículo en marcha atrás, eliminando, por lo tanto, la necesidad de engranajes de giro libre para la marcha atrás a efectos de reducir la complejidad de la transmisión.
Otra característica es que el segundo dispositivo motriz (26) puede ser accionado como motor para poner en marcha el primer dispositivo motriz (22) (cuando el primer dispositivo motriz (22) funciona como motor), reduciendo, de esta manera, la masa y el espacio necesarios para un motor de arranque convencional. Otra ventaja adicional con respecto a sistemas motopropulsores anteriormente conocidos es la virtual eliminación de la carga parásita poco deseable sobre el sistema propulsor resultado del arrastre del segundo dispositivo motriz (26) cuando el vehículo se está desplazando bajo la acción de la potencia mantenida del primer dispositivo motriz (22).
De modo adicional, cuando funciona como generador eléctrico o bomba hidráulica, el segundo dispositivo motriz (26) puede ser accionado operativamente para recuperar energía eléctrica o hidráulica durante el frenado del vehículo para aumentar la economía del combustible. Otra característica es que el dispositivo de almacenamiento de energía (31) puede ser recargado mientras el vehículo se encuentra en reposo o mientras el vehículo se está desplazando, al acoplar selectivamente los embragues (C1, C2) y (90) según sea necesario. Otra característica adicional es que el segundo dispositivo motriz (26) puede ser accionado como generador eléctrico o bomba hidráulica para facilitar potencia eléctrica o hidráulica en el vehículo o fuera del vehículo, mientras el vehículo se encuentra en reposo o en desplazamiento.
La presente invención ha sido mostrada específicamente y descrita haciendo referencia a las realizaciones anteriores que son solamente ilustrativas de las mejores formas de llevar a cabo la invención. Se debe comprender por los técnicos en la materia que son posibles diferentes alternativas a las realizaciones de la invención que se ha descrito que se pueden utilizar en la práctica de la invención sin salir del ámbito de la misma, tal como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (7)

1. Dispositivo de transmisión y embrague para un sistema motopropulsor con doble dispositivo motriz, que comprende:
una transmisión de engranajes (24) que tiene un primer eje de entrada (40), un segundo eje de entrada (42) y un elemento de salida en rotación (74);
un embrague doble (28) que comprende un primer embrague principal (C1) configurado para transferir selectivamente potencia entre un primer dispositivo motriz (22) y el primer eje de entrada (40) y un segundo embrague principal (C2) configurado para transferir selectivamente potencia entre el primer dispositivo motriz (22) y el segundo eje de entrada (42);
en el que, como mínimo, uno de dichos primer eje de entrada (40) y segundo eje de entrada (42) está configurado para conexión a un segundo dispositivo motriz (26), caracterizado por un primer embrague (92) del eje de entrada dispuesto entre el primer eje de entrada (40) y el elemento de salida en rotación (74) para conectar selectivamente dicho elemento de salida en rotación (74) con el primer eje de entrada (40) para rotación con el mismo;
un segundo embrague (90) del segundo eje de entrada dispuesto entre el primer eje de entrada (40) y el segundo eje de entrada (42) para conectar selectivamente el primer eje de entrada (40) y el segundo eje de entrada (42) para rotación con el mismo.
2. Dispositivo de transmisión y embrague, según la reivindicación 1, en el que el primer eje de entrada (40) comprende, como mínimo, un primer engranaje de entrada (54, 56 ó 58) y el segundo eje de entrada (42) comprende, como mínimo, un segundo engranaje de entrada (62, 64 ó 66).
3. Dispositivo de transmisión y embrague, según la reivindicación 2, en el que el primer engranaje de entrada (54, 56 ó 58) y el segundo engranaje de entrada (62, 64 ó 66) están fijados a un primer eje de entrada (40) y el segundo eje de entrada (42) respectivamente en rotación con el mismo.
4. Dispositivo de transmisión y embrague, según la reivindicación 2, en el que la transmisión (24) comprende también un eje secundario (44) que tiene, como mínimo, dos engranajes (62, 64, 66, 68, 70 ó 72) del eje secundario, y en el que cada uno de dichos primeros engranajes de entrada (54, 56 ó 58) y segundo engranaje de entrada (62, 64 ó 66) están engranados con un engranaje correspondiente del eje secundario.
5. Dispositivo de transmisión y embrague, según la reivindicación 4, en el que los engranajes (62, 64, 66, 68, 70 ó 72) del eje secundario están soportados con capacidad de rotación sobre el eje secundario (44).
6. Sistema motopropulsor (20) que comprende un dispositivo de transmisión y embrague, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y que comprende además:
un primer dispositivo motriz (22), estando dispuesto el primer embrague principal (C1) entre el primer dispositivo motriz (22) y el primer eje de entrada (40) y estando dispuesto el segundo embrague principal (C2) entre el primer dispositivo motriz (22) y el segundo eje de entrada (42); y
un segundo dispositivo motriz (26) conectado operativamente a uno de dichos primer eje de entrada (40) y segundo eje de entrada (42).
7. Sistema motopropulsor, según la reivindicación 6, en el que el primer dispositivo motriz (22) es un motor de combustión interna y el segundo dispositivo motriz (26) es un motor eléctrico o un motor hidráulico.
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