WO2022073091A1

WO2022073091A1 - Implemento rodoviário, eixo auxiliar para implemento rodoviário, dispositivo e método de controle do acoplamento e/ou desacoplamento entre eixo de implementos rodoviários e motor auxiliar

Info

Publication number: WO2022073091A1
Application number: PCT/BR2021/050430
Authority: WO
Inventors: Joel Boaretto; César Augusto Cardoso Teixeira de Albuquerque FERREIRA; Carlos Eduardo Michelin BERALDO; Eugenio NORO; Cassiano Henrique PEREIRA
Original assignee: Fras-Le S.A.
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-04-14
Also published as: UY39453A; CL2023000980A1; US20230373246A1; EP4227111A1; PE20231043A1; MX2023004030A; CN116981575A; AR124762A1; BR102020020460A2; CA3194938A1

Abstract

A presente invenção descreve um implemento rodoviário que compreende um eixo auxiliar associado a um motor auxiliar, um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento e um método de controle do acoplamento e/ou desacoplamento entre um eixo de implementos rodoviários e um motor auxiliar associado ao eixo. Especificamente, a presente invenção compreende um dispositivo que acopla e/ou desacopla os efeitos de ao menos um motor auxiliar a um eixo, permitindo que, em um estado acoplado, o eixo receba tração auxiliar proveniente do motor auxiliar ou o motor auxiliar atue como gerador de energia de frenagem de maneira regenerativa e, em um estado desacoplado, permite que o eixo gire livremente de forma que não ocorram perdas energéticas por atrito dos componentes do dispositivo. A presente invenção se situa nos campos da engenharia mecânica, voltada para a área de soluções para veículos comerciais de transporte de carga.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção

IMPLEMENTO RODOVIÁRIO, EIXO AUXILIAR PARA IMPLEMENTO RODO IÁRIO, DISPOSITIVO E MÉTODO DE CONTROLE DO ACOPLAMENTO E/OU DESACOPLAMENTO ENTRE EIXO DE IMPLEMENTOS RODOVIÁRIOS E MOTOR AUXILIAR

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção descreve um implemento rodoviário que compreende um eixo auxiliar associado a um motor auxiliar, um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento e um método de controle do acoplamento e/ou desacoplamento entre um eixo de implementos rodoviários e um motor auxiliar associado ao eixo. O referido dispositivo acopla e/ou desacopla os efeitos de ao menos um motor a um eixo do implemento rodoviário, permitindo que, em um estado acoplado, o eixo receba tração auxiliar proveniente do motor ou o motor atue como gerador de energia de frenagem de maneira regenerativa e, em um estado desacoplado, permite que o eixo gire livremente de forma que não ocorram perdas energéticas por atrito dos componentes do dispositivo. A presente invenção se situa nos campos da engenharia mecânica, voltada para a área de soluções para veículos comerciais de transporte de carga.

Antecedentes da Invenção

[0002] No contexto de veículos, por exemplo, off-road com tração 4x4, comumente conhecida, existem mecanismos de acoplamento e/ou desacoplamento, onde sua função é engatar ou desengatar o sistema trativo de um dos eixos do veículo, interrompendo ou acionando o fornecimento de tração auxiliar complementar, de acordo com um acionamento do motorista ou acionada automaticamente, em função de dois motivos: o primeiro em que a tração auxiliar complementar é fornecida para transpor condições do trajeto do veículo que requerem maior torque; e o segundo em que o fornecimento de tração auxiliar complementar é desacionado para evitar arrasto do sistema e o consequente aumento de consumo de combustível e/ou desgastes prematuros de componentes do sistema. Desta forma, o referido mecanismo de acoplamento e/ou desacoplamento, como por exemplo, o conhecido por roda-livre, é aplicado tão somente a eixos que possuam a função de tração auxiliar ou complementar ao sistema trativo principal.

[0003] Com o avanço das tecnologias relacionadas ao uso de motores elétricos em veículos e baterias cada vez mais eficientes e menores em tamanho, os chamados eixos elétricos, que compreendem eixos de veículos com motor elétrico acoplado a ele, estão sendo explorados no estado da técnica. Os eixos elétricos fornecem diversas vantagens em termos energéticos e ambientais, uma vez que utilizam o torque provindo do motor elétrico para girar o eixo e prover tração ao eixo e as rodas, sendo o motor elétrico alimentado por um acumulador de energia, como uma bateria, desta forma fornecendo tração elétrica ao veículo sem emissão de gases poluentes, bem como os eixos elétricos são utilizados em momentos de frenagem como regeneradores, recuperando a energia cinética usada, promovendo o controle do movimento do veículo e ainda alimentando os acumuladores de energia.

[0004] Em outras aplicações, eixos com motores elétricos estão sendo utilizados em CVCs (Combinações de Veículos de Carga), como semirreboques e implementos rodoviários no geral, para fornecer tração auxiliar, uma vez que, no estado atual, estes implementos possuem atuação passiva, sendo conduzidos pelo veículo trator, respondendo dinamicamente aos inputs direcionais deste. Desta forma, a possibilidade de embarcar o eixo auxiliar trativo em implementos rodoviários e acoplá-lo em momentos de demanda por tração auxiliar, proporciona o fornecimento de torque auxiliar ao veículo trator durante a transposição onde a demanda por tração é elevada, por exemplo, em trechos de aclive. Já em momentos de declive, o motor elétrico pode ser utilizado como um gerador, aproveitando a energia gerada pelo movimento do veículo para carregar acumuladores de energia, como as baterias elétricas. Ainda, nestas situações é necessário que o eixo auxiliar trativo esteja acoplado para que suas funções de tração e regeneração sejam atendidas. Assim, com o fracionamento auxiliar, a demanda por combustível fóssil diminui, bem como a geração de gases poluentes.

[0005] Contudo, em momentos em que o conjunto eletrificado do eixo auxiliar não está sendo demandado, como em situações de trechos planos, o engrenamento dos componentes mecânicos do eixo elétrico pode atuar negativamente à performance do veículo (conjunto veículo trator e implemento(s)). Nestes casos, o acoplamento das engrenagens do conjunto eletrificado gera uma restrição ao movimento de giro dos rodados, em vista do atrito dos sistemas de engrenamento contidos no eixo auxiliar de tração- regeneração, resultando em uma condição de maior arrasto quando comparado com o eixo original que não apresenta restrições ao movimento, o que, consequentemente, implica no aumento de consumo de combustível quando comparado a uma CVC padrão de mercado.

[0006] É também conhecido o uso de um diferencial para acoplamento ou desacoplamento de tração de um eixo cardan, podendo ser assim chamado de diferencial livre. Os documentos BR 102018074558-1 e BR 102019002876-9 revelam um diferencial livre para veículos de transporte rodoviário de carga deste tipo. Na presente invenção uma fonte de tração auxiliar é acoplada ou desacoplada diretamente a um eixo do implemento rodoviário com um conjunto diferencial livre sem eixo cardan.

[0007] Em países como o Brasil, que possui dimensões continentais e apresenta planos altimétricos muito variados, esta condição de variação de altimetria faz com que seja particularmente desejável um eixo trativo auxiliar em momentos de aclive e regenerativo em momentos de declives. Entretanto, a manutenção do acoplamento do eixo trativo auxiliar em trechos planos ou com predominância de trechos planos acarreta atrito entre os componentes, que implica em perda de energia e/ou aumento de consumo de combustível. A presente invenção resolve este problema.

