BR102015014138A2 - unidade propulsora híbrida para veículos a motor com dispositivos de engate em lados opostos da máquina elétrica - Google Patents

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BR102015014138A2
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shaft
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differential
coupling device
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Andrea Piazza
Fabio Pesola
Gianluigi Pregnolato
Marco Garabello
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C R F Società Consortile Per Azioni
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    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
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Abstract

unidade propulsora híbrida para veículos a motor com dispositivos de engate em lados opostos da máquina elétrica. é descrita uma unidade propulsora híbrida que compreende um motor de combustão interna (e), e uma caixa de engrenagens (c) tendo um eixo primário (3) que pode ser conectado ao eixo (5) do motor de combustão interna (e) através de um dispositivo de embreagem (6). a caixa de engrenagens (c) compreende um eixo secundário (7) com um pinhão de saída (9) engatado com uma primeira engrenagem de coroa (10) de um diferencial (d), cujo invólucro (11) está rigidamente conectado ao invólucro (2) da caixa de engrenagens (c). a unidade propulsora compreende ainda uma máquina elétrica (m) adaptada para funcionar tanto como um motor elétrico como um gerador elétrico, tendo um eixo (16) conectado por meio de uma transmissão a uma segunda engrenagem de coroa (19) do diferencial (d). na transmissão de conexão, disposta entre o eixo (16) da máquina elétrica (m) e a segunda engrenagem de coroa (19) do diferencial (d), existe um dispositivo de engate (25) que pode ser acionado por meio de um atuador de controle eletrônico. o eixo (16) da máquina elétrica (m) está conectado ao eixo (5) do motor de combustão interna (e), no lado oposto à caixa de engrenagens, por meio de uma correia transmissão incluindo uma correia sem fim (30), engatada a uma primeira polia (31) conectada ao eixo (16) da máquina elétrica (m) e a uma segunda polia (32) conectada ao eixo (5) do motor de combustão interna (e). há um segundo dispositivo de engate (34) disposto entre o eixo (16) da máquina elétrica (m) e a dita primeira polia (31). os primeiro e segundo dispositivos de engate (25, 34) estão dispostos coaxialmente em relação ao eixo da máquina elétrica, respectivamente em lados opostos em relação à máquina elétrica (m).

Description

UNIDADE PROPULSORA HÍBRIDA PARA VEÍCULOS A MOTOR COM DISPOSITIVOS DE ENGATE EM LADOS OPOSTOS DA MÁQUINA ELÉTRICA
[001] A presente invenção refere-se a uma unidade propulsora híbrida para veículos a motor, do tipo que compreende: - Um motor de combustão interna; e - Uma caixa de engrenagens, incluindo: - Pelo menos um eixo primário, que pode ser conectado ao virabrequim do veículo a motor por meio de um dispositivo de embreagem; - Pelo menos um eixo secundário, cuja linha central fica disposta paralelamente à, e a uma certa distância da, linha central do referido eixo primário, e que suporta e impulsiona um pinhão de saída; - Uma pluralidade de pares de engrenagens correspondendo a uma pluralidade de relações de marchas para a frente, no qual as engrenagens de um par estão rigidamente conectadas em rotação em relação ao dito eixo primário ou em relação ao citado eixo secundário, e as engrenagens do outro par podem girar livremente respectiva mente em relação ao eixo secundário ou em relação ao eixo primário; e - Uma pluralidade de dispositivos de seleção de engrenagem para realizar o acoplamento, em rotação, de cada uma das referidas engrenagens que giram livremente com o eixo no qual estão montadas;
[002] Em que a referida unidade compreende ainda: - Um diferencial tendo uma primeira engrenagem de coroa que se engata com o referido pinhão de saída do dito eixo secundário da caixa de engrenagens; e - Uma máquina elétrica adaptada para operar tanto como um motor elétrico como um gerador elétrico, tendo um invólucro rigidamente conectado a uma estrutura de suporte da dita unidade propulsora, e um eixo conectado por meio de uma transmissão a uma segunda engrenagem de coroa do referido diferencial.
