MXPA00005350A

MXPA00005350A - Sistema de tren de potencia para un vehiculo electrico hibrido.

Info

Publication number: MXPA00005350A
Application number: MXPA00005350A
Authority: MX
Inventors: Richard G Reed Jr
Original assignee: Chrysler Corp
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2002-07-02
Also published as: BR9814767A; WO1999028655A1; EP1034385A4; US5943918A; EP1034385A1; JP2001525646A

Abstract

Se provee un sistema de tren de potencia electrico hibrido incluyendo un motor / generador electrico (42) acoplado impulsablemente con el eje impulsor (20) de una transmision (18). El motor / generador electrico (42) se utiliza para sincronizar la rotacion del eje impulsor (20) con el eje impulsado (32) durante las operaciones de cambio de engrane. En adicion, se provee un concepto hibrido moderado que utiliza un motor electrico menor que los sistemas de tren de potencia tipicos. Debido a que el motor electrico esta acoplado impulsablemente con el eje impulsor (20) de la transmision (18), el motor / generador electrico (42) es impulsado a alta velocidad aun cuando la velocidad del vehiculo es lenta, de manera que el motor / generador electrico (42) provee una mas eficiente regeneracion.

Description

SISTEMA DE TREN DE POTENCIA PARA UN VEHÍCULO ELÉCTRICO HÍBRIDO Descripción de la invención ; La presente invención se relaciona de manera general a un sistema de tren de potencia para vehículos eléctricos híbridos y, más particularmente, a un sistema de tren de potencia de transmisión manual automatizada para un vehículo eléctrico híbrido que tiene una sincronización de eje impulsor que usa un motor eléctrico.

Desde La., invenció-ri. de_ Los_ vehLcuL?-S_ a_. energí g, &e_ han probado muchos sistemas diferentes de trenes de potencia, que incluyen una máquina de vapor con una caldera o un motor eléctrico con una batería de almacenamiento. Fue, sin embargo, el descubrimiento del petróleo en 1856 y el motor de explosión interna de cuatro tiempos inventada por Otto en 1876, los que proveyeron el ímpetu para la moderna industria de vehículos de motor.

Aún cuando el combustible fósil emergió como el combustible selecto para vehículos de motor, preocupaciones REF.: 120649 recientes respecto a la disponibilidad de combustibles y regulaciones sobre emisiones federales y estatales cada vez más severas han renovado el interés en vehículos impulsados por combustibles alternativos. Por ejemplo, vehículos con combustibles alternativos pueden ser impulsados por metanol, etanol, gas natural, electricidad o una combinación de estos combustibles .

Un vehículo impulsado solamente por electricidad ofrece varias ventajas: la electricidad es fácilmente disponible, se encuentran instalados sistemas de distribución de energía eléctrica, y un vehículo impulsado por electricidad virtualmente no produce emisiones. Existen, sin embargo, varias desventajas técnicas que deben superarse antes de que el vehículo impulsado por electricidad gane aceptación en el mercado. Por ejemplo, el alcance de un vehículo eléctrico está limitado a aproximadamente 100 millas, comparado a las aproximadamente 300 millas para un vehículo impulsado por combustible fósil. Además, la aceleración es significativamente menos que aquella de un vehículo comparable, impulsado por combustible fósil.

Un vehículo de impulsión híbrida, impulsado por ambas fuentes de energía, renovable y no renovable, supera las desventajas técnicas de un vehículo eléctrico aplicado en tanto que aún ofrece un beneficio ambiental. El desempeño y características de alcance del vehículo de impulsión híbrida son comparables a las de un vehículo convencional impulsado por combustible fósil. Así, existe una necesidad en la técnica por un sistema de tren de potencia híbrido para un vehículo de motor que sea energéticamente eficiente, tiene bajas emisiones, y ofrece el desempeño de un vehículo convencional impulsado por combustible fósil. En particular, existe una necesidad por un sistema de transmisión para complementar las plantas de energía combinadas eléctricas y de gas.

Actualmente, existen dos trenes de potencia típicos para usarse en automóviles convencionales. El primero y más antiguo tipo de tren potencia es el operado manualmente. Estos trenes de potencia se caracterizan típicamente en que los vehículos que tienen transmisiones manuales incluyen un pedal de embrague a la izquierda de un pedal de freno y una palanca de cambio de velocidades que usualmente está montada al centro del vehículo justo detrás del tablero. Para operar la transmisión manual, el conductor debe coordinar la depresión de los pedales del embrague y acelerador con la posición de la palanca de velocidades a fin de seleccionar el engrane deseado. La operación apropiada de una transmisión manual es bien conocida para aguellos expertos en el arte, y no será descrita en mayor profundidad más adelante.

En un vehículo con transmisión automática, no es necesario un pedal de embrague, y la configuración normal en H de la palanca de velocidades se reemplaza por una palanca de velocidades que se mueve normalmente hacia delante y atrás. El conductor requiere únicamente seleccionar entre los engranes de estacionamiento, reversa, neutral, conducir y primera o segunda. Como es del conocimiento común en el arte, la palanca de velocidades se coloca en una de las varias posiciones teniendo las designaciones P, R, N, D, 2 Y PROBABLEMENTE 1, que corresponden a los engranes para estacionar, reversa, neutral, conducir y segunda y primera, respectivamente. La operación del vehículo cuando la palanca de cambio de velocidades se sitúa en una de estas posiciones es bien conocida en el arte. En particular, cuando se encuentra en modo de conducir, la transmisión automáticamente selecciona entre los engranes de avance disponibles. Como es bien conocido, los sistemas antiguos incluyeron típicamente, engranes para primera, segunda y tercera, en tanto que los sistemas más recientes incluyen los engranes de primera a tercera así como engranes de sobremarcha para una cuarta y posiblemente una quinta. Los engranes de sobremarcha proveen una economía de combustible mejorada a mayores velocidades.

Como es bien conocido, las primeras transmisiones fueron casi exclusivamente transmisiones operadas manualmente.

Con un desarrollo constante de las transmisiones automáticas, los conductores se inclinaron cada vez más hacia la operación sencilla de las emisiones automáticas. Sin embargo, hacia la mitad de los 1970s, las preocupaciones emergentes acerca de la carestía presente y futura de combustibles fósiles resultaron en la implementación de regulaciones sobre economía de combustibles promedio corporativas prorrateadas en varios países. Estos requerimientos de economía de combustible necesitaron de la investigación del incremento de la economía de combustible de los vehículos de motor en favor de alcanzar las regulaciones gubernamentales. Estas regulaciones gubernamentales iniciaron un retorno gradual a las transmisiones manuales que normalmente son más eficientes que las transmisiones automáticas.

En los años subsecuentes, muchos sistemas para vehículos operados manualmente fueron reemplazados o al menos controlados por sistemas de control electrónicos. Estos sistemas de control electrónico incrementan grandemente la eficiencia de combustible de los motores de los vehículos y hace posible un retorno gradual a la conveniencia de las transmisiones automáticas. En adición, los controles electrónicos colocados en las transmisiones automáticas, mejoran grandemente la planeación y la sensación de los cambios de las transmisiones automáticas y también hacen posible la implementación de engranes 'para sobremarcha de cuarta y quinta, incrementando con ello la economía de combustible. De esta manera, las transmisiones automáticas han vuelto a incrementar su popularidad.

Las transmisiones automáticas y manuales ofrecen varias ventajas y desventajas competitivas. Como se ha mencionado previamente, una ventaja primaria de una transmisión manual es una economía de combustible mejorada.

Por el contrario, las transmisiones automáticas ofrecen primeramente y por mucho, una operación más fácil, por lo que el conductor no necesita ocupar ambas manos, una para el volante y otra para la palanca de cambio de velocidades, ni ambos pies, uno para el embrague y otro para el acelerador y el freno mientras conduce. Cuando se opera una transmisión manual, el conductor tiene ambos, una mano y un pie, libres. En adición, una transmisión automática provee una conveniencia extrema en situaciones de paro y arranque, ya que el conductor no necesita preocuparse por cambiar engranes continuamente para ajustarse a la siempre cambiante velocidad de tráfico.