[0008] O estado da técnica carece de uma solução que tenha uma efetividade tal que possibilite o uso de eixos trativos-regenerativos auxiliares que, ainda assim, possam operar de forma segura e eficiente sem interferir na dirigibilidade do veículo como um todo, e sem acarretar perda de energia ou aumento de consumo de combustível do veículo.

[0009] Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica

Sumário da Invenção

[0010] A presente invenção resolve estes e outros problemas do estado da técnica a partir de um dispositivo e seu método de controle do acoplamento e/ou desacoplamento dos efeitos de um motor auxiliar renegerativo, ou qualquer fonte de energia auxiliar, sobre o eixo trativo-regenerativo auxiliar, mediante resposta a um acionamento proveniente de um sinal oriundo de um sistema de controle do dispositivo.

[0011] A presente invenção propõe uma solução para o acoplamento e/ou desacoplamento da ação de ao menos um motor auxiliar sobre ao menos um eixo de implementos rodoviários, tornando-o um eixo trativo auxiliar, de modo que, ao ser acionado por um motorista ou acionado automaticamente pelo veículo em resposta a condições de necessidade de tração auxiliar, o dispositivo realiza o acoplamento/desacoplamento da ação do motor auxiliar mediante o acoplamento/desacoplamento de um par de engrenagens do eixo trativo- regenerativo auxiliar.

[0012] Para fins da presente invenção, motor auxiliar é um motor de fonte de energia auxiliar, capaz de fornecer energia auxiliar ao veículo, sendo este um motor complementar ao motor principal do veículo, mas também sendo capaz de atuar como regenerador, recuperando energia cinética do veículo para carregar acumuladores de energia. Em implementos rodoviários como reboques e semirreboques, a tração para movimentação destes é originada do motor principal do veículo, que fica junto ao veículo trator, não sendo disposto no implemento rodoviário. Por outro lado, o motor auxiliar da presente invenção pode ser disposto junto a ao menos um eixo do implemento rodoviário, fornecendo torque complementar quando demandado, ou atuando como regenerador de energia em situações de declive ou frenagem, carregando assim os acumuladores de energia. Em uma concretização, o motor auxiliar á um motor elétrico e os acumuladores de energia são baterias.

[0013] É também um objetivo da invenção um mecanismo de acoplamento e/ou desacoplamento que proporcione melhor aproveitamento energético de eixo auxiliar, de modo a, através de relações de transmissão otimizadas das engrenagens, agrega tração em um implemento rodoviário de carga.

[0014] É um outro objetivo da invenção, um mecanismo que acople e/ou desacople os efeitos de um motor auxiliar ao eixo adequadamente de forma segura e eficiente sem interferências na dirigibilidade do veículo (conjunto veículo trator e implementos), de forma que o acoplamento/engrenamento dos efeitos do motor auxiliar atue como regenerador em situações de declives; atue como helper trativo em situações de aclives; e em situações que não incluam estas condições, permita o giro livre do sistema, sendo que esta condição segura de operação é garantida pela programação que sincroniza a atuação do sistema de acople e desacople das engrenagens com as rotações do motor, sendo todo esse funcionamento regido pelo algoritmo de controle do sistema do dispositivo da presente invenção.

[0015] Ademais, é outro objetivo da invenção um mecanismo de acoplamento e/ou desacoplamento dos efeitos do motor auxiliar ao eixo de implementos rodoviários que opere em sincronia com inputs oriundos de sensores que integram o implemento ou o veículo como um todo.

[0016] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento entre eixo de implementos rodoviários e ao menos um motor auxiliar, em que o motor auxiliar é disposto junto ao eixo do implemento rodoviário, o referido dispositivo compreendendo ao menos um mecanismo que acopla e/ou desacopla a transmissão de torque entre ao menos um motor auxiliar fornecedor de energia auxiliar ao veículo e um conjunto diferencial livre do eixo, em que o acoplamento e/ou desacoplamento se dá em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

[0017] Em uma concretização, o dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento da presente invenção é associado a um trem de força ou powertrain, acionável por um motorista e/ou automaticamente em resposta a condições de necessidade de tração auxiliar. Em uma concretização, trem de força ou powertrain da invenção compreende um motor elétrico usado como fonte trativa-regenerativa associado a um conjunto redutor (9), transferindo diretamente a tração auxiliar a um eixo do implemento ou recebendo a energia regenerativa de frenagem e transferindo tal energia a um conjunto de baterias. Em uma concretização, trem de força ou powertrain da invenção é responsivo a um sinal elétrico oriundo de uma unidade de comando eletrônica programável do sistema de controle do dispositivo. Em uma concretização, trem de força ou powertrain da invenção proporciona o acoplamento da referida tração auxiliar com o veículo em movimento, mediante sincronização da velocidade da fonte de tração auxiliar com a velocidade do eixo operando em giro livre, sincronização esta assistida por um sistema de sensores do veículo.

[0018] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um método de controle do acoplamento e/ou desacoplamento entre um eixo de implementos rodoviários e ao menos um motor auxiliar disposto junto ao eixo, o referido método compreendendo um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento entre eixo e motor auxiliar dotado de um conjunto diferencial livre e um sistema de controle do dispositivo, em que o referido método compreende as etapas de: a. envio de um primeiro sinal do sistema de controle para um atuador (1 ) do dispositivo, acionando ao menos um conjunto diferencial livre quando a rotação do motor auxiliar estiver sincronizada à rotação do eixo, durante um período de acoplamento (A) iniciado por um comando do veículo de acionamento do motor auxiliar; b. deslocamento de um eixo de movimentação (2) do dispositivo pelo atuador (1 ) a partir de uma posição inicial, transmitindo o movimento do referido eixo de movimentação (2) para uma capa de acoplamento (5) através de um garfo de transmissão de movimento (4), em que deslocamento da capa de acoplamento (5) se dá em movimento coaxial a uma roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) do conjunto diferencial livre do dispositivo, engrenando a capa de acoplamento (5) a uma engrenagem (7) que é acoplada ao conjunto redutor (9) do motor auxiliar; c. envio de um segundo sinal do sistema de controle ao atuador (1 ) do dispositivo, retornando o eixo de movimentação (2) à posição inicial, durante um período de desacoplamento (D) iniciado por um novo comando do veículo de desacionamento do motor auxiliar; e d. retorno do eixo de movimentação (2) à posição inicial, transmitindo o movimento do referido eixo de movimentação (2) para uma capa de acoplamento (5) através do garfo de transmissão de movimento (4), em que o deslocamento da capa de acoplamento (5) em movimento coaxial a uma roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) do conjunto diferencial livre do dispositivo desengrena a capa de acoplamento (5) da engrenagem (7), interrompendo interação entre o motor auxiliar e o eixo, encerrando o período de desacoplamento (D).