[003] Uma unidade propulsora híbrida do tipo acima mencionado é conhecida, por exemplo, a partir do documento EP 1.868.832 Bl. Os documentos DE 10.2009.0566366 Al e US 2002/065163 Al também descrevem uma unidade propulsora híbrida do tipo acima referido, compreendendo também um dispositivo de engate, disposto, na transmissão de conexão, entre o eixo da máquina elétrica e a acima citada segunda engrenagem de coroa do diferencial, e meios para acionar o dito dispositivo de engate. [001] Também deve ser notado que no pedido de patente europeu EP 13.153.802 (já depositado, mas ainda não publicado na data de prioridade do presente invento), o Requerente propôs uma unidade propulsora do tipo acima referido, com o dispositivo de engate disposto entre o eixo da máquina elétrica e a segunda engrenagem de coroa do diferencial, onde, além disso, a máquina elétrica possui um eixo conectado ao eixo do motor de combustão interna, na extremidade deste último oposta à extremidade conectada à caixa de engrenagens, por meio de uma transmissão por correia incluindo uma correia sem fim, engatada a uma primeira polia conectada ao eixo da máquina elétrica e uma a segunda polia conectada ao eixo do motor de combustão interna. Este documento também ilustra um segundo dispositivo de engate disposto entre a segunda polia e o eixo do motor de combustão interna. Alternativamente, este documento também menciona a possibilidade de prover o segundo dispositivo de engate em uma posição disposta entre a referida primeira polia e o eixo da máquina elétrica.
[004] O objetivo da presente invenção é prover uma unidade propulsora híbrida tendo uma estrutura simples e pequenas dimensões globais, que é eficaz, confiável, e de operação versátil.
[005] Visando alcançar o objetivo acima, o objeto da invenção é uma unidade propulsora híbrida do tipo acima especificado, com o dispositivo de engate disposto entre o eixo da máquina elétrica e a segunda engrenagem de coroa do diferencial, a unidade caracterizando-se ainda pelo fato de que: - A máquina elétrica tem um eixo conectado ao eixo do motor de combustão interna, na extremidade deste último oposta à extremidade conectada à caixa de engrenagens, por meio de uma transmissão por correia incluindo uma correia sem fim, engatada a uma primeira polia conectada ao eixo da máquina elétrica e a uma segunda polia conectada ao eixo do motor de combustão interna; - Um segundo dispositivo de engate (34) está disposto entre o eixo (16) da máquina elétrica (M) e a dita primeira polia (31); e - Os ditos primeiro e segundo dispositivos de engate (25, 34) estão ambos dispostos coaxialmente com o eixo da máquina elétrica, em cada um dos lados opostos em relação à máquina elétrica (M).
[006] A conexão direta entre o eixo do motor de combustão interna e o eixo da máquina elétrica torna possível prover, por exemplo, uma função da máquina elétrica, como BAS (Be/t A/ternator Starter - Partida do Alternador por Correia), ou seja, como um gerador acionado pelo motor ou como um motor elétrico de partida do motor de combustão interna.
[007] Em uma forma de incorporação preferida, o acima mencionado dispositivo de engate e o segundo dispositivo de engate são dispositivos de engate de embreagem, providos com meios de acionamento compreendendo um atuador eletromagnético ou eletro-hidráulico e uma unidade eletrônica para controle dos atuadores.
[008] A ativação dos dispositivos de engate é controlada independentemente pela unidade de controle eletrônico do veículo a motor, de acordo com um programa pré-estabelecido, em função dos parâmetros de operação do motor e do veículo a motor.
[009] A utilização do dispositivo de engate na conexão entre o diferencial e a máquina elétrica permite que a conexão seja feita nas condições de operação em que isto é desejado, aproveitando a eficiência do sistema.
[010] Em uma variante, a transmissão acima, que conecta o eixo da máquina elétrica à acima citada segunda engrenagem de coroa do diferencial, inclui uma engrenagem para acionar um eixo de transmissão conectado a um eixo adicional do veículo.
[011] A provisão, na unidade de acordo com a invenção, de uma engrenagem para acionar um eixo de transmissão conectado a um outro eixo do veículo, permite uma aplicação eficiente em veículos com tração nas quatro rodas. A citada engrenagem para acionar o eixo de transmissão conectado ao eixo adicional do veículo pode estar disposta, por exemplo, entre a segunda engrenagem de coroa do diferencial e o dispositivo de engate, ou então, alternativamente, entre o dispositivo de engate e o eixo da máquina elétrica. No primeiro caso, o torque da máquina elétrica é compartilhado entre o eixo dianteiro e o eixo traseiro, de um modo idêntico ao que ocorre para o torque do motor de combustão interna, porém neste último caso as funções da máquina elétrica são independentes da distribuição do torque do motor de combustão interna, e pode ser previsto ainda que 100% do torque do motor de combustão interna seja transmitido para o eixo dianteiro do veículo a motor, e 100% do torque do motor elétrico seja transmitido para o eixo traseiro.