Con respecto a un sistema híbrido, sin embargo, las transmisiones manuales prueban ser particularmente ventajosas para incrementar la eficiencia, mejorando con ello la economía de combustible. La razón primaria para una mayor eficiencia de la transmisión manual para el vehículo híbrido descansa en la operación básica de la transmisión automática. En muchas de las transmisiones automáticas, la salida del motor se conecta a la entrada de la transmisión a través de un convertidor de torque. Muchos de los convertidores de torque tienen una turbina de entrada que se conecta al eje de salida del motor y un impulsor de entrada que se conecta al eje impulsor de la transmisión. El movimiento de la turbina en el lado de la entrada resulta en un flujo de fluido hidráulico que causa un movimiento correspondiente del impulsor hidráulico conectado al eje impulsor de la transmisión. En tanto que los convertidores de torque proveen un acoplamiento suave entre el motor y la transmisión, el fluido hidráulico resulta en una pérdida parasitaria, decrementando con ello, la eficiencia del tren motriz. Además, la operación del cambio de engranes en una transmisión automática requiere también de presión de fluido hidráulico, introduciendo con ello pérdidas parasitarias adicionales de eficiencia en el tren de potencia.

Aún con las transmisiones manuales más eficientes, existen pérdidas substanciales de energía cinética debido a las pérdidas por fricción que ocurren durante el acoplamiento de los mecanismos de sincronización usados normalmente en una transmisión manual.

Antes de que un cambio entre las velocidades de engranaje de una transmisión manual pueda ocurrir, es necesario sincronizar la velocidad rotacional del eje impulsor con la velocidad rotacional del eje impulsado. Normalmente, la sincronización se obtiene en una transmisión manual por efecto de un mecanismo sincronizante tal como un sincronizador mecánico que es bien conocido en el arte. El sincronizador mecánico varía la velocidad del eje impulsor para igualar la velocidad del eje impulsado para hacer posible un acoplamiento suave del conjunto de engranes seleccionado. Por ejemplo, durante un cambio ascendente, el sincronizador mecánico utiliza fuerzas fricciónales para decrementar la velocidad de rotación del eje impulsor de manera que el engrane deseado del eje impulsado se acople suavemente para impulsar al engrane deseado del eje impulsado. Recíprocamente, durante un cambio descendente, el sincronizador mecánico incrementa la velocidad de rotación del eje impulsor de manera que el engrane deseado es acoplado suavemente para impulsar al engrane deseado en el eje impulsado.

Así, existe una necesidad en el arte por un sistema de tren motriz teniendo una transmisión eficiente que limite las pérdidas cinéticas debidas a los sincronizadores mecánicos así como las pérdidas parasitarias debidas al control, hidráulico.

Además, en un sistema de tren de potencia híbrido típico, el motor eléctrico se conecta a las ruedas motrices corriente abajo del eje de salida de la transmisión. De acuerdo a ello, a bajas velocidades del vehículo el motor eléctrico es impulsado de manera relativamente lenta cuando opera en el modo regenerativo. Sin embargo, la eficiencia del motor eléctrico es reducida ampliamente a estas velocidades relativamente bajas. En adición, los sistemas de tren motriz híbridos típicos han utilizado grandes motores eléctricos que son capaces de proveer todo el torque impulsor necesario para impulsar al vehículo. Estos grandes motores eléctricos típicamente son motores de 75-100 kW que son extremadamente caros y pesador. El sistema de la presente invención provee un sistema de tren motriz híbrido moderado que usa un motor eléctrico más pequeño (aproximadamente 15 kW) conectado al eje impulsor/de entrada de una transmisión tipo manual automatizada. El motor eléctrico se usa en situaciones limitadas para proveer el torque impulsor para propulsar al vehículo. El motor eléctrico también ópera como un generador y debido a que está conectado impulsablemente al eje impulsor de la transmisión, el motor eléctrico todavía es impulsado a relativamente altas velocidades aún cuando la velocidad del vehículo es lenta, a fin de proveer una regeneración más eficiente.

La presente invención también provee un sistema de tren de potencia híbrido que utiliza un motor/generador eléctrico para sincronizar la velocidad de un eje de transmisión impulsor con una velocidad de un eje de transmisión impulsado. La presente invención también provee una transmisión para un sistema de tren de potencia híbrido que es controlado electromecánicamente para operar substancialmente como una transmisión manual automatizada, eliminando con ello las pérdidas parasitarias debidas a un flujo de fluido hidráulico. También se provee un método de retroajuste de una transmisión manual existente para convertirse en una transmisión manual automatizada y/o un método de convertir un sistema de tren de potencia teniendo un motor y una transmisión manual en un sistema de tren potencia eléctrico híbrido.

Para lograr los objetivos anteriores, la presente invención provee un sistema de tren de potencia híbrido, incluyendo un motor de combustión interna teniendo un eje de salida del motor; una transmisión incluyendo un eje impulsor de transmisión acoplado al motor de combustión interna por un mecanismo de embrague a fricción, la transmisión incluyendo además un eje impulsado de transmisión impulsado selectivamente a una pluralidad de velocidades de engrane en relación con el eje impulsor de la transmisión; un motor/generador eléctrico acoplado impulsablemente con el eje impulsado de la • transmisión; e? donde el motor/generador eléctrico se usa para sincronizar la rotación del eje impulsor de la transmisión con el eje impulsado.

Una ventaja de la presente invención es que la transmisión de estilo manual automatizada provee un sistema de 1 transmisión más eficiente por la eliminación de las pérdidas parasitarias debidas al flujo de fluido hidráulico. Otra ventaja del presente sistema es que un controlador electrónico controla automáticamente la transmisión de estilo manual de manera que la transmisión opera como un equivalente funcional de una transmisión automática para el conductor. Otra ventaja de la presente invención es que durante un cambio, el motor eléctrico substancialmente sincroniza la velocidad del eje impulsor con la velocidad del eje de salida de la transmisión.

Posteriores áreas de aplicación de la presente invención se harán aparentes a partir de la descripción detallada provista de aquí en adelante. Debe entenderse, sin embargo, que la descripción detallada y los ejemplos específicos, en tanto indican las modalidades preferidas de la invención, se proponen con propósitos ilustrativos solamente, ya que se harán aparentes varios cambios y modificaciones dentro del espíritu y alcance de la invención para aquellos diestros en el arte a partir de esta descripción detallada.