[0019] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um implemento rodoviário compreendendo ao menos um eixo associado a ao menos um motor auxiliar dotado de um conjunto redutor (9) associado a um diferencial, o diferencial associado ao eixo sendo um conjunto diferencial livre e sendo associado a ao menos um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de transmissão de torque entre o referido motor auxiliar e o eixo, em que o acoplamento e/ou desacoplamento se dá em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

[0020] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um eixo auxiliar para implemento rodoviário alimentado por energia de maneira regenerativa compreendendo ao menos um motor auxiliar dotado de um conjunto redutor (9) que é associado ao eixo auxiliar através de ao menos um conjunto diferencial livre, o referido diferencial sendo associado a ao menos um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de transmissão de torque entre o referido motor auxiliar e o eixo, em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

[0021] Adicionalmente, a presente invenção, em uma concretização do conceito ora elaborado, proporciona que o acoplamento dos efeitos do motor da fonte de energia auxiliar ocorra com o veículo em movimento, realizando o sincronismo da velocidade do mecanismo do eixo auxiliar com a velocidade do eixo operando em giro livre. Dado o sincronismo, podendo ser detectado por um sistema de sensores, o mecanismo realiza o referido acoplamento.

[0022] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir.

Breve Descrição das Figuras

[0023] São apresentadas as seguintes figuras:

[0024] A figura 1.a mostra uma vista em corte de uma concretização do dispositivo da presente invenção.

[0025] A figura 1.b mostra uma vista em detalhe da figura 1.a com uma concretização compreendendo dois sensores, sendo um sensor de acoplamento (8.1 ) e um sensor de desacoplamento (8.2).

[0026] A figura 2 mostra uma outra vista em corte de uma concretização da presente invenção, em que ilustra a engrenagem (7) associada ao diferencial (6) por rolamentos.

[0027] A figura 3 mostra uma concretização do diferencial (6) da presente invenção. [0028] A figura 4 mostra uma vista em corte do diferencial (6) da presente invenção.

[0029] A figura 5 mostra uma concretização da presente invenção, em que ilustra a engrenagem (7) associada ao diferencial (6) por rolamentos.

[0030] A figura 6 mostra outra vista da figura 5, em que ilustra uma concretização da engrenagem (7) e do diferencial (6).

[0031] A figura 7 mostra em detalhes uma concretização do atuador (1 ) de acionamento do sistema, um sensor de identificação do desacoplamento (8.2), o eixo de movimentação (2), a mola de retomo (3), e o garfo de transmissão de movimento (4) associado à capa de acoplamento (5).

[0032] A figura 8 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização da presente invenção associada a uma carcaça aberta.

[0033] A figura 9 mostra outra vista em perspectiva da concretização da presente invenção ilustrada na figura 8, em que a carcaça se encontra fechada. [0034] A figura 10 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização da presente invenção, mostrada sem a carcaça.

[0035] A figura 11 mostra uma vista em corte da concretização mostrada na figura 10.

[0036] A figura 12 mostra uma vista explodida da concretização mostrada na figura 10.

[0037] A figura 13 mostra em destaque alguns componentes da vista explodida da figura 12.

[0038] A figura 14 mostra uma vista em corte dos elementos mostrados na figura 13, associados.

[0039] A figura 15 mostra uma vista em perspectiva do corte mostrado na figura 14.

[0040] A figura 16 mostra uma concretização da presente invenção associada a uma metade do eixo e a um motor elétrico.

[0041] A figura 17 mostra uma concretização da presente invenção.

[0042] A figura 18 mostra a concretização apresentada na figura 16, em uma vista perspectiva por outro ângulo, não mostrando o motor.

[0043] A figura 19 mostra uma concretização da presente invenção, onde um dos lados da carcaça está aberto.

[0044] A figura 20 mostra a concretização apresentada na figura 19, onde o outro lado da carcaça está aberto.

[0045] A figura 21 mostra a concretização apresentada na figura 17, em uma vista explodida.

[0046] A figura 22 mostra uma vista superior da vista explodida apresentada na figura 21 .

[0047] A figura 23 mostra uma vista lateral em corte da concretização apresentada na figura 17.

[0048] A figura 24 mostra uma vista em perspectiva da vista em corte apresentada na figura 23.

[0049] A figura 25 mostra um gráfico que ilustra as etapas de funcionamento da presente invenção, apresentando os trechos de acoplamento (A), trabalho (T) e desacoplamento (D).

[0050] As figuras 26 a 31 mostram concretizações de diferenciais do estado da técnica, onde a engrenagem coroa que é acoplada a motores está conectada fixamente ao diferencial.

Descrição Detalhada da Invenção

[0051] A presente invenção compreende um dispositivo conhecido comercialmente como “diferencial livre”, que possibilita a ação de ao menos um motor auxiliar acoplado a ao menos um eixo trativo-regenerativo de implementos rodoviários em momentos de demanda específica, bem como permite o desacoplamento do sistema de engrenagens, permitindo a rodagem desacoplada (giro livre) das engrenagens internas, evitando assim arraste, otimizando a performance e garantindo o saving no consumo de combustível.

[0052] Desta forma, o conjunto diferencial livre da presente invenção permite acoplar os efeitos do motor auxiliar, por meio do acoplamento de um par de engrenagens do eixo, em situações de aclives, em que o motor elétrico atua como helper e em situações de declives ou frenagem, em que o motor auxiliar atua como regenerador, e permite desacoplar em situações de tráfego em trechos planos.

[0053] Em aplicações de diferencial livre para acoplamento e/ou desacoplamento das ações do motor auxiliar ao eixo, há a demanda por um conjunto robusto, seguro e que atue em resposta a parâmetros provindos de sensoriamento, para que acople os efeitos do motor auxiliar ao eixo corretamente e de forma segura em momentos de necessidade de tração auxiliar ou em momentos de regeneração de energia, e desacople corretamente e de forma segura quando o conjunto não está atuando, de modo que não afete a dirigibilidade e funcionamento dos demais componentes do implemento. A presente invenção propõe uma solução para um dispositivo diferencial livre para eixos de implementos rodoviários dotados de motor auxiliar.

[0054] Para fins da presente invenção, motor auxiliar é um motor de fonte de energia auxiliar, capaz de fornecer energia auxiliar ao veículo, sendo este um motor complementar ao motor principal do veículo, mas também sendo capaz de atuar como regenerador, recuperando energia cinética do veículo para carregar acumuladores de energia. Em implementos rodoviários como reboques e semirreboques, a tração para movimentação destes é originada do motor principal do veículo, que fica junto ao veículo trator, não sendo disposto no implemento rodoviário. Por outro lado, o motor auxiliar da presente invenção pode ser disposto junto a ao menos um eixo do implemento rodoviário, fornecendo torque complementar quando demandado, ou atuando como regenerador de energia em situações de declive ou frenagem, carregando assim os acumuladores de energia. Em uma concretização, o motor auxiliar é um motor elétrico e os acumuladores de energia são baterias.

[0055] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento entre eixo de implementos rodoviários e ao menos um motor auxiliar, em que o motor auxiliar é disposto junto ao eixo do implemento rodoviário, o referido dispositivo compreende ao menos um mecanismo que acopla e/ou desacopla a transmissão de torque entre ao menos um motor auxiliar e um conjunto diferencial livre do eixo, em que o acoplamento e/ou desacoplamento se dá em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

[0056] Em uma concretização, o motor auxiliar da presente invenção é um motor elétrico associado a acumuladores de energia. Em uma concretização, os acumuladores de energia são baterias. Em uma concretização, o motor auxiliar recebe energia das baterias para fornecer torque ao eixo. Em outra concretização, o motor auxiliar atua como gerador, recebendo energia cinética do eixo para carregamento das baterias.