[012] Em uma outra forma de incorporação, a transmissão acima mencionada, que conecta o eixo da máquina elétrica à citada segunda engrenagem de coroa do diferencial inclui pelo menos um salto de redução de engrenagem constituído por uma transmissão por correia.
[013] Outras características da invenção serão indicadas nas reivindicações independentes anexas, que formam parte integrante da descrição da invenção.
[014] A invenção será agora ilustrada com referência aos desenhos anexos, que são providos puramente a título de exemplo não limitativo, nos quais; - A figura 1 é uma vista esquemática de uma primeira forma de incorporação de uma unidade propulsora que foi já proposta pelo Requerente no pedido de patente europeu EP 13.153.802 (já depositado, mas ainda não publicado na data de prioridade da presente invenção); - A figura 2 é uma vista esquemática de uma variante da unidade propulsora da figura 1, já proposta igualmente pelo presente Requerente no pedido de patente europeu EP 13.153.802; - As figuras 3 a 11 ilustram variantes que não prevêem os dispositivos auxiliares do veículo a motor associado à unidade de motor de acordo com a principal característica do presente invento; entretanto, a descrição destas variantes é útil na medida em que elas incluem características que também podem ser adotadas no caso da presente invenção; - A figura 12 mostra uma forma de incorporação com dispositivos auxiliares controlados pela correia de transmissão, que conecta diretamente o eixo da máquina elétrica com o eixo do motor de combustão interna, de acordo com o que já está previsto no pedido de patente europeu EP 13,153.802; e - A figura 13 ilustra uma forma de incorporação de acordo com a presente invenção.
[015] Nas figuras 1 a 13, as partes em comum são designadas pelos mesmos números de referência. Nas ditas figuras, o número 1 indica como um todo uma unidade propulsora híbrida para veículos a motor, compreendendo um motor de combustão interna E, uma caixa de engrenagens C, um diferencial D e uma máquina elétrica M.
[016] De acordo com o estado da técnica convencional, a caixa de engrenagens C possui um invólucro 2 tendo montado de modo rotativo, no seu interior, através de rolamentos 4, um eixo primário 3. O eixo primário pode ser conectado ao eixo 5 do motor E por meio de um dispositivo de embreagem 6 de qualquer tipo conhecido. Além disso, um eixo secundário 7 está montado rotativamente, através de mancais rolantes 8, no interior do invólucro 2 da caixa de engrenagens C. A linha central do eixo secundário 7 é paralela à, e está disposta a uma certa distância da, linha central do eixo primário 3.
[017] Naturalmente, ainda que os desenhos anexos mostrem uma caixa de engrenagens de tipo convencional, que inclui um único eixo primário e um único eixo secundário, a invenção pode ser aplicada a qualquer outra configuração conhecida da caixa de engrenagens, incluindo, em particular, as configurações que contemplam dois eixos primários coaxiais que podem ser conectados seletivamente ao virabrequim por meio de um dispositivo de dupla embreagem, possuindo qualquer número de eixos secundários.
[018] Voltando à configuração ilustrada nos desenhos, a título de exemplo, o eixo primário 3 e o eixo secundário 7 impulsionam pares de engrenagens que se acoplam em conjunto para prover uma pluralidade de relações de marchas para a frente. Uma engrenagem de cada par está rigidamente conectada ao eixo que a impulsiona, enquanto que a outra engrenagem de cada par está montada de modo a girar livremente no respectivo eixo.
[019] No caso do exemplo ilustrado, a primeira relação de transmissão é obtida por um par de engrenagens que inclui uma engrenagem II conectada rigidamente ao eixo primário 3, e uma engrenagem 12 montada de modo a girar livremente em torno do eixo secundário 7, A segunda relação de transmissão é obtida por meio de uma engrenagem III rigidamente conectada ao eixo primário 3, e uma engrenagem 112 montada de maneira a girar livremente em torno do eixo secundário 7. As terceira, quarta, quinta e sexta relações de transmissão são obtidas por meio de pares de engrenagens incluindo engrenagens III1, IV1, VI, VII rigidamente conectadas ao eixo secundário 7, e engrenagens 1112, IV2, V2 e VI2 correspondentes montadas de modo a girarem livremente em torno do eixo primário 3.
[020] Mais uma vez de acordo com o estado da técnica conhecida, os eixos primário e secundário 3, 7 suportam e impulsionam dispositivos de seleção Sl/2, S3/4 e S5/6 para conectar seletiva mente, em rotação, cada uma das engrenagens 12, 112, III2, IV2, V2, VI2 que podem girar livremente aos respectivos eixos que as impulsionam.