La presente invención se podrá comprender completamente a partir de la descripción detallada y los dibujos acompañantes, en donde: La Figura 1 es una vista de la sección transversal de un sistema de tren de potencia híbrido para un vehículo de motor de acuerdo con los principios de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama esquemático del sistema de ' tren de potencia incluyendo las conexiones eléctricas de acuerdo con los principios de la presente invención; La Figura 3 es una vista de planta del tren de engranes conectando el motor eléctrico al eje impulsor de la transmisión; La Figura 4 es una vista superior de un actuador de cruce de cambios usado en concordancia con los principios de la presente invención; La Figura 5 es una vista lateral del actuador de cruce de cambios de la Figura 4; La Figura 6 es una vista superior de un actuador de cambios seleccionado usado en concordancia con los principios de la presente invención; La Figura 7 es una vista lateral del cruce actuador de cruce de cambios de la Figura 6; La Figura 8 es una vista detallada de un ensamble de la palanca de estacionamiento en una posición desacoplada, de acuerdo a los principios de la presente invención; La Figura 9 es una vista detallada similar a la i Figura 8 con la palanca de estacionamiento acoplando una porción superior de un diente de un engrane de estacionamiento : La Figura 10 es una vista detallada similar a la Figura 8 con la palanca de estacionamiento acoplada con el engrane de estacionamiento; La Figura 11 es .una vista explotada del mecanismo de palanca que se utiliza en la presente invención; La Figura 12 ilustra el ensamble del montaje dé levas de impulso de acuerdo con los principios de la presente invención; La Figura 13 es una vista de corte transversal tomada a lo largo de la línea 13-13 de la figura 12 ilustrando la segunda leva y el correspondiente interruptor; La Figura 14 es una vista de corte transversal tomada a lo largo de la línea 14-14 de la figura 12 ilustrando la tercer leva y el interruptor correspondiente; La Figura 15 ilustra la circuitería para controlar la palanca eléctrica de estacionamiento de acuerdo con los principios de la presente invención; La Figura 16 es una vista de corte transversal de un embrague actuador electromecánico de acuerdo a los principios de la presente invención; La Figura 17 es una vista de corte transversal tomada a lo largo de la línea 17-17 de la Figura 20 de un embrague actuador electromecánico de acuerdo con los principios de la presente invención; La Figura 18 es una vista del extremo del embrague actuador electromecánico de acuerdo con la presente invención con el cárter del tren de engranes removido; La Figura 19 es un diagrama esquemático ilustrando el posicionamiento relativo del cárter del actuador, el motor eléctrico y el potenciómetro lineal; La Figura 20 es una vista del extremo de la cubierta del tren de engranes; La Figura 21 es una vista de corte transversal tomada a lo largo de la línea 21-21 de la Figura 16, ilustrando el ensamble de la lev= asistente de acuerdo a los principios de la presente invención; La Figura 22 es una vista lateral de una palanca asistente del ensamble de leva asistente de acuerdo a los principios de la presente invención; Las Figuras 23a-23f ilustran la posición relativa de la palanca asistente del ensamble de leva asistente durante varios rangos de recorrido durante la actuación del actuador de embrague; Las Figuras 24a-24d ilustran esquemáticamente la operación del compensador de desgaste de acuerdo a los principios de la presente invención; La Figura 25 es una gráfica ilustrando la cantidad de fuerza de carga liberada requerida para desacoplar un embrague así como la cantidad calculada de carga asistente liberada provista por el ensamble de resorte asistente durante varios intervalos de recorrido de cable; y La Figura 26 es una vista detallada de corte transversal de un embrague de fricción de un sentido utilizado en el sistema de la presente invención.

Con referencia a las Figuras 1 y 2, se ilustra un sistema de tren de potencia híbrido 10, de acuerdo a la presente invención, para un vehículo de motor mostrado de manera general por 8. El sistema de tren potencia híbrido 10 incluye una máquina de calor 14 operando sobre un combustible fósil con base de hidrocarburo. En este ejemplo, el motor 14 es un motor de compresión-ignición alimentado por un combustible diesel. Preferentemente, el tamaño del motor 14 se ajusta para ser comparable a un motor diesel para un vehículo de motor no híbrido.

El sistema de tren de potencia híbrido 10 incluye un mecanismo de embrague 16, como se conoce en el arte, para interconectar operablemente el motor 14 y la transmisión 18. El mecanismo de embrague 16 compensa por la diferencia en la velocidad rotacional del motor 14 y la transmisión 18, para suavizar el acoplamiento entre el motor 14 y la transmisión 18.

La transmisión 18 incluye un eje conductor o impulsor 20 (en adelante referido como el "eje impulsor 20") que conecta a un eje de salida del motor 22 a través del embrague 16 y transmite la rotación del motor y la potencia a varias velocidades hacia las ruedas motrices del vehículo de motor. Así, la transmisión 18 hace posible que el vehículo de motor acelere a través de varias velocidades de engrane mientras el motor 14 funciona dentro de un rango de operación predeterminado . Ejemplos de tipos de transmisiones conocidos incluyen una transmisión automática, una transmisión manual, y una transmisión continuamente variable. Debe apreciarse que en una modalidad preferida de la presente invención como se ha mostrado, la transmisión 18 es una transmisión manual de cinco velocidades como es bien conocida en la técnica.

El eje impulsor 20 de la transmisión 18 está conectado operativamente al mecanismo de embrague 16. El eje impulsor 20 soporta una pluralidad de engranes impulsores 28 -f que están acoplados con una pluralidad de engranes impulsores 30a-f soportados en un eje conducido o impulsado 32 (en adelante referido como un "eje impulsado 32") . El eje impulsado 32 incluye un engrane de salida 34 que acopla de manera endentada con un engrane de entrada 36 de una unidad diferencial 38. La unidad diferencial 38 acopla un par de semiejes 40 que están conectados operablemente a las ruedas motrices 26, y provee selectivamente potencia a las ruedas motrices 26, en concordancia con la operación de una unidad diferencial, como es conocido para aquellos diestros en la técnica.

La operación del motor 14 produce una salida de par motor que, a través del mecanismo de embrague 16, causa que el eje impulsor 20 gire a una primer velocidad. Concurrentemente, el eje impulsado 32 gira a una segunda velocidad relacionada a la velocidad de rotación del eje impulsor 20 y al conjunto de engranes particular acoplado del eje impulsor 20 y el eje impulsado 32. De manera similar, el eje impulsado 32 impulsa a la unidad diferencial 38 para impulsar los semiejes 40 y las ruedas 26.

El sistema de tren de potencia híbrido 10 también incluye un motor/generador eléctrico 42 (en adelante referido como "motor eléctrico 42") conectado operablemente a la transmisión 18 en el extremo opuesto dei eje impulsor 20 desde el embrague 16. El motor eléctrico 42 está conectado al eje impulsor 20 opuesto desde el embrague 16 por un tren de engranes 44. El motor eléctrico 42 es capaz de proveer torque tanto positivo como regenerativo, funcionando como un motor y un generador, respectivamente. Un ejemplo de un motor eléctrico 42 es un motor de inducción o un motor de imán permanente, que es disponible de Delphi Corporation.

Como un generador, el motor eléctrico 42 es impulsado por el eje impulsor 20 y produce un par motor negativo, preferentemente como una corriente alterna (A/C) , que es transferida a un mecanismo de control, tal como un motor controlador 46. El motor controlador 46 cambia la corriente alterna en una corriente directa (D/C) , como es bien conocido en el arte. La corriente directa puede entonces ser transmitida a un aparato almacenador de energía 48, tal como • una batería. Alternativamente, como un motor, el motor eléctrico 42 produce un tor ue positivo que se aplica al eje impulsor 20 de la transmisión 18 y finalmente provee toque a las ruedas motrices 26. El sistema de la presente invención provee un sistema de tren motriz híbrido moderado que usa un pequeño motor eléctrico 42 (menos de 50 kW y preferentemente aproximadamente 15 kW) conectado al eje impulsor 20. Normalmente, los sistemas de tren motriz híbridos utilizan motores mucho mayores tales como motores de 75 y 100 kW. El motor eléctrico 42 se usa en situaciones limitadas para proveer de torque impulsor para propulsar al vehículo. El motor eléctrico 42 opera también como un generador y debido a que está conectado impulsablemente al eje impulsor 20 de la transmisión 18, el motor eléctrico 42 es conducido a alta velocidad aún cuando la velocidad del vehículo es baja a fin de proveer una regeneración más eficiente.

El sistema de tren de potencia 10 incluye también un controlador de transmisión 50, tal como una unidad de control electrónica. El controlador de transmisión 50 hace posible el control electrónico de la transmisión 18 para permitir que la transmisión 18 sea configurada como una transmisión de estilo manual, pero sea operada desde un punto de vista de los conductores como una transmisión automática. Para efectuar dicha operación, la transmisión 18 tiene un par de ejes actuadores electromecánicos 52 y 54, que simulan el posicionamiento de los actuadores de la palanca de cambios como en una transmisión manual convencional. Más aún, un actuador de embrague electromecánico 56 permite la operación del embrague 16 en reemplazo de un pedal de embrague como en una transmisión manual convencional. Para generar tales señales de control, el controlador de transmisión 50 recibe señales de entrada desde el motor 14 o un controlador de motor 58. Ejemplos de tal información recibida desde el motor 14 o del controlador de motor 58 incluyen la velocidad del vehículo, RPM y parecidas. Similarmente, el controlador de transmisión 50 genera señales de salida para controlar los actuadores 52, 54 y 56 y también proporciona diagnósticos y otras señales de comunicación al motor 14 y/o al controlador del motor 58. El controlador de transmisión 50 puede recibir también otras señales de condición del vehículo, dependiendo de una configuración particular del controlador de transmisión 50.