[0057] Em uma concretização, o conjunto diferencial livre compreende um diferencial (6) dotado de ao menos uma roda dentada (6.1 ); e ao menos uma engrenagem (7) conectada com rotação independente ao diferencial (6) por meio de ao menos um conjunto de rolamentos, em que a engrenagem (7) é acoplada a ao menos um conjunto redutor (9) do motor auxiliar. Por meio da conexão por rolamentos entre a engrenagem (7) e o diferencial (6), a referida engrenagem (7) é capaz de rodar sob efeito do conjunto redutor (9) do motor auxiliar de maneira independente da rotação do diferencial (6) e, portanto, do eixo.

[0058] Em uma concretização, o mecanismo que acopla e/ou desacopla a transmissão de torque compreende ao menos um atuador (1 ), ao menos um eixo de movimentação (2), ao menos um garfo de transmissão de movimento e ao menos uma capa de acoplamento (5). O atuador (1 ) é conectado em ao menos um eixo de movimentação (2), de modo que o atuador (1 ) é capaz de deslocar o eixo de movimentação (2) no sentido do seu comprimento. O garfo de transmissão de movimento (4) é conectado ao eixo de movimentação (2), de modo que quando o atuador (1 ) desloca o eixo de movimentação (2), o garfo de transmissão de movimento (4) também é deslocado. A capa de acoplamento (5) é associada ao garfo de transmissão de movimento (4) e a capa de acoplamento (5) é acoplada à roda dentada (6.1 ) do conjunto diferencial livre. A capa de acoplamento (5) é associada ao garfo de transmissão de movimento (4) por meio de pastilhas deslizantes, de modo que a capa de acoplamento (5) compreende movimento rotativo em relação ao garfo de transmissão de movimento (4). Dessa forma, a capa de acoplamento (5) é capaz de girar junto à roda dentada (6.1 ) enquanto o garfo de transmissão de movimento (4) permanece sem girar.

[0059] Em uma concretização, o eixo de movimentação (2) compreende ao menos uma mola de retomo (3) acoplada ao eixo de movimentação (2) que auxilia na movimentação do garfo de transmissão de movimento (4) ao longo do eixo de movimentação (2), auxiliando no desacoplamento. Em uma concretização, o atuador (1 ) é um cilindro pneumático, disposto para vencer a força da mola de retorno (3) para deslocar o eixo de movimentação (2) para o acoplamento, enquanto, por outro lado, para o desacoplamento, basta cessar o fornecimento de pressão de ar ao atuador (1 ) para que a mola de retorno (3) retorne o eixo de movimentação (2) à posição original desacoplada. Dessa forma, a fim de promover segurança ao dispositivo da presente invenção, o estado de repouso do dispositivo é o estado desacoplado, de modo que na ausência de sinal de comando ao atuador (1 ), a mola de retorno (3) mantém o eixo de movimentação (2) na posição de desacoplamento do sistema, prevenindo que um mau funcionamento do motor auxiliar interfira no movimento do veículo. Ainda, em uma concretização, em caso de uma pane no sistema, o desacoplamento dos efeitos do motor elétrico ao eixo é feito de forma automática. Ademais, em uma concretização, em situações previamente definidas, o dispositivo fica configurado na posição desacoplado e com o eixo livre para rodagem, evitando que seja ativado (acoplado) em situações indesejadas, que possam comprometer a segurança do veículo.

[0060] Em uma concretização, o diferencial (6) é associável à engrenagem (7) por meio da capa de acoplamento (5), transmitindo torque e rotação entre o diferencial (6) e a engrenagem (7) um ao outro. Dessa forma, quando a capa de acoplamento (5) é deslocada pelo garfo de transmissão de movimento (4), a referida capa de acoplamento (5) pode ser acoplada ou desacoplada à engrenagem (7), enquanto permanece acoplada à roda dentada (6.1 ) do diferencial (6). Assim, quando a capa de acoplamento (5) está acoplada à engrenagem (7) são transmitidos torque e rotação entre a engrenagem (7) e o diferencial (6). Quando a capa de acoplamento (5) está desacoplada da engrenagem (7), a capa de acoplamento (5) gira junto do diferencial (6) e do eixo, enquanto a engrenagem (7) permanece associada ao diferencial (6) por rolamentos, de modo que o eixo gira de maneira independente da rotação da engrenagem (7), e do motor auxiliar, que é acoplado à engrenagem (7) pelo conjunto redutor (9). Assim, o dispositivo da presente invenção é capaz de cessar ou permitir a interação entre o motor auxiliar e o eixo do veículo.

[0061] Em uma concretização, o dispositivo da presente invenção compreende um sistema de controle, em que ao menos um sensor alimenta o sistema de controle com parâmetros captados. Em uma concretização, o sistema de controle monitora e envia sinal de acoplamento e/ou desacoplamento dos efeitos do motor auxiliar por meio da captação de parâmetros provenientes de ao menos um sensor do dispositivo. Em outra concretização, o sistema de controle compreende ao menos um botão disposto no painel do veículo que pode ser comandado pelo motorista do veículo.

[0062] Em uma concretização, o dispositivo da presente invenção compreende ainda ao menos um sensor de identificação de estado (8) associável a ao menos uma extremidade do eixo de movimentação (2), onde o referido sensor de identificação de estado (8) alimenta o sistema de controle com parâmetros captados sobre o estado de posição do eixo de movimentação (2). Para fins da presente invenção, o sensor de identificação de estado (8) é definido por qualquer componente sensor capaz de identificar, pelo menos, dois estados do eixo de movimentação (2), acoplado ou desacoplado. Adicionalmente, o referido sensor de identificação de estado (8) é capaz de identificar um estado de transição entre acoplado/desacoplado, possibilitando verificar a posição do eixo de movimentação (2).

[0063] Em uma concretização, o referido sensor de identificação de estado (8) compreende um sensor de identificação do acoplamento (8.1 ) e um sensor de identificação do desacoplamento (8.2), um em cada fim de curso do eixo de movimentação (2), sendo o sensor de identificação do desacoplamento (8.2) disposto junto ao atuador (1 ), o qual identifica quando o sistema está desacoplado, enquanto o sensor de identificação do acoplamento (8.1 ) é disposto na carcaça do dispositivo, na extremidade oposta do eixo de movimentação (2), o qual identifica quando o sistema está acoplado. Dessa forma, quando a capa de acoplamento (5) está desacoplada da engrenagem (7), o sensor de identificação do desacoplamento (8.2), que fica junto ao atuador (1 ), envia sinal ao sistema de controle informando a proximidade do eixo de movimentação (2), enquanto o sensor de identificação do acoplamento (8.1 ), oposto ao sensor de desacoplamento (8.2), envia sinal ao sistema de controle informando afastamento do eixo de movimentação (2), ou não envia sinal. Deste mesmo modo, quando a capa de acoplamento (5) está acoplada à engrenagem (7), o sensor de desacoplamento (8.2), que fica junto ao atuador (1 ), envia sinal ao sistema de controle informando afastamento do eixo de movimentação (2), ou não envia sinal, enquanto o sensor de acoplamento (8.1 ), oposto ao sensor de desacoplamento (8.2), envia sinal ao sistema de controle informando a proximidade do eixo de movimentação (2).