[021] A caixa de engrenagens C compreende ainda um terceiro eixo (não visível nos desenhos) que impulsiona, girando livremente, uma engrenagem de reversão e um dispositivo de seleção para conectar a dita engrenagem em rotação com o respectivo eixo, de maneira a transmitir o movimento de rotação do eixo primário 3 para o eixo secundário 7 com uma reversão da direção de rotação.
[022] O eixo secundário 7 impulsiona um pinhão de saída 9 acoplado com uma primeira engrenagem de coroa 10 do diferencial D. O diferencial D, que tem uma estrutura de tipo já conhecido, possui um invólucro 11 rigidamente conectado ao invólucro 2 da caixa de engrenagens C, e tem dois eixos de saída 12, 13 para transmitir do movimento para as engrenagens do veículo a motor através de juntas universais de velocidade constante 14. A engrenagem de coroa 10 está rigidamente conectada à engrenagem que move e suporta o diferencial, a qual está montada rotativamente no interior do invólucro 11 por meio de rolamentos 15.
[023] A máquina elétrica M está adaptada para funcionar tanto como um motor elétrico como um gerador elétrico, de acordo com as condições de operação. Na forma de incorporação ilustrada na figura 1, a máquina elétrica M compartilha as linhas centrais dos dois eixos de saída 12, 13 do diferencial D, e é axialmente atravessada pelo seu eixo, indicado peio numeral 16. Por sua vez, o eixo 16 é oco e é atravessado axialmente pelo eixo de saída 13 do diferencial D, de modo a permitir que a máquina elétrica M fique disposta de maneira alinhada com o diferencial D. O invólucro 17 da máquina elétrica M está rigidamente conectado ao invólucro 11 do diferencial D e, eventual mente, também à estrutura do motor de combustão interna E. O eixo 16 da máquina elétrica M é suportado rotativamente no interior do invólucro 17 por meio de rolamentos 18.
[024] O eixo 16 da máquina elétrica M está conectado em rotação com uma segunda engrenagem de coroa 19 do diferencial D, rigidamente conectada à engrenagem de suporte do diferencial. No caso da figura 1, a conexão entre o eixo 16 da máquina elétrica Mea engrenagem de coroa 19 do diferencial D é obtida por um salto de redução de engrenagem duplo, obtido por meio de um primeiro par de engrenagens 20, 21 e um segundo par de engrenagens 22, 19. A engrenagem 20 está rigidamente conectada ao eixo 16 da máquina elétrica M, enquanto que as engrenagens 21, 22 são suportadas e impulsionadas por dois eixos 23, 24 alinhados um com o outro, que podem ser conectados por meio de um dispositivo de engate 25, o qual, no caso do exemplo ilustrado, é um dispositivo de embreagem controlado por um atuador eletromagnético 26, que por sua vez é acionado por uma unidade de controle eletrônico U (ilustrada esquematicamente apenas na figura 1). O atuador também pode ser de tipo eletro-hidráulico, ou de qualquer outro tipo conhecido. O dispositivo de engate também pode ser de qualquer outro tipo conhecido. Os dois eixos 23, 24 estão montados rotativamente, através de rolamentos 27, no interior de um invólucro 28 da transmissão de redução de engrenagem, a qual está rigidamente conectada ao invólucro 11 do diferencial D e ao invólucro 17 da máquina elétrica M.
[025] Com referência ao exemplo específico ilustrado, o dispositivo de engate 25 e o atuador eletromagnético 26 podem ser obtidos de qualquer maneira conhecida. Por estas razões, os detalhes de construção dos referidos elementos não são aqui ilustrados, inclusive para tornar os desenhos mais simples e de compreensão mais fácil.
[026] Finalmente, os cilindros do motor estão indicados como um todo por CY, estando dispostos verticalmente na condição em que a unidade está montada no veículo a motor. Por conseguinte, as vistas ilustradas nas figuras 1 a 4 são vistas planas de topo, com referência à disposição na qual a unidade propulsora está montada no veículo a motor. Tipicamente, a unidade está montada na parte frontal do veículo a motor, em associação com as rodas dianteiras do veículo.
[027] A máquina elétrica M funciona como um motor elétrico ou como um gerador, de acordo com as condições de operação do motor e do veículo a motor. Em particular, são possíveis os seguintes modos de operação diferentes: - Impulsionamento elétrico (motor de combustão interna E desligado e caixa de engrenagens em ponto morto); - Impulsionamento híbrido (motor de combustão interna ligado e caixa de engrenagens com uma marcha engatada); e - Recuperação de energia durante a frenagem (motor de combustão interna ligado e caixa de engrenagens em ponto morto, ou embreagem 6 desengatada entre o motor de combustão interna e a caixa de engrenagens).