En este ejemplo, el motor eléctrico 42 es posicionado para rotar el eje impulsor 20, aunque son posibles otras configuraciones. Al configurar el motor eléctrico 42 para rotar el eje impulsor 20, el motor eléctrico 42 elimina la necesidad de sincronizadores mecánicos como se requiere por las transmisiones manuales normales. En particular, los sensores de rotación 59a, 59b se emplean para detectar la velocidad rotacional del eje impulsor 20 y eje impulsado 32, respectivamente. El controlador de transmisión 50 genera señales de control hacia el motor eléctrico 42 a través del controlador de motor 46, para efectuar la activación y desactivación del motor eléctrico 42. La activación y desactivación del motor eléctrico 42 hace posible la variación de velocidad del eje impulsor 20 a través del tren de engranes 44 de manera que pueda lograrse la sincronización del eje impulsor 20 y el eje impulsado 22 (tomando en cuenta la relación de engrane del engrane seleccionado) para acoplar los engranes deseados. Durante un cambio ascendente, el motor eléctrico 42 se opera como un generador para aplicar torque al eje impulsor 20 para frenar el eje impulsor 20 a fin de sincronizar el eje impulsor 20 con el eje impulsado 32. El torque regenerativo se aplica por el motor eléctrico 42. El modo regenerativo produce energía potencial que es almacenada en la batería. Durante un cambio descendente, el motor eléctrico es empleado para incrementar la velocidad rotacional del eje impulsado 32, para sincronizar la inercia del eje impulsor 20 de la transmisión 18 con el eje impulsado 32, eliminando con ello la necesidad del sincronizador mecánico que se emplea normalmente en una transmisión manual.

Otro ejemplo de una capacidad del motor eléctrico 42 es iniciar al motor 14. El motor eléctrico 42, en tanto funciona como motor, puede iniciar el torque y velocidad rotacional necesarios para rotar el eje impulsor 20, y a través del acoplamiento del mecanismo de embrague 16, arrancar el motor 14. Por tanto, un motor de arranque, como se conoce en el arte, es innecesario.

El sistema de tren de potencia híbrido 10 también incluye un sistema de frenado (no mostrado) conectado operablemente a las ruedas. Un ejemplo de un sistema de frenado conocido es un sistema de frenado hidráulico asistido por el conductor, conocido en el arte. El conductor opera un pedal de frenado (no mostrado) para aplicar mecánicamente una fuerza de frenado para frenar la rotación de las ruedas motrices 32 o mantener las ruedas motrices 32 en una posición estacionaria. Sin embargo, con un sistema de frenado hidráulico, usualmente se pierde el momentum del vehículo de motor, en la forma de energía cinética.

Un tipo de sistema de frenado preferido para emplearse con la presente invención incluye también un sistema de frenado regenerativo, capaz de capturar la energía cinética del momentum del vehículo de motor conforme éste disminuye su velocidad, y almacenar esta energía como energía potencial en el aparato de almacenamiento de energía 48. El motor eléctrico 42 frena el vehículo de motor al aplicar una fuerza de frenado que disminuye la velocidad de rotación de los semiejes 40. Durante el frenado regenerativo, el motor eléctrico 42 funciona como un generador y captura el flujo de energía inverso como energía potencial en la forma de electricidad.

Durante la operación, como se describe con mayor detalle adelante, el controlador de transmisión 50 recibe señales de entrada del motor 14, el controlador del motor 58, el embrague 16, el actuador del embrague 56, la transmisión 18, y a través de sensores adicionales. Con referencia al actuador del embrague 56, este actuador es preferentemente un actuador rotatorio que causa un movimiento lineal para efectuar el acoplamiento y desacoplamiento del embrague 16.

El controlador de transmisión 50 causa el cambio de engranes por medio de los actuadores de eje 52 y 54. Con respecto a los actuadores 52 y 54, estos actuadores se combinan para emular el movimiento de la palanca de cambios en una transmisión manual convencional. Esto es, visualizando la configuración de cambios normal en "H", el actuador del eje 52 puede operar como el actuador de cruce de cambios, esto es, determinando en que extremo de la "H" se encuentra el cambiador. Similarmente, el actuador de cambio 54 opera como un actuador de selección que emula un movimiento hacia arriba o hacia abajo del cambiador dentro de los extremos de la ?". Los activadores 52, 54 y 56 reciben señales de control desde el controlador de transmisión 50 para operar la porción de cambio de transmisión 18 como una transmisión manual convencional .

El sistema de tren de potencia híbrido 10 incluye un aparato de almacenamiento de energía 48, tal como una batería, para almacenar la energía potencial a ser usada posteriormente por el vehículo de motor. Por ejemplo, la energía potencial almacenada en la batería puede ser transferida como corriente DC, para operar un componente accesorio 60.

El tren de potencia híbrido 10 también incluye al menos un componente accesorio 60. Un ejemplo de un componente accesorio puede ser una bomba de impulso para la dirección, una bomba para agua, un sistema de iluminación, un sistema de calentamiento y enfriamiento, todos los cuales son convencionales y bien conocidos en el arte. Los componentes accesorios 60 usualmente son impulsados mecánicamente por el motor 14 o impulsados eléctricamente con energía de la batería 48. Por ejemplo, el componente accesorio 60, tal como la bomba de impulso para dirección se conecta operablemente al motor 14 y es impulsada mecánicamente por el motor 14. El sistema de iluminado depende de la energía suministrada por el aparato de almacenamiento de energía 48, como una fuente de poder. Sin embargo, de acuerdo con ,1a presente invención todos los componentes accesorios 60 son alimentados eléctricamente usando energía del aparato de almacenamiento de energía 48.

La presente invención toma ventaja de la energía cinética disponible durante el frenado del vehículo de motor y la almacena como energía potencial en la batería 48. En una primera dirección del sentido de la energía, si una fuerza de frenado se aplica a las ruedas motrices 26, la energía cinética disponible es dirigida a través de los semiejes 40 y la transmisión 18, conforme decrece la velocidad rotacional de los semiejes 40, eje impulsado 32 y eje impulsor 20. La energía cinética fluye hacia el motor eléctrico 40 causando que funcione como un generador para producir un torque regenerativo preferentemente como una corriente A/C. La corriente A/C es transmitida al controlador de motor 46 que la convierte en una corriente D/C. La corriente D/C es transferida al aparato almacenador de energía 48 para almacenarla como energía potencial. Si el componente accesorio 60 reguiere energía, ésta se toma de la batería 48 bajo la forma de corriente D/C. Esto mejora la eficiencia del motor 14, dado que el motor 14 no está gastando energía para operar el accesorio 60.

En una situación opuesta, el aparato de almacenamiento de energía 48 suministra energía potencial, tal como corriente D/C, al controlador de motor 46, que la convierte en una corriente A/C. La corriente A/C se dirige al motor eléctrico 42, causando que éste actúe como un motor y produzca un torque positivo. El torque positivo es aplicado a la transmisión 18 que a su vez induce a la rotación de los semiejes 40 y la rotación de las ruedas motrices 26 del vehículo de motor.

El sistema de tren de potencia híbrido 10 de acuerdo a una modalidad de la presente invención, como se muestra, incluye una transmisión manual de cinco velocidades normal 18.