[0064] Ainda que a presente invenção seja capaz de operar com um único sensor, seja utilizando apenas um sensor de identificação de estado (8), a utilização de dois sensores, sendo um de acoplamento (8.1 ) e outro de desacoplamento (8.2), é uma concretização da presente invenção, onde sua redundância e disposição em ambos os fins de curso do eixo de movimentação (2) promove segurança e confiabilidade ao funcionamento da presente invenção. [0065] Em uma concretização, o sistema de controle do dispositivo da presente invenção é comunicante ao sistema principal do veículo, monitora se o dispositivo está acoplado ou desacoplado, mas o comando de acoplamento e/ou desacoplamento é enviado pelo sistema principal do veículo, em função de parâmetros captados por sensores do veículo e/ou em função de um comando do motorista.

[0066] Em caso de necessidade de acoplamento, conforme ilustrado pela figura 25, é dada a partida no motor auxiliar, iniciando o período de acoplamento (A), são monitoradas as velocidades do motor e do eixo do veículo. Quando o motor e o veículo estão com as velocidades sincronizadas, é enviado sinal ao atuador (1 ) e é realizado o acoplamento, acoplando a capa de acoplamento (5) à engrenagem (7), encerrando o período de acoplamento (A) e iniciando o período de trabalho (T). Quando o eixo está acoplado ao motor, durante o período de trabalho (T), o motor gera a potência de trabalho (tração ou regeneração), ocorrendo a transferência de torque entre eixo e motor. Quando não houver necessidade de acoplamento, é encerrado o período de trabalho (T) e iniciado o período de desacoplamento (D) através da redução do torque do motor elétrico, aliviando as cargas entre os componentes, e o desacoplamento é feito através da retirada de pressão de ar do atuador (1 ) cilindro pneumático e a mola de retorno (3) retoma o eixo de movimentação (2) e o garfo de transmissão de movimento (4) à posição inicial, desacoplando a capa de acoplamento (5) e a engrenagem (7).

[0067] Em uma concretização, o dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento da presente invenção é alocado junto a ao menos um conjunto redutor (9) e a ao menos um motor elétrico associados ao eixo do veículo. Em uma concretização, essa disposição do motor auxiliar dispositivo junto ao conjunto redutor (9) e ao eixo do veículo através da engrenagem (7) traz vantagens como diminuição de manutenções no sistema, uma vez que todo o conjunto diferencial livre e o sistema de sensoriamento estão protegidos dentro de uma carcaça, dessa forma não sofrem com intempéries do clima. Ainda, em uma concretização, têm-se a vantagem de possibilitar o controle da rotação tanto do diferencial (6) quanto da engrenagem (7), através do acionamento do motor elétrico, fazendo-se uma sincronização de rotações entre as engrenagens que facilita o acoplamento e/ou desacoplamento.

[0068] Em uma concretização, o torque elétrico auxiliar proveniente do motor elétrico e transferido ao eixo do implemento rodoviário por meio de acoplamento através do dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de eixo é um torque auxiliar em relação ao torque proveniente do veículo trator, onde o torque elétrico auxiliar não se sobrepõe ao torque do motor do veículo trator.

[0069] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um método de controle do acoplamento e/ou desacoplamento entre um eixo de implementos rodoviários e ao menos um motor auxiliar disposto junto ao eixo, o referido método compreende um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento entre eixo e motor auxiliar dotado de um conjunto diferencial livre e um sistema de controle do dispositivo, em que o referido método compreende ainda as etapas de: a. envio de um primeiro sinal do sistema de controle para um atuador (1 ) do dispositivo, acionando ao menos um conjunto diferencial livre quando a rotação do motor auxiliar estiver sincronizada à rotação do eixo, durante um período de acoplamento (A) iniciado por um comando do veículo de acionamento do motor auxiliar; b. deslocamento de um eixo de movimentação (2) do dispositivo pelo atuador (1 ) a partir de uma posição inicial, transmitindo o movimento do referido eixo de movimentação (2) para uma capa de acoplamento (5) através de um garfo de transmissão de movimento (4), em que deslocamento da capa de acoplamento (5) se dá em movimento coaxial a uma roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) do conjunto diferencial livre do dispositivo, engrenando a capa de acoplamento (5) a uma engrenagem (7) que é acoplada ao conjunto redutor (9) do motor auxiliar; c. envio de um segundo sinal do sistema de controle ao atuador (1 ) do dispositivo, retornando o eixo de movimentação (2) à posição inicial, durante um período de desacoplamento (D) iniciado por um novo comando do veículo de desacionamento do motor auxiliar; e d. retorno do eixo de movimentação (2) à posição inicial, transmitindo o movimento do referido eixo de movimentação (2) para uma capa de acoplamento (5) através do garfo de transmissão de movimento (4), em que o deslocamento da capa de acoplamento (5) em movimento coaxial a uma roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) do conjunto diferencial livre do dispositivo desengrena a capa de acoplamento (5) da engrenagem (7), interrompendo interação entre o motor auxiliar e o eixo, encerrando o período de desacoplamento (D).

[0070] Em uma concretização, o método da presente invenção opera com o dispositivo da presente invenção, o referido dispositivo sendo conforme definido acima.

[0071] Em uma concretização, preliminarmente à etapa de envio de um primeiro sinal do sistema de controle para um atuador (1 ) do dispositivo, o método da presente invenção compreende uma etapa inicial de recebimento de ao menos um parâmetro de posição de um eixo de movimentação (2) do dispositivo pelo sistema de controle do dispositivo, em função do recebimento de um comando do veículo, o referido parâmetro de posição enviado ao sistema de controle por ao menos um sensor de identificação de estado (8) associável a ao menos uma extremidade do eixo de movimentação (2).

[0072] Em uma concretização, são utilizados dois sensores de identificação, sendo um sensor de identificação do acoplamento (8.1 ) e um sensor de identificação do desacoplamento (8.2), um em cada fim de curso do eixo de movimentação (2), a fim de promover maior segurança e confiabilidade ao método da presente invenção, de modo que, após o início do deslocamento do eixo de movimentação (2), é sempre verificado se este já chegou em seu fim de curso, através dos sinais enviados pelos sensores identificação do acoplamento (8.1 ) e de desacoplamento (8.2).

[0073] Em uma concretização, o sistema de controle da presente invenção opera junto a um sistema de controle do veículo, de modo que os parâmetros do veículo, como velocidade, quantidade de combustível e/ou energia das baterias disponível, topografia do relevo, entre outros, são monitorados pelo veículo e a decisão de necessidade de acoplamento ou desacoplamento é aferida pelo sistema do veículo. Posteriormente, o sinal é enviado ao sistema de controle do dispositivo da presente invenção, que afere a posição do sistema pelos sensores identificação de estado (8) e envia sinal ao atuador (1 ) para mudança de posição entre acoplado e desacoplado.

[0074] Em uma concretização, o método da presente invenção compreende as seguintes etapas que encerram o período de acoplamento (A) e inicia o período de trabalho (T): o acoplamento entre a engrenagem (7) e o diferencial (6) dado pela capa de acoplamento (5); e recebimento, pelo sistema de controle do dispositivo, de ao menos um novo parâmetro de posição do eixo de movimentação (2), enviado ao sistema pelo sensor de identificação do acoplamento (8.1 ) e/ou pelo sensor de identificação do desacoplamento (8.2).