[028] A máquina elétrica M pode, além disso, ser utilizada como um motor elétrico para preencher a falha do torque fornecido pelo motor de combustão interna para as rodas do veículo, durante a mudança de marcha.
[029] Finalmente, o dispositivo de engate 25 permite o desacoplamento da máquina elétrica M em condições de funcionamento nas quais a sua intervenção não for necessária.
[030] Conforme mencionado, a figura 1 dos desenhos anexos refere-se a uma solução já proposta pelo Requerente no pedido de patente europeu EP 13.153.802 (já depositado, mas ainda não publicado na data de prioridade da presente invenção). Nesta solução, é provida uma conexão direta do eixo 16 da máquina elétrica M com o eixo 5 do motor de combustão interna E, na extremidade do motor E oposta àquela que está conectada à caixa de engrenagens C. Para este efeito, no exemplo ilustrado, é provida uma transmissão por correia auxiliar 29, incluindo uma correia sem fim 30 acoplada a uma primeira polia 31 impulsionada pelo eixo 16 da máquina elétrica Mea uma segunda polia 32 impulsionada pelo eixo 33, que pode ser conectado ao eixo 5 do motor de combustão interna por meio de um dispositivo de engate 34, como por exemplo um dispositivo do tipo acionado eletromagneticamente ou de qualquer outro tipo conhecido. Um dispositivo de engate deste tipo está descrito e ilustrado, por exemplo, no documento EP 1.529.957 Al apresentado em nome do presente Requerente.
[031] A transmissão por correia 29 e o dispositivo de engate 34 permitem a conexão direta do eixo do motor de combustão interna com o eixo da máquina elétrica M, para prover, por exemplo, uma função de BAS (Be/t A/ternator Starter - Partida do Alternador por Correia) da máquina elétrica, isto é, como um gerador acionado pelo motor ou como um motor elétrico de partida do motor de combustão interna.
[032] Na situação em que vai ser dada a partida no motor de combustão interna, o dispositivo de engate 25 é desengatado e o dispositivo de engate 34 é engatado.
[033] Na situação em que há geração de corrente, com o veículo ainda parado, o motor de combustão interna é ligado, o dispositivo de engate 25 é desengatado e o dispositivo de engate 34 é engatado.
[034] Nos veículos equipados com um dispositivo do tipo para-e-segue (stop-and-gò), em que o motor de combustão interna desliga automaticamente quando o veículo está estacionário, a máquina elétrica M faz com que seja possível manter os dispositivos auxiliares sob controle, com a correia 30 funcionando (tal como o compressor do sistema de ar condicionado). Nesta condição, o dispositivo de engate 34 é desengatado.
[035] A figura 2 ilustra uma variante, que também já foi proposta anteriormente no pedido de patente europeu EP 13.153.802, que difere da primeira forma de incorporação da figura 1, onde a máquina elétrica M tem sua linha central disposta paralelamente às, e a uma certa distância das, linhas centrais dos eixos de saída 12, 13 do diferencial D. Neste caso, a conexão entre o eixo 16 da máquina elétrica Mea segunda engrenagem de coroa 19 do diferencial D é obtida por meio de três saltos de redução de engrenagem. Um primeiro salto é obtido através do par de engrenagens 35, 36. Um segundo salto é obtido por meio do par de engrenagens 37, 21, e um terceiro salto é obtido através do par de engrenagens 22, 19. A engrenagens 36, 37 são impulsionadas por um eixo oco 40 montado de maneira a girar livremente no interior do invólucro 28, através de rolamentos 41. O eixo oco 40 é atravessado pelo eixo de saída 13 do diferencial D. Na forma de incorporação da figura 3, as engrenagens 21, 22 estão dispostas conforme descrito com referência à figura 1, em associação com os eixos 23, 24 que podem ser conectados juntos por meio do dispositivo de engate 25 controlado eletromagneticamente.
[036] A figura 3 ilustra uma forma de incorporação que não constitui o objeto da presente invenção. No entanto, a descrição desta forma de incorporação é útil para a compreensão da presente invenção. A solução da figura 3 tem em comum com as soluções das figuras 1 e 2 tanto a provisão de um dispositivo de engate 25 entre a máquina elétrica Meo diferencial D, como a provisão de uma conexão, obtida por exemplo por meio da transmissão por correia 29, entre o eixo da máquina elétrica Meo eixo 5 do motor de combustão interna E, no lado oposto à caixa de engrenagens.