La transmisión manual es retroajustada con un actuador de embrague electromecánico 56 que será descrito en detalle más abajo, para desacoplar el mecanismo de embrague 16. El actuador del eje de cruce 52 se muestra en las Figuras 4 y 5 e incluye un motor eléctrico rotatorio 64 acoplado impulsablemente con un potenciómetro 66 a través de un cárter de acoplamiento 67. El motor de engranes eléctrico 64 está acoplado a un engranaje sin fin 68 que está soportado rotatoriamente dentro del cárter actuador 70 por un par de ensambles de cojinete 72. Un segmento de engrane 74 se acopla con el engranaje sin fin 68 y es por ello impulsado. El segmento de engrane 74 se monta en un eje actuador 76 que es impulsado rotatoriamente. El eje actuador 76 se extiende a través del cárter de la transmisión 18 y se acopla al mecanismo de eje de cruce existente (no mostrado) de la transmisión 18. El cárter actuador 70 se monta a una superficie exterior del cárter de la transmisión. El motor eléctrico 64 es conectado al controlador de transmisión 50 y es controlado operablemente a fin de cambiar la transmisión 18.

El actuador de cambios seleccionado 54 es similar al actuador de cruce de cambios 52 en que el actuador de cambio seleccionado 54 incluye un cárter actuador 70 que soporta un engrane de gusano 68 por medio de ensambles de cojinete 72. El engrane de gusano 68 se acopla a un segmento de engrane 74 que está conectado a un eje actuador 76 que está insertado a través de un cárter de transmisión y se acopla al mecanismo de cambio seleccionado existente (no mostrado) de la transmisión manual 18. El actuador de cambios seleccionado 54 (como se muestra) es diferente del actuador de cruce de cambios 52 en que el motor eléctrico 54 está colocado a un lado del cárter actuador 70 y está en íntimo acoplamiento con el engrane de gusano 68. El potenciómetro 66 está colocado sobre un lado opuesto del cárter actuador 70. En la modalidad preferida como se muestra, las configuraciones de los actuadores de cambio 52 y 54 fueron seleccionados a fin de proveer un espaciamiento apropiado para que los actuadores de cambio 52 y 54 fueran montados al cárter de transmisión. Como se discute antes, los actuadores de cambio 52 y 54 son controlados por el controlador de transmisión 50 a fin de emular los movimientos del sistema de encadenamiento de cambios de la transmisión manual.

Con referencia a las Figuras 1 y 3, ahora se describirá el ensamble de tren de engranes 44. El ensamble de tren de engranes 44 incluye un cárter para el tren de engranes 80 que se monta al cárter de transmisión 82 a través de los sujetadores roscados 84. El motor eléctrico 42 se monta al cárter del tren de engranes 80 e incluye un eje impulsor de motor 86. Un engrane impulsor 88 se monta al eje impulsor de motor 86. Un engrane libre 90, está en un acoplamiento ajustado con en el engrane impulsor 88 y está soportado sobre un eje libre 92, que está soportado entre el cárter del tren de engranes 80 y la cubierta del tren de engranes 94. Un engrane impulsado 96, está en acoplamiento ajustado con el engrane libre 90. El engrane impulsado 96 está montado para impulsar al eje 20 de la transmisión 18. Debe notarse que de acuerdo a la modalidad mostrada el eje impulsor 20 ha sido provisto con una extensión de eje 8 a fin de extender el eje impulsor existente 20 a través del cárter de transmisión 84 y hacia el cárter del tren de engranes 80. En concordancia, la transmisión manual existente 18 ha sido retroajustada a un sistema de tren motriz híbrido al proveer un motor eléctrico 42 en íntimo acoplamiento con el eje impulsor 20 por medio del tren de engranes 44.

Los miembros del público consumidor que han preferido automóviles con transmisiones automáticas se han acostumbrado a un sistema de palanca estándar que incluye un arreglo de cambios PRND1. Sin embargo, es normal que una transmisión manual no incluya una característica de estacionamiento. De acuerdo con ello, los vehículos de transmisión manual están previstos normalmente con un freno de estacionamiento que es activado por el conductor del vehículo. Normalmente, los sistemas de freno de estacionamiento para vehículos de transmisión manual proveen una función dual como un freno de emergencia que se acopla friccionalmente a las ruedas del vehículo para inhibir su rotación. En adición, las transmisiones manuales frecuentemente son engranadas por el operador después de que el motor del vehículo es encendido a fin de proveer un freno efectivo para el vehículo en una condición de estacionamiento.

Sin embargo, al convertir una transmisión manual a una transmisión manual automatizada, es deseable proveer una palanca de cambios que simule aquella de una transmisión automática normal incluyendo una transmisión de estacionamiento. Por lo tanto, la presente invención provee un engrane de estacionamiento 100 montado en un eje impulsado 32 dentro del cárter del tren de engranes 80. El eje impulsado 32 incluye una extensión de eje 102 que extiende el eje impulsado 32 a través de cárter de transmisión 82 y dentro del cárter del tren de engranes 80. El engrane de estacionamiento 100 es acoplado selectivamente por un ensamble de palanca 104 que será descrito con mayor detalle más abajo. De acuerdo a la modalidad preferida, el ensamble de palanca 104 es operado eléctricamente. El mecanismo de palanca 106 como se muestra en la Figura 11, se conoce en el arte previo. El mecanismo de palanca 106 incluye una barra de activación 108 provista con un pivote en un extremo para su unión a una palanca de actuación (no mostrada) y un ensamble de rodillos de leva 112 se une a un extremo opuesto de la barra de activación 108 e incluye un cárter 114 que soporta de manera rotatoria un par de rodillos de leva 116. Un resorte de liberación de presión 118 es provisto entre una porción de detención 108a sobre la barra de activación 108 y el miembro de pivote 110.

Un miembro de palanca 120 está conectado a un soporte guía 122 a través de un pivote 124. Una manga 126 está provista sobre el pivote 124 y soporta la palanca 120 en él. Un par de accesorios finales y una reducción 130 son provistos para mantener el espaciamiento del miembro de palanca 120 con relación al soporte guía 122. Un bloqueador 134 es provisto para limitar el movimiento del soporte guía 122.

Como se aprecia mejor en las Figuras 8-10, el soporte guía 122 incluye una superficie de leva 136 y el miembro de palanca 120 incluye una superficie de leva opuesta 138. Los rodillos de leva 116 del ensamble de rodillos de leva 112 se reciben entre las superficies de leva 136 y 138 del soporte guía 122 y el miembro de palanca 120, respectivamente.

De acuerdo a la presente invención, la barra de activación 108 está unida a una palanca de actuación 140 que está unida de manera pivotante al cárter del tren de engranes 80 por medio del pivote 142. La palanca 140 incluye una primera porción de brazo 144 conectado a - la barra de activación 108 y asegurada a él por un sujetador en C 145. La palanca 140 incluye una segunda porción de brazo 146 soportando un rodillo de leva 148 en un extremo de la misma. El rodillo de leva 148 se acopla a una unión de miembro de leva 150 que está montado rotatoriamente alrededor del punto pivotal 152. Un resorte 154 está conectado entre la primera porción de brazo 144 de la palanca 140 y el soporte guía 122. El resorte 154 induce la palanca 140 a girar en una dirección contraria a las manecillas del reloj como se muestra en las Figuras 8-10 a manera de mantener El rodillo de leva 148 en contacto con la leva 150. El resorte 118 es más débil que el resorte 154 de manera que el resorte 118 no puede prevenir a El rodillo de leva 148 de mantener contacto con la leva 150 cuando el resorte 118 está en un estado comprimido.

Durante el acoplamiento del ensamble de la palanca de estacionamiento, la leva de unión 150 se gira desde la posición mostrada en la Figura 8, en donde la palanca de estacionamiento está en la posición desacoplada, a la posición que se muestra en la Figura 9. Conforme la leva de unión 150 gira, la palanca 140 pivotea en una dirección contraria a las manecillas del reloj causando que los rodillos de leva 116 del ensamble de rodillos de leva 112 se acople a las superficies de leva 136 y 138 del soporte guía 122 y el miembro de palanca 120, respectivamente. Cuando el ensamble de rodillos de leva 112 es presionado al acoplamiento con las superficies de leva 136 y 138 el miembro de palanca 120 se presiona contra la fuerza inductora del resorte de retorno 132 hacia el acoplamiento con el engrane de estacionamiento 100.