[0075] Em uma concretização, o método da presente invenção compreende as seguintes etapas que encerram o período de trabalho (T) e iniciam o período de desacoplamento (D): redução da potência do motor auxiliar para aliviar a carga entre os componentes acoplados; e envio de sinal (ou interrupção de sinal) ao atuador (1 ), dando início ao retomo do eixo de movimentação (2) à sua posição inicial por efeito da mola de retomo (3).

[0076] Em uma concretização, o método da presente invenção compreende as seguintes etapas que encerram o período de desacoplamento (D): o desacoplamento entre a engrenagem (7) e o diferencial (6) dado pelo retomo da capa de acoplamento (5) à sua posição original; e recebimento, pelo sistema de controle do dispositivo, de ao menos um novo parâmetro de posição do eixo de movimentação (2), enviado ao sistema pelo sensor de identificação do acoplamento (8.1 ) e/ou pelo sensor de identificação do desacoplamento (8.2). Em uma concretização, visando maior segurança dada pela redundância e dupla verificação, o sistema recebe dados do sensor de identificação do acoplamento (8.1 ) e de desacoplamento (8.2) simultaneamente. [0077] Em uma concretização, a operação de engrenamento/acoplamento do dispositivo ao eixo é realizada em sincronia com inputs oriundos de sensores que integram o implemento rodoviário. Desta forma, em uma concretização, ao ser acionada a operação de acoplamento, o dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento gira com mesma velocidade ou velocidade similar a velocidade de rotação do eixo e, quando houver a sincronia entre as velocidades de rotação, há o encontro/acoplamento das engrenagens, de modo que o acoplamento seja realizado de forma suave e sem interferências no movimento da CVC (combinação de veículos de carga), para que a performance não seja afetada.

[0078] Em uma concretização, as operações de acoplamento e desacoplamento das ações do motor auxiliar ao eixo são controladas por um algoritmo do sistema de controle, de modo que o algoritmo atua para evitar que haja interferências na velocidade e dirig ibi lidade do veículo como um todo.

[0079] Em uma concretização, o deslocamento do eixo de movimentação

(2) que transmite movimento a uma capa de acoplamento (5) é realizado por meio de um atuador (1 ) de acionamento do sistema que, por meio de pressão ou descompressão de ar, movimenta o eixo de movimentação (2). Ainda, em uma concretização, uma mola de retorno (3) associada ao eixo de movimentação (2) auxilia na movimentação, comprimindo ou descomprimindo a mola de retomo

(3).

[0080] Em uma concretização, o garfo de transmissão de movimento (4) é conectado em uma capa de acoplamento (5) dotada de uma estrutura interna estriada, em que, em situações de acoplamento das ações do motor elétrico ao eixo, a referida capa de acoplamento (5) se acopla à roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) e na engrenagem (7). Em uma concretização, em situações de acoplamento, a capa de acoplamento (5) se movimenta e se acopla na interface de conexão entre o diferencial (6) e a engrenagem (7), em que a engrenagem (7) está conectada a um motor elétrico que transfere torque a engrenagem (7) por meio de um conjunto redutor (9). Ou seja, o acoplamento realizado através da capa de acoplamento (5) permite que o torque seja transferido entre a engrenagem (7) e o diferencial (6), transferindo entre o motor auxiliar e o eixo. [0081] Em uma concretização, o desacoplamento dos efeitos do motor auxiliar ao eixo permite que o eixo gire livremente, sem interferência dos demais componentes.

[0082] Em uma concretização, o torque elétrico auxiliar proveniente do motor elétrico e transferido ao eixo do implemento rodoviário por meio de acoplamento através do dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de eixo é um torque auxiliar em relação ao torque proveniente do veículo trator, onde o torque elétrico auxiliar não se sobrepõe ao torque do motor do veículo trator.

[0083] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um implemento rodoviário compreendendo ao menos um eixo associado a ao menos um motor auxiliar dotado de um conjunto redutor (9) associado a um diferencial, o diferencial sendo um conjunto diferencial livre e sendo associado ao eixo e sendo associado a ao menos um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de transmissão de torque entre o referido motor auxiliar e o eixo, em que o acoplamento e/ou desacoplamento se dá em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

[0084] Em uma concretização, o dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de eixo acopla e/ou desacopla as ações do motor auxiliar por meio de engrenamento do eixo ao motor auxiliar para que o torque trativo ou regenerativo ocorra e/ou desengrenamento para que o eixo gire livremente sem interferência do motor auxiliar.

[0085] Em uma concretização, o motor auxiliar é um motor elétrico capaz de operar como um gerador de energia proveniente de frenagem regenerativa, bem como é um fornecedor de torque elétrico auxiliar, em que o torque elétrico é proveniente da energia da frenagem regenerativa.

[0086] Em uma concretização, o dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento da presente invenção é associado a um trem de força ou powertrain, acionável por um motorista e/ou automaticamente em resposta a condições de necessidade de tração auxiliar. Em uma concretização, trem de força ou powertrain da invenção compreende um motor elétrico usado como fonte trativa-regenerativa, transferindo diretamente a tração auxiliar a um eixo traseiro ou recebendo a energia regenerativa de frenagem e transferindo tal energia a um conjunto de baterias. Em uma concretização, trem de força ou powertrain da invenção é responsivo a um sinal elétrico oriundo de uma unidade de comando eletrônica programável. Em uma concretização, trem de força ou powertrain da invenção proporciona o acoplamento da referida tração auxiliar com o veículo em movimento, mediante sincronização da velocidade do motor auxiliar com a velocidade do eixo operando em giro livre, sincronização esta assistida por um sistema de sensores do próprio veículo.

[0087] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um eixo auxiliar para implemento rodoviário alimentado por energia de maneira regenerativa que compreende ao menos um motor auxiliar dotado de um conjunto redutor (9) que é associado ao eixo auxiliar através de ao menos um conjunto diferencial livre, o referido diferencial sendo associado a ao menos um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de transmissão de torque entre o referido motor auxiliar e o eixo, em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

[0088] Em uma concretização, o eixo auxiliar da presente invenção é associado a um acumulador de energia como, para fins de exemplificação, uma bateria. Dessa forma, com o motor auxiliar acoplado ao eixo, energia armazenada na bateria pode ser transformada em energia cinética pelo motor auxiliar, transferindo torque ao eixo através do diferencial (6). Neste mesmo sentido, com o motor auxiliar acoplado ao eixo, a energia cinética pode ser transferida do eixo ao motor auxiliar, que aqui atua como gerador, carregando as baterias, sendo essa uma energia regenerativa. Em situações onde não haja demanda de torque auxiliar, como em trechos planos ou declives, ou em situações onde não haja necessidade de carregamento das baterias, como em trechos planos ou quando as baterias estão com a carga completa, o motor é desacoplado do eixo, de modo que o eixo pode girar sem interferência do motor, sendo o referido desacoplamento dado pelo dispositivo da presente invenção, descrito acima.