[037] A principal diferença em relação às soluções das figuras 1 e 2 reside no fato de que, no caso da figura 3, a transmissão que conecta o eixo 16 da máquina elétrica M com a engrenagem de coroa 19 do diferencial D inclui um salto de redução de engrenagem constituído por uma transmissão por correia 50. No exemplo ilustrado, a transmissão por correia 50 constitui um primeiro salto de redução de engrenagem. Ele compreende uma correia 51 engatada a uma polia 52 conectada ao eixo 16 da máquina elétrica M. Além disso, a correia 51 está engatada a uma polia 53 conectada ao eixo oco 40, já descrito com referência à figura 2. A jusante da transmissão por correia 50, a transmissão permanece idêntica àquela da figura 2, com os dois pares de engrenagens 37, 21 e 22, 19, com as engrenagens 21 e 22 dispostas coaxialmente e conectadas pelo dispositivo de engate 25.
[038] A provisão da transmissão entre a máquina elétrica e o diferencial, com pelo menos um salto de redução de engrenagem constituído por uma transmissão por correia, permite uma elevada flexibilidade no posicionamento da máquina elétrica, representando assim uma vantagem considerável, sobretudo em veículos a motor de tamanho reduzido.
[039] Evidentemente, a configuração e a disposição da transmissão por correia podem ainda ser diferentes daquelas ilustradas a título de exemplo na figura 3. Por exemplo, o número total de saltos de redução de engrenagem pode ser diferente de três, e a transmissão por correia 50 pode ser utilizada para um salto de redução de engrenagem subsequente ao primeiro. Em teoria, seria também possível colocar a máquina elétrica alinhada com o diferencial, tal como na solução da figura 1, e utilizar a transmissão por correia 50 para conectar o eixo da máquina elétrica com um eixo paralelo situado a uma determinada distância, estando por sua vez conectado a uma engrenagem engatada com a engrenagem de coroa 19 do diferencial.
[040] Deve ser notado, além disso, que uma outra diferença em relação à figura 2 reside no fato de que, na figura 3, a máquina elétrica M é suportada, em uma posição fora da linha central em relação ao diferencial D, diretamente pela estrutura do motor de combustão interna E, por meio de uma estrutura de suporte H de qualquer tipo, que está ilustrada esquematicamente no desenho.
[041] A figura 4 ilustra um exemplo de uma forma de incorporação da invenção. Uma primeira diferença em comparação com a forma de incorporação da figura 3 reside no fato de que, neste caso, as engrenagens 21, 22 estão diretamente conectadas juntas, ambas estando rigidamente conectadas a um eixo comum 23, enquanto que o dispositivo de engate 25, com o atuador eletromagnético 26 associado, está disposto entre o eixo 16 da máquina elétrica Mea polia 52 da transmissão por correia 50, em uma posição coaxial com a máquina elétrica M.
[042] Ainda no caso da figura 4, o dispositivo de engate 34 não está disposto entre o eixo 5 do motor de combustão interna e a polia 32 da transmissão por correia 29. Neste caso, o dispositivo de engate 34, provido com um atuador eletromagnético 34a, está disposto entre o eixo da máquina elétrica Mea polia 31 da transmissão por correia 29. Por conseguinte, na forma de incorporação da figura 4, os dois dispositivos de engate 25 e 34 são ambos coaxiais ao eixo 16 da máquina elétrica M, e estão dispostos em lados opostos em relação à máquina elétrica M.
[043] Na solução da Figura 4, a polia 31 e a polia 52 estão montadas nos respectivos eixos ocos coaxiais nas extremidades opostas do eixo da máquina elétrica M, e estão conectados a esta última por meio dos dispositivos de engate 34 e 25. As polia 31, neste caso, está disposta axialmente entre a máquina elétrica e o dispositivo de engate 34.
[044] Cada um dos atuadores 26 e 34a é controlado pela unidade de controle eletrônico U (ver figura 1), com base nas condições de operação do motor E.