Como se muestra en la Figura 9, el miembro de palanca 120 puede ponerse en contacto con una porción superior de un diente 158 del engrane de estacionamiento 100 y no se le permitirá acoplarse al engrane de estacionamiento 100. Durante la rotación continua de la leva de unión 150 y la correspondiente rotación de la palanca 140, la barra de activación 108 continuará ejerciendo fuerza contra el ensamble de rodillos de leva 112 que es presionado contra las superficies de leva 136 y 138 para separar al miembro de palanca 120 del miembro de guía 122. La fuerza inductora del resorte 154 y la presión del resorte de liberación 118 aumentarán conforme la unión de levas 150 gira mientras el miembro de palanca 120 linda con el diente 158 del engrane de estacionamiento 100. La fuerza del resorte es tal que cualquier rotación del vehículo 126 causará la rotación del eje impulsado 32 de la transmisión 18 que causará que el engrane de estacionamiento 100 rote ligeramente permitiendo con ello que el miembro de palanca 120 se acople a los dientes 158 del engrane de estacionamiento 100 y asegure afirmativamente el eje impulsado 32 en una posición de estacionamiento .

Con referencia a las Figuras 12-14, el motor 160 está provisto para impulsar a un reductor de velocidad 162 que está conectado a la leva de unión 150 por un eje de acoplamiento 164. Una segunda leva 166 se instala sobre el eje acoplador 164 entre el motor de engrane 160/162 y la leva de unión 150. La segunda leva 166 activa un microinterruptor 168 de un polo y doble tiro (SPDT) . La segunda leva 166 es diseñada para cerrar un polo del interruptor 168 para los primeros 180° de rotación y cerrar el segundo polo para los siguientes 180° de rotación. La Figura 15 ilustra un circuito de control que usa al interruptor 168 impulsado por la segunda leva 166 y un interruptor SPDT similar 170 montado en la palanca de cambio en el compartimento de pasajeros. El interruptor montado en el cambiador 170 es activado cuando la palanca de cambio se mueve a la posición de estacionamiento. Esto cierra el primer circuito 172. Entonces se suministra potencia a un relevador 176 que impulsa al motor de engranes eléctrico 160/162 hasta que la segunda leva 166 active el interruptor 168, abriendo el primer circuito 172. La rotación de la unión de leva de estacionamiento 150 es detenida entonces, y el miembro de palanca 120 asegura el engrane de estacionamiento 100.

Cuando la palanca de cambio se mueve de la posición de estacionamiento, se cierra el segundo circuito 164. Entonces se suministra potencia al relevador 176 que impulsa al motor de engrane eléctrico 160/162 hasta que la segunda leva 166 activa su interruptor 168, abriendo el segundo circuito 164. La rotación de la unión de leva de estacionamiento 150 se detiene entonces, y el miembro de palanca 120 desbloquea al engrane de estacionamiento 100.

Para prevenir que la inercia del motor de engrane provoque que la leva tenga una rotación de 180° más allá del punto de retención requerido, se diseña al relevador 176 para descargar la alimentación del motor 160 a tierra cuando éste no está siendo impulsado eléctricamente. Esto efectivamente provee una acción de frenado eléctrico que es provista para detener al motor de engrane 160/162 cuando se requiera. Con el propósito de ayudar a que el control del vehículo identifique cuándo el engrane de estacionamiento está desbloqueado y prevenir que se intente lanzar al vehículo mientras aún esté en estacionamiento, una tercera leva 180 y un interruptor 182 se proveen cercanos a la segunda leva 166. La tercera leva 180 tiene un lóbulo 184 que está alineado para indicar cuándo el engrane de estacionamiento esta desbloqueado.

Con referencia a las Figuras 16-26, se describirá el actuador de embrague electromecánico 56 de acuerdo a la presente invención. El actuador de embrague 56 incluye un motor eléctrico 212 que provee un miembro impulsor rotatorio que está acoplado operativamente con un ensamble de tornillo esférico 214 a través de un engrane impulsor 216 montado sobre un eje impulsor 218 del motor eléctrico 212. Un engrane libre 220 es impulsado por el engrane impulsor 216. El engrane libre 220 impulsa a un engrane impulsado 222 que está montado a un eje de tornillo esférico 224 del ensamble de tornillo esférico 214. Una tuerca de tornillo esférico 226 se dispone en el eje del tornillo esférico 224.

Un cárter autoajustador 228 está conectado a la tuerca del tornillo esférico 226 por medio de una placa adaptadora 229. El cárter autoajustador 228 sirve como un primer miembro de un ensamble Compensador de desgaste 230. El cárter autoajustador 228 soporta un par de trinquetes pivoteables 232 (como se ven en la Figura 17) que sirven como un mecanismo de acoplamiento para acoplar el cárter autoajustador 228 con un sopo_rte 234 teniendo una superficie dentada en él. El soporte 234 sirve como un segundo miembro del ensamble para ajuste por desgaste 230. El soporte 234 está formado como un miembro generalmente cilindrico con forma de taza que se recibe en una porción de abertura central 236 del cárter autoajustador 228. Los trinquetes, pivoteables 232 son montados pivoteablemente al cárter autoajustador 228 por los pivotes 240. Los trinquetes pivoteables 232 incluyen cada uno una porción de rampa 242 que es acoplable con un par de miembros retractores de ajuste 244 que se extienden radialmente hacia el interior desde el cárter del actuador 246.

Al mover el cárter autoajustador 228 en la dirección de la flecha "A" hacia la posición de la extrema izquierda como se muestra en las Figuras 16 y 17, proveyendo con ello flacidez en el cable del embrague 248, la porción de rampa 242 de los trinquetes pivoteables 232 se acopla a los miembros retractores del ajustador 244 causando que los trinquetes pivoteables 232 pivoteen alrededor de los pivotes 240 y por ello se desacoplen del soporte 234. En este momento, se permite a un resorte precargado 250 que está dispuesto entre el cárter autoajustador 228 y el soporte 234 extenderse generalmente a su posición relajada presionando con ello al soporte 234 con relación al cárter autoajustador 228 y por ello eliminando cualquier flacidez en el cable de embrague 248. De acuerdo a ello, el ensamble compensador de desgaste 230 ajusta automáticamente la posición de la unión de liberación a fin de mantener la misma carga de sujeción conforme el disco de embrague se desgasta durante su vida útil.

Cuando el motor eléctrico 212 se opera para impulsar el ensamble del tornillo esférico 214 y con ello el cárter autoajustador 228 en la dirección de la flecha B, la porción de rampa 242 de los trinquetes aseguradores 232 se desacopla de los miembros retractores de ajuste 244 y son inclinados por los resortes 252 de regreso hacia su acoplamiento con el soporte 234.

El cable del embrague 248 de la presente invención se diseña para ser conectado a un sistema de unión de desacoplamiento de embrague. Por ejemplo, las Figuras 24a-24b ilustran un sistema de unión de embrague típico incluyendo una palanca de liberación 254 que está montada pivoteablemente en una caja de transmisión. La palanca de liberación 254 está unida a un cojinete de liberación de contacto constante 256 que se acopla a un resorte de diafragma 258. El resorte de diafragma 258 normalmente desvía a un disco de embrague 260 hacia una posición acoplada.

A favor de desacoplar el disco de embrague 260, el motor eléctrico 212 se impulsa y causa rotación del engrane impulsor 216 que a su vez impulsa al engrane libre 220 y al engrane impulsado 222. El engrane impulsado 222 causa la rotación del eje de tornillo esférico 224 del ensamble de tornillo esférico 214. La rotación del eje del tornillo esférico 224 causa el movimiento axial de la tuerca de tornillo esférico 226 en la dirección de la flecha B. El movimiento de la tuerca del tornillo esférico 226 causa que el cárter autoajustador 228 se mueva con ella. El cárter autoajustador 228, por medio del acoplamiento con los trinquetes aseguradores 232, causa que el soporte 234 se mueva junto con el cable de embrague 248. El cable de embrague 248, que está conectado a la palanca liberadora 254, causa el desacoplamiento del disco de embrague 260.