[0089] Em uma concretização, o eixo da presente invenção é um eixo elétrico trativo auxiliar para implementos rodoviários, compreendendo um eixo com um motor elétrico acoplado a ele, em que o motor elétrico fornece torque para girar o eixo e prover tração auxiliar ao eixo e as rodas, de modo que o torque fornecido não supera o motor principal do veículo, localizado no veículo trator associado ao implemento rodoviário. Em uma concretização, o eixo auxiliar é provido com um sensor ou um conjunto de sensores que capta parâmetros da operação atual do implemento rodoviário durante o uso ou não-uso do eixo, fornecendo assim dados de realimentação que auxiliam ou aprimoram o sistema de controle, possibilitando, assim, melhor controle quanto à operação do veículo ou CVC. Por exemplo, este meio de fornecimento de parâmetro possibilita calcular com melhor precisão o consumo de combustível do veículo como um todo.

Exemplos

[0090] Os exemplos mostrados a seguir têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.

Exemplo 1 - Diferencial Liyre para Eixos Elétricos Auxiliares de Implementos Rodoviários

[0091] Neste exemplo, foi desenvolvido um dispositivo para acoplamento e/ou desacoplamento das ações de um motor elétrico em um eixo de implemento rodoviário, que compreende um conjunto diferencial livre para aplicação em eixos elétricos de implementos rodoviários.

[0092] O conjunto diferencial livre desta concretização da invenção é aplicável a implementos rodoviários, como semirreboques, dotados de eixos elétricos e foi desenvolvido para desacoplar a tração auxiliar proveniente do motor elétrico acoplado ao eixo elétrico em momentos em que não há demanda por tração elétrica auxiliar. Do mesmo modo, quando há demanda por tração auxiliar, o diferencial livre acopla às engrenagens do dito eixo de forma a fornecer torque auxiliar ou helper proveniente do motor elétrico do eixo elétrico.

[0093] O conjunto diferencial livre desta concretização da invenção foi alocado junto ao conjunto do motor elétrico do eixo elétrico de um implemento, mais especificamente alocado junto ao conjunto redutor (9) e ao motor elétrico do eixo elétrico, dispostos na parte central do eixo. Esta alocação na parte central do eixo, selado por uma carcaça, proporciona que o dispositivo se mantenha protegido das intempéries externas junto ao conjunto redutor (9) e ao motor elétrico, bem como proporciona um sensoriamento melhor e mais preciso, através da proteção dada aos sensores pela carcaça do conjunto redutor. Desta forma, as necessidades de manutenção do dispositivo são reduzidas, uma vez que estão protegidos dentro da estrutura que aloja o conjunto redutor (9) e o motor elétrico.

[0094] Um dos objetivos desta concretização da presente invenção é proporcionar um meio para desacoplar de forma controlada e segura a engrenagem (7) do diferencial (6). Foi realizada uma mancalização da referida engrenagem (7) ao diferencial (6) e ao sistema de engate - garfo de transmissão de movimento (4) + capa de acoplamento (5). Esse sistema de engate utiliza garfos (4) em diferenciais em caixas de transmissão, que por um sinal enviado pelo sistema de controle com base nos dados de um sensor de identificação do acoplamento (8.1 ) ou do desacoplamento (8.2), em uma situação de necessidade, ocorre uma pressão pneumática no atuador (1 ) cilindro pneumático, que desloca o garfo (4), realizando o acoplamento entre o diferencial (6) e a engrenagem (7) por meio da capa de acoplamento (5), transmitindo torque. As figuras 1 e 2 mostram vistas em corte de concretizações da invenção. As figuras 3 e 4 mostram concretizações do diferencial (6). As figuras 5 e 6 mostram concretizações do diferencial (6) associado à engrenagem (7) por rolamentos, o que permite que girem livremente um em relação ao outro quando a capa de acoplamento (5) não está acoplada a ambos simultaneamente. A figura 7 mostra uma concretização do sistema de engate.

[0095] Conforme ilustrado pela figura 25, em períodos de acoplamento (A) do conjunto diferencial livre ao eixo, o sistema desta concretização opera em sincronia com inputs oriundos de sensores que integram o implemento rodoviário, bem como o encontro das rotações do motor elétrico com as engrenagens do eixo é sincronizado, a fim de que o acoplamento seja realizado de forma suave e adequada, evitando ou minimizando interferências no movimento da CVC e para que a performance não seja afetada, proporcionando maior ganho em economia de combustível.

[0096] Este sincronismo de rotações é muito vantajoso para o funcionamento correto do sistema. Nesta concretização, um algoritmo do sistema de controle atua para controlar as ações do sistema no acoplamento/desacoplamento de modo que evite interferências na velocidade do veículo como um todo para que o veículo trator não “perca marcha” e para que o ganho em economia de combustível seja sempre otimizado.

[0097] A alocação do diferencial livre junto ao conjunto redutor e ao motor elétrico traz como vantagens proporcionar o desacoplamento da maioria dos componentes de forma que os componentes com maior rotação são desativados, o controle eletrônico de acoplamento/desacoplamento de forma a controlar a sincronização das rotações no acoplamento.

[0098] O conjunto diferencial livre do dispositivo da presente invenção proporciona diversas vantagens, como desacoplamento da tração auxiliar ao eixo elétrico em situações não favoráveis ao uso da tração auxiliar, como em manobras, trechos planos, outras situações previamente definidas, etc., aumento da vida útil dos componentes e redução da temperatura do óleo lubrificante.

[0099] As figuras 8 e 9 mostram concretizações da presente invenção em sua carcaça, a qual é associada aos semi-eixos do eixo do implemento rodoviário, e a qual compreende ainda uma base para fixação do motor auxiliar. [0100] As figuras 10 a 24 mostram concretizações de componentes da presente invenção, onde o diferencial (6) é livre para girar sem interferência com a engrenagem (7) graças aos rolamentos. Ainda, o diferencial (6) é dotado de uma roda dentada (6.1 ) que é associável à capa de acoplamento (5), em que quando a capa de acoplamento (5) é deslocada e acoplada à engrenagem (7), esta transmite torque entre a engrenagem (7) e o diferencial (6) e, desta forma, transmite torque entre o motor auxiliar e o eixo.

[0101] A figura 25 apresenta um gráfico com as etapas de funcionamento da presente invenção, onde as velocidades do eixo e do motor são mostradas em uma escala de 0 a 100 u.v. (unidades de velocidade), enquanto a potência do motor auxiliar é mostrada em uma escala de 0 a 100 u.p. (unidades de potência). Conforme pode ser visto no gráfico da figura 25, o período de acoplamento (A) é iniciado ao se dar partida no motor auxiliar, de modo que sua velocidade sobe até atingir a mesma velocidade do eixo, ou uma velocidade equivalente, enquanto o eixo de movimentação (2) é estimulado pelo atuador (1 ), sendo deslocado e movendo o garfo (4), que inicia o acoplamento da capa de acoplamento (5) à engrenagem (7), sem que a capa de acoplamento (5) perca o acoplamento com o diferencial (6). Quando a rotação do motor e do eixo estão sincronizadas e a engrenagem (7) está acoplada ao diferencial (6), com base também no sinal enviado pelos sensores de identificação do acoplamento (8.1 ) e do desacoplamento (8.2), se encerra o período de acoplamento (A) e se inicia o período de trabalho (T), onde o motor auxiliar gera sua potência de trabalho, tanto para fornecimento de tração ao eixo, quanto para regeneração de energia e carregamento das baterias.