[045] A figura 5 mostra uma outra variante, que não constitui o objeto da presente invenção, tendo o dispositivo de engate 25 disposto entre as engrenagens 21 e 22, como na figura 3, e o dispositivo de engate 34 disposto entre o eixo 16 da máquina elétrica M e a polia 31, como na figura 4. Neste caso, no entanto, o conjunto do dispositivo de engate 34 com o atuador 34a está disposto axialmente entre a polia 31 e a máquina elétrica M. Esta última característica também pode ser adotada na forma de incorporação de acordo com a invenção, ilustrada na figura 4, [046] A figura 6 ilustra uma forma de incorporação adicional da presente invenção. Nesta variante, a transmissão entre o eixo 16 da máquina elétrica Meo diferencial D compreende um redutor R tendo um invólucro 54 rigidamente conectado ao invólucro do diferencial D, adaptado para prover dois saltos de redução de engrenagem. O primeiro salto é provido por meio de uma engrenagem 55 conectada a um eixo, que por sua vez está conectado diretamente ao eixo 16 da máquina elétrica M, no seu prolongamento. A engrenagem 55 engata-se com uma engrenagem 56 de um eixo 58, que é paralelo ao eixo 13 do diferencial e ao eixo 16 da máquina elétrica, ficando disposto em uma posição intermediária entre eles. Uma engrenagem 57 também está conectada ao eixo 58, que se engata com a segunda engrenagem de coroa 19 do diferencial D, que neste caso é impulsionada por uma engrenagem conectada a um eixo oco 19', que por sua vez está conectado ao suporte da unidade propulsora do diferencial, ficando disposto coaxialmente em relação ao eixo 13 do diferencial.
[047] A figura 7 mostra uma outra forma de incorporação da presente invenção. Neste caso, ao contrário da figura 6, a máquina elétrica M está montada coaxialmente com o diferencial D, como na figura 1. Por conseguinte, no caso da figura 7, tal como na figura 1, o eixo 16 é um eixo oco atravessado pelo eixo de saída 13 do diferencial. Mais uma vez, no caso da variante da figura 7, a transmissão entre a máquina elétrica Meo diferencial D corresponde aos dois saltos de redução de engrenagem finais da figura 4, com os pares de engrenagens 37, 21 e 22, 19 e com as engrenagens 21, 22 diretamente conectadas juntas através de um eixo comum 23.
[048] A variante da figura 8 não faz parte da presente invenção, porque o dispositivo de engate 25 está disposto entre as engrenagens 21, 22.
[049] A figura 9 ilustra uma outra forma de incorporação da invenção, que difere daquela da figura 7 porque a segunda engrenagem de coroa 19 do diferencial é impulsionada por uma engrenagem conectada a um eixo oco 19', que por sua vez está conectado ao suporte da unidade propulsora do diferencial e está disposto coaxialmente em relação ao eixo 13 do diferencial (como na figura 6).
[002] As figuras 10 e 11 mostram variantes que não preveem a característica principal que constitui o objeto da invenção, mas apresentam características adicionais que também podem, em qualquer caso, ser adotadas no caso da presente invenção. Essas figuras referem-se a duas formas de incorporação diferentes adaptadas para ser aplicadas a veículos com tração nas quatro rodas, em que a transmissão que conecta o eixo 16 da máquina elétrica M à segunda roda de coroa 19 do diferencial D inclui uma engrenagem para impulsionar um eixo de transmissão conectado a um outro eixo (no exemplo, o eixo traseiro) do veículo. Esta conexão com um outro eixo do veículo também pode ser adotada no caso do presente invento.
[050] Ambos os exemplos das figuras 10 e 11 referem-se ao caso de uma máquina elétrica M disposta coaxialmente em relação aos eixos 12, 13 do diferencial, com dois saltos de redução de engrenagem constituídos pelos pares de engrenagens 37, 21 e 22, 19, e com o dispositivo de engate 25 disposto entre as duas engrenagens coaxiais 21, 22.
[051] No caso da figura 10, a engrenagem para acionar o eixo de transmissão conectado a um eixo adicional do veículo é uma engrenagem cônica 59, disposta, na transmissão, entre a segunda engrenagem de coroa 19 do diferencial D e o dispositivo de engate 25. A engrenagem 59 está montada no eixo 24 e se engata com uma engrenagem cônica 60 tendo sua linha central ortogonal à linha central do eixo 24. A engrenagem cônica 60 está rigidamente conectada ao eixo de transmissão 61, o qual transmite força para o outro eixo do veículo, de preferência através de uma junta 62 de qualquer tipo conhecido.
[052] No caso da figura 11, a engrenagem para acionar o eixo de transmissão conectado a um eixo adicional do veículo é uma engrenagem cônica 59, disposta, na transmissão, entre o dispositivo de engate 25 e o eixo 16 da máquina elétrica Μ. A engrenagem 59 está montada no eixo 23 e se engata com uma engrenagem cônica 60 tendo sua linha central ortogonal à linha central do eixo 23. A engrenagem cônica 60 está rigidamente conectada ao eixo de transmissão 61, que transmite força para o outro eixo do veículo através uma junta 62.