Conforme el disco de embrague 260 se desgasta a lo largo de su vida útil, la posición de la unión de liberación debe ajustarse para mantener la misma carga de sujeción. El ajuste también es importante debido a que la curva de fuerza del resorte asistente preferentemente debiera igualar a la del disco de embrague durante todo el ciclo de uso. Acorde con ello, el actuador de embrague 56 de la presente invención se encuentra provisto con un _ dispositivo de ajuste automático al desgaste por medio del cual el cárter autoajustador es llevado en la dirección de la flecha A hacia una posición predeterminada en donde la porción de rampa 242 de los trinquetes aseguradores 232 se acoplan a los miembros retractores de ajuste 244 causando que los trinquetes pivoteables 232 pivoteen alrededor de los pivotes 242 y se desacoplen del soporte 234. En este punto, el resorte de precarga 250 ejerce presión contra el soporte 234, de forma tal que el soporte 234 pueda moverse con relación al cárter autoajustador 228 en la medida que el desgaste del disco de embrague es tal que requiere el ajuste. Para reacoplar los trinquetes aseguradores 232 con el soporte 234, el motor eléctrico 212 es impulsado para impulsar la tuerca del tornillo esférico 226 en la dirección de la flecha B que causa que el cárter autoajustador 228 se mueva conjuntamente causando con ello que los trinquetes aseguradores 232 se ' desacoplen de los miembros retractores de ajuste 244. En este momento, los resortes 252 desvían los trinquetes aseguradores 232 hacia atrás en acoplamiento con el soporte 234 y el actuador se ajusta automáticamente para compensar el desgaste del disco de embrague.

Se provee al cable de embrague 248 con un accesorio extremo 262 que se recibe a través de una abertura en el soporte 234. El cable de embrague 248 se extiende a través de una pieza extrema 264 del cárter actuador 246. El cárter autoajustador 228 está provisto por una porción de guía 266 extendiéndose axialmente que se recibe dentro de una perforación central 268 en la pieza extrema 264. El cable de embrague 248 se extiende a través de una abertura central 270 en la porción de guía 266 extendida axialmente del cárter autoajustador 228. El cable de embrague 248 es provisto con un accesorio extremo 272 que es conectable con el sistema de palanca liberadora de embrague descrito antes.

Se provee de un ensamble asistente leva/resorte 274 entre la pieza final 264 del cárter actuador 246 y el cárter autoajustador 228. El ensamble asistente leva/resorte 274 incluye un resorte asistente 276 en la forma de un resorte espiral que está sentado contra una porción de siento de resorte 278 de la pieza final 264. Un segundo extremo del resorte asistente 276 se dispone contra un lavador asistente 280 que está soportado de manera móvil a lo largo de la porción que se extiende axialmente 266 del cárter autoajustador 228. Un par de levas asistentes 282 se disponen entre el lavador asistente 280 y una porción de pared 284 extendida radialmente del cárter autoajustador 228.

Con referencias a las Figuras 21 y 22, las levas asistentes 282 incluyen cada una palanca asistente 286 unida pivoteablemente al cárter actuador 246 por un pivote 288 e incluyendo un primer rodillo 290 dispuesto contra el lavador asistente 280 y un segundo rodillo 292 dispuesto contra la porción de pared extendida radialmente 284 del cárter autoajustador 228. Los pivotes 288 del ensamble de leva asistente 282 están soportados por miembros de retención 294 que están conectados al cárter actuador 246 por medio de sujetadores 296, como se muestra en la Figuras 17 y 21.

Cuando el actuador del embrague 56 se opera para desacoplar el embrague, el ensamble asistente leva/resorte 274 ayuda a reducir la carga sobre el motor eléctrico. Con referencia a la Figuras 22 y 23a-23f, la operación del ensamble de resorte asistente será descrita ahora. Durante el acoplamiento normal del disco de embrague 260, el actuador de embrague 56 está en una posición inicial. En este estado, el resorte asistente 276 ejerce presión contra el lavador asistente 280 que presiona contra las palancas asistentes 286 al actuar sobre los rodillos 290. En esta posición, existe un brazo de momento muy corto "x" entre el centro del pivote 288 y el centro del rodillo 290, en tanto que se provee una distancia máxima de brazo de momento "y" entre el centro del pivote 288 y el centro del rodillo 292. Durante la actuación del actuador de embrague 56, el movimiento del cárter autoajustador 228 en la dirección de la flecha B permite a la palanca asistente 286 girar alrededor del pivote 288 causando un incremento en el brazo de momento "x" y un correspondiente decremento en el brazo de momento "y" durante cada incremento del viaje del cárter autoajustador 228. Las Figuras 23a-23f ilustran los cambios en las direcciones de los brazos de momento a intervalos de 20% del viaje durante la rotación de la palanca asistente 286. La Figura 10 ilustra la cantidad de carga liberada asistente que es provista por el ensamble asistente de leva/resorte 274 en comparación con la cantidad de carga liberada requerida para desacoplar el disco de embrague 260. Como una persona con conocimientos medios en la materia pudiera comprender, conforme a la longitud de los brazos de momento "x" y "y" entre cada uno de los rodillos 290 y 292 respectivamente, y el pivote 288 incrementan y decrementan, respectivamente, durante la rotación de las palancas asistentes 286, la cantidad de carga de liberación asistente que puede ser generada por el ensamble asistente leva/resorte 274 también incrementa. Esto permite que la curva de fuerza asistente del resorte "s" se aproxime a la curva de carga del embrague Xc".

Debido a la baja fricción sobre el sistema actuador y al posible desacuerdo de la carga del resorte asistente a la carga del embrague, existe una posibilidad para la unidad actuadora del embrague para retroimpulsarse cuando el actuador se detiene durante la mitad del ciclo. Para eliminar esta posibilidad, un dispositivo de fricción en un sentido 300 se une al eje impulsor del motor 218. Con referencia a la Figura 11, se muestra el dispositivo de fricción de un sentido 300. El dispositivo de fricción de un sentido 300, incluye una placa base de cárter 302 que se une al motor eléctrico 212. Un cárter de freno por fricción 304 se monta a la placa base de cárter 302 y un cárter de resorte 306 se une al cárter de freno por fricción 304 por medio de un conjunto de tornillos 308. Un embrague de rodillos 310 se dispone dentro del cárter de freno por fricción 304. El embrague de rodillos 310 incluye un eje de embrague de rodillos 312 que se une al eje impulsor del motor 218 por medio de un conjunto de tornillos que se insertan a través de la cabeza del enchufe 314. Un reductor antifricción 316 se dispone circunferencialmente alrededor del embrague de rodillos 310 y es emparedado entre la primera y segunda placas de fricción 318 y 320. La placa de fricción 318 se dispone entre el reductor de fricción 316 y la placa base de cárter 302. La placa de fricción 320 se dispone entre el reductor de fricción 316 y un miembro de base de asiento para resorte 322. El miembro de base de asiento para resorte 322 es desviado por un resorte de compresión 324 que se sienta contra el miembro de base de asiento para resorte 322 y un miembro de tapa de asiento para resorte 326. El miembro de tapa de asiento para resorte 326 se une a un conjunto de tornillos 328 que se recibe a través de una abertura en el cárter de resorte 306. Una tuerca de ajuste 330 es provista sobre el conjunto de tornillos 328 para soportar ajustablemente el conjunto de tornillos 328 en una posición axial con relación al cárter de resorte 306. Al ajustar la tuerca 330 la tapa de asiento para resorte 326 puede moverse en la dirección axial para incrementar o decrementar la cantidad de fuerza de compresión en el resorte de compresión 324 y puede por tanto alterar la resistencia a la fricción provista por el dispositivo de fricción de un sentido 300.