[0102] Quando não há mais a necessidade de transferência de potência/torque/rotação entre motor e eixo, ou quando o sistema de controle do veículo emitir um comando para o desacoplamento do motor auxiliar, é encerrado o período de trabalho (T) e iniciado o período de desacoplamento (D), onde é reduzida a potência do motor auxiliar para aliviar a carga entre os dentes dos engrenamentos. Quando a potência do motor é zerada ou próxima de zero, o atuador (1 ) para de empurrar o eixo de movimentação (2), que retoma à sua posição original por ação da mola de retorno (3), trazendo consigo a capa de acoplamento (5), que desacopla a roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) e a engrenagem (7), encerrando o período de desacoplamento (D). Dessa forma, a rotação da engrenagem (7) não interage mais com a rotação do diferencial (6), por estarem conectados apenas por rolamentos.

[0103] As figuras 26 a 31 mostram peças e componentes do estado da técnica, que mostram engrenagens coroa (que são acopladas aos redutores de motores) sempre conectadas ao diferencial do eixo, ou seja, no mínimo por um par de engrenamento sempre acoplado, mesmo sem necessidade de transmissão de torque entre eles, o que gera uma interferência ao movimento do veículo, que acarretaria aumento do consumo de energia/combustível. A presente invenção permite o desacoplamento entre o diferencial (6) e a engrenagem (7) que é acoplada ao conjunto redutor (9) do motor auxiliar, permitindo desabilitar todo o sistema de engrenamentos do motor, sedo a engrenagem (7) mancalizada no diferencial por meio de rolamentos, permitindo que haja movimento livre e relativo entre os mesmos quando a capa de acoplamento (5) está desacoplada.

[0104] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes e alternativas, abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir.

Claims

28 Reivindicações

1. Dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento entre eixo de implementos rodoviários e ao menos um motor auxiliar, em que o motor auxiliar é disposto junto ao eixo do implemento rodoviário, o referido dispositivo caracterizado por compreender ao menos um mecanismo que acopla e/ou desacopla a transmissão de torque entre ao menos um motor auxiliar e um conjunto diferencial livre do eixo, em que o acoplamento e/ou desacoplamento se dá em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo conjunto diferencial livre compreender: a. um diferencial (6) dotado de ao menos uma roda dentada (6.1 ); e b. ao menos uma engrenagem (7) conectada com rotação independente ao diferencial (6) por meio de ao menos um conjunto de rolamentos, em que a engrenagem (7) é acoplada a ao menos um conjunto redutor (9) do motor auxiliar.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo mecanismo que acopla e/ou desacopla a transmissão de torque compreender: a. ao menos um atuador (1 ) conectado com ao menos um eixo de movimentação (2); b. ao menos um garfo de transmissão de movimento (4) conectado ao eixo de movimentação (2); c. ao menos uma capa de acoplamento (5) associada ao garfo de transmissão de movimento (4) compreendendo movimento rotativo em relação ao garfo de transmissão de movimento (4); e d. a capa de acoplamento (5) é acoplada à roda dentada (6.1 ) do conjunto diferencial livre.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo diferencial (6) ser associável à engrenagem (7) por meio da capa de acoplamento (5), transmitindo torque e rotação entre o diferencial (6) e a engrenagem (7) um ao outro.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender ao menos um sensor de identificação de estado (8) associável a ao menos uma extremidade do eixo de movimentação (2), o referido sensor de identificação de estado (8) alimenta o sistema de controle com parâmetros captados sobre a posição do eixo de movimentação (2).

6. Método de controle do acoplamento e/ou desacoplamento entre um eixo de implementos rodoviários e ao menos um motor auxiliar disposto junto ao eixo, o referido método caracterizado por compreender um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento entre eixo e motor auxiliar dotado de um conjunto diferencial livre e um sistema de controle do dispositivo, em que o referido método compreende as etapas de: a. envio de um primeiro sinal do sistema de controle para um atuador (1 ) do dispositivo, acionando ao menos um conjunto diferencial livre quando a rotação do motor auxiliar estiver sincronizada à rotação do eixo, durante um período de acoplamento (A) iniciado por um comando do veículo de acionamento do motor auxiliar; b. deslocamento de um eixo de movimentação (2) do dispositivo pelo atuador (1 ) a partir de uma posição inicial, transmitindo o movimento do referido eixo de movimentação (2) para uma capa de acoplamento (5) através de um garfo de transmissão de movimento (4), em que deslocamento da capa de acoplamento (5) se dá em movimento coaxial a uma roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) do conjunto diferencial livre do dispositivo, engrenando a capa de acoplamento (5) a uma engrenagem (7) que é acoplada ao conjunto redutor (9) do motor auxiliar; c. envio de um segundo sinal do sistema de controle ao atuador (1 ) do dispositivo, retomando o eixo de movimentação (2) à posição inicial, durante um período de desacoplamento (D) iniciado por um novo comando do veículo de desacionamento do motor auxiliar; e d. retorno do eixo de movimentação (2) à posição inicial, transmitindo o movimento do referido eixo de movimentação (2) para uma capa de acoplamento (5) através do garfo de transmissão de movimento (4), em que o deslocamento da capa de acoplamento (5) em movimento coaxial a uma roda dentada (6.1 ) do diferencial (6) do conjunto diferencial livre do dispositivo desengrena a capa de acoplamento (5) da engrenagem (7), interrompendo interação entre o motor auxiliar e o eixo, encerrando o período de desacoplamento (D).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender uma etapa inicial de recebimento de ao menos um parâmetro de posição de um eixo de movimentação (2) do dispositivo pelo sistema de controle do dispositivo, em função do recebimento de um comando do veículo, o referido parâmetro de posição enviado ao sistema de controle por ao menos um sensor de identificação de estado (8) associável a ao menos uma extremidade do eixo de movimentação (2).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender as seguintes etapas que encerram o período de acoplamento (A) e iniciam o período de trabalho (T): a. o acoplamento entre a engrenagem (7) e o diferencial (6) dado pela capa de acoplamento (5); e b. recebimento, pelo sistema de controle do dispositivo, de ao menos um novo parâmetro de posição do eixo de movimentação (2), enviado ao sistema pelo sensor identificação de estado (8).

9. Implemento rodoviário compreendendo ao menos um eixo associado a ao menos um motor auxiliar dotado de um conjunto redutor (9) associado a um diferencial, caracterizado pelo diferencial ser um conjunto diferencial livre, ser associado ao eixo e ser associado a ao menos um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de transmissão de torque entre o referido motor auxiliar e o eixo, em que o acoplamento e/ou desacoplamento se dá em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.

10. Eixo auxiliar para implemento rodoviário alimentado por energia de maneira regenerativa caracterizado por compreender ao menos um motor auxiliar dotado de um conjunto redutor (9) que é associado ao eixo auxiliar através de ao menos um conjunto diferencial livre, o referido diferencial sendo associado a ao menos um dispositivo de acoplamento e/ou desacoplamento de transmissão de torque entre o referido motor auxiliar e o eixo, em resposta a ao menos um sinal enviado por um sistema de controle do dispositivo.