El motor eléctrico 212 está conectado al cárter actuador 246 por una placa de montaje de motor 334. Una porción terminal del eje de tornillo esférico 224 es soportada por la placa de montaje de motor 334 por medio de un ensamble de cojinete 336. Una segunda porción terminal del eje de tornillo esférico 224 es soportada por un ensamble de cojinete 338 que está asegurado dentro de la placa adaptadora 229. El cárter autoajustador 228 está soportado deslizablemente dentro del cárter actuador 246 por un cojinete actuador 340. La pieza terminal 264 se monta en el cárter actuador 246 por sujetadores roscados 342, como se muestra en la Figura 17. El cárter actuador 246 también se une a la placa de montaje de motor 334 por los sujetadores 344. Un cárter de tren de engranes 345 se une a la placa de montaje de motor 334 cubriendo al engrane impulsor 216, el engrane libre 220 y el engrane impulsado 222.

Se provee un potenciómetro lineal 348 para medir el viaje del actuador y dar un control de circuito cerrado del actuador. El potenciómetro 348 se monta sobre el cárter actuador 246 y mide la posición de la unión de embrague. Un potenciómetro lineal 348 como> se usa en concordancia con la presente invención es disponible de Maurey Instrument Corp., Chicago, Illinois 60629. El potenciómetro lineal 348 mide el viaje del actuador y proporciona control de circuito cerrado. El potenciómetro 348 se monta sobre el actuador y mide la posición de la unión de embrague. Dado que el trinquete impulsor del potenciómetro 350 se conecta corriente abajo del compensador de desgaste 230, puede medirse el desgaste del i embrague 260. Esto permitirá que la computadora de control ajuste de acuerdo a los modos cambiantes conforme el embrague 260 se desgasta y también permitirá que la computadora determine cuando el embrague 260 esté gastado.

El ensamble de tornillo esférico 214 tiene un dispositivo de desborde en cada extremo de su ciclo. El dispositivo de desborde permite al ensamble de tornillo esférico 214 ser operado para impulsar la tuerca del tornillo esférico 226 hacia el extremo de su carrera para llevar a cero el viaje del potenciómetro. El motor corre contra su tope por una breve duración para asegurar que el ajuste de desgaste esté completo y entonces se toma la lectura del potenciómetro.

Esto se usa como el punto de partida para el viaje de liberación. El ensamble de tornillo esférico teniendo el dispositivo de desborde es disponible de Motion Systems Corporation, Eaton Town, New Jersey 07724. Con ensambles de tornillo esférico convencionales que no tienen el dispositivo de desborde, la capacidad para impulsar a la tuerca del tornillo esférico 226 hacia el final del eje 224 se limita debido al hecho de que si la tuerca del tornillo esférico 226 es impulsada demasiado estrechamente contra el extremo, puede ocurrir un aseguramiento. Por lo tanto, con el dispositivo de desborde, cualquier aseguramiento asociado con un ensamble de tornillo esférico normal puede evitarse, y puede lograrse una puesta a cero del viaje del potenciómetro. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un sistema de tren de potencia, caracterizado porque comprende : un motor de combustión interna que tiene un eje de rendimiento del motor; una transmisión que incluye un eje impulsor de transmisión acoplado al motor de combustión interna por medio de un mecanismo de embrague a fricción, dicha transmisión incluye además un eje impulsado de transmisión impulsado selectivamente a una pluralidad de velocidades de engrane con relación al eje impulsor de transmisión; y un motor/generador eléctrico acoplado impulsablemente con dicho eje impulsor de transmisión. 2. El sistema de tren de potencia híbrido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el motor/generador eléctrico es utilizado para sincronizar la rotación del eje impulsor de transmisión con el eje impulsado de transmisión entre las velocidades de engrane. 3. El sistema de tren de potencia híbrido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la transmisión incluye ' un cárter de transmisión y el motor/generador eléctrico está montado a un cárter de tren de engranes que está montado al cárter de transmisión, el motor/generador eléctrico esta acoplado impulsadamente a la transmisión por medio de un ensamble de tren de engranes soportado por el cárter de tren de engranes. 4. El sistema de tren de potencia híbrido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un actuador de embrague electromecánico conectado al mecanismo de embrague para controlar operativamente el mecanismo de embrague. 5. El sistema de tren de potencia híbrido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un embrague de estacionamiento montado a dicho eje impulsado, el engrane de estacionamiento es acoplable por una palanca de estacionamiento accionada electromecánicamente . 6. El sistema de tren de potencia híbrido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el motor/generador eléctrico está conectado al eje impulsor de transmisión por medio de un tren de engranes. 1 , El sistema de tren de potencia híbrido de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble de resorte asistente. 8. El sistema de tren de potencia híbrido de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble compensador mecánico de desgaste para compensación por el desgaste del disco de embrague. 9. Un método para convertir un tren de potencia de vehículo existente que incluye una transmisión manual para un sistema de tren de potencia híbrido con una transmisión manual automatizada, caracterizado porque incluye las etapas de: conectar un cárter de tren de engranes a un cárter de la transmisión manual, el cárter de tren de engranes recibe un extremo del eje impulsor de la transmisión y soporta rotatoriamente un ensamble de tren de engranes; montar un motor/generador eléctrico al cárter de tren de engranes y conectar un eje impulsor de motor/generador eléctrico del motor/generador eléctrico al ensamble de tren de engranes; y conectar un actuador de embrague electromecánico a un mecanismo de embrague a fricción de la transmisión manual. 10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende además la etapa de conectar un eje actuador electromecánico a un mecanismo de cambio de engranes de la transmisión manual. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el eje actuador electromecánico incluye un motor eléctrico conectado a un primer elemento de engrane que se acopla impulsablemente a un segundo elemento de engrane que está conectado al mecanismo de cambio de engranes de la transmisión manual. 12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble de tornillo esférico impulsado por motor. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble de resorte asistente. 14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble compensador mecánico por desgaste para compensación por el desgaste del disco de embrague. 15. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende además las etapas de montar un engrane de estacionamiento al eje impulsado de transmisión y montar una palanca de estacionamiento al cárter de tren de engranes para el acoplamiento selectivo del engrane de estacionamiento . 16. Una transmisión manual automatizada, caracterizada porque comprende: un cárter de transmisión; un eje impulsor soportado dentro del cárter y que tiene una pluralidad de engranes impulsores montados en él; un eje impulsado soportado dentro del cárter paralelo al eje impulsor y que tiene una pluralidad de engranes impulsados correspondientes con la pluralidad de engranes impulsores; un mecanismo de embrague adaptado para acoplar la transmisión manual con un motor; y un actuador de embrague electromecánico conectado al mecanismo de embrague para el desacoplamiento ' selectivo del mecanismo de embrague. 17. La transmisión manual automatizada de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque comprende además un eje actuador electromecánico para activar un mecanismo de cambio de la transmisión manual. 18 La transmisión manual automatizada de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble de tornillo esférico impulsado por motor eléctrico. 19. La transmisión manual automatizada de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble de resorte asistente. 20, La transmisión manual automatizada de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el actuador de embrague electromecánico incluye un ensamble compensador mecánico por desgaste para compensación por el desgaste del disco de embrague. SISTEMA. DE TREN DE POTENCIA PARA UN VEHÍCULO ELÉQTRICQ HÍBRIDO RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se provee un sistema de tren de potencia eléctrico híbrido incluyendo un motor/generador eléctrico (42) acoplado impulsablemente con el eje impulsor (20) de una transmisión (18) . El motor/generador eléctrico (42) se utiliza para sincronizar la rotación del eje impulsor (20) con el eje impulsado (32) durante las operaciones de cambio de engrane. En adición, se provee un concepto híbrido moderado que utiliza un motor eléctrico menor que los sistemas de tren de potencia típicos. Debido a que el motor eléctrico está acoplado impulsablemente con el eje impulsor (20) de la transmisión (18), el motor/generador eléctrico (42) es impulsado a alta velocidad aún cuando la velocidad del vehículo es lenta, de manera que el motor/generador eléctrico (42) provee una más eficiente regeneración.