[053] No caso da figura 10, o torque da máquina elétrica é compartilhado entre o eixo dianteiro e o eixo traseiro, de um modo idêntico ao que ocorre no caso do torque do motor de combustão interna, enquanto que, no caso da figura 11, as funções da máquina elétrica são independentes da distribuição do torque do motor de combustão interna, e pode ser previsto inclusive que 100% do torque do motor de combustão interna é transmitido para o eixo dianteiro do veículo a motor, e 100% do torque da máquina elétrica é transmitido para o eixo traseiro.
[054] As figuras 12 e 13 mostram variantes que não prevêem a característica principal que constitui o objeto da invenção, mas apresentam características adicionais que também podem, em qualquer caso, ser adotadas no caso da presente invenção. Nestas variantes, a correia de transmissão 29 controla um ou mais dispositivos auxiliares do veículo a motor, tais como, por exemplo, um compressor CO de um sistema de ar condicionado e uma fonte de pressão negativa VS para o sistema de frenagem.
[055] No caso da figura 12, a transmissão por correia auxiliar 29 está engatada nas polias 63, 64 para acionamento dos referidos dispositivos auxiliares.
[056] No caso da figura 13, que ilustra uma forma de incorporação da presente invenção, a polia 32 da transmissão por correia 29 está conectada em rotação com uma polia 65 que controla, por meio de uma transmissão por correia 66 adicional, os dispositivos auxiliares CO e VS. A transmissão por correia 66 conecta a polia 65 a uma polia 67 conectada a um eixo tubular 68 coaxial com o eixo tubular 16 da máquina elétrica (nas figuras 10 e 11, a máquina elétrica é coaxial com os eixos 12, 13 do diferencial). O eixo 68 está conectado ao eixo 16 por meio de um dispositivo de engate 69.
[057] O uso da transmissão por correia 29 para controle dos dispositivos auxiliares também pode ser prevista no caso da presente invenção [058] É claro que, sem prejuízo ao princípio da invenção, os detalhes de construção e as formas de incorporação podem variar amplamente em relação ao que foi aqui descrito e ilustrado, puramente a título de exemplo, sem fugir do escopo da presente invenção.

Claims (8)

1, Unidade propulsora híbrida para veículos a motor com dispositivos de engate em lados opostos da máquina elétrica, compreendendo: - Um motor de combustão interna (E); e - Uma caixa de engrenagens (C), incluindo: - Pelo menos um eixo primário (3), que pode ser conectado ao virabrequim (5) do veículo a motor por meio de um dispositivo de embreagem (6); - Pelo menos um eixo secundário (7) cuja linha central é paralela a, e fica a uma certa distância da, linha central do referido eixo primário (3), que impulsiona um pinhão de saída (9); - Uma pluralidade de pares de engrenagens (II, 12, III, 112, III1, III2, IV1, IV2, VI, V2, VII, VI2) correspondendo a uma pluralidade de relações de marchas para a frente (I, II, III, IV, V, VI), na qual uma das engrenagens de cada par está conectada rigidamente, em rotação, em relação a um dos referidos eixos primário ou secundário (3, 7), e a outra engrenagem pode girar livremente em relação ao outro referido eixo secundário ou primário; e - Uma pluralidade de dispositivos de seleção de engrenagem (Sl/2, S3/4, S5/6) para acoplarem, em rotação, cada uma das referidas engrenagens que giram livremente com o eixo na qual estão montadas; A referida unidade compreendendo ainda: - Um diferencial (D) tendo uma primeira engrenagem de coroa (10) que se engata com o dito pinhão de saída (9) do citado eixo secundário (7) da caixa de engrenagens (C); - Uma máquina elétrica (M) adaptada para operar tanto como um motor elétrico ou como um gerador elétrico, tendo um invólucro (17) rigidamente conectado a uma estrutura de suporte da dita unidade propulsora, e um eixo (16) conectado por meio de uma transmissão a uma segunda engrenagem de coroa (19) do referido diferencial; - Um primeiro dispositivo de engate (25) disposto, na referida transmissão de conexão, entre o eixo (16) da máquina elétrica (M) e a acima referida segunda engrenagem de coroa (19) do diferencial (D); e - Meios (26) para acionar o referido dispositivo de engate; A dita unidade propulsora híbrida sendo caracterizada pelo fato de que: - A máquina elétrica (M) possui um eixo (16) conectado ao eixo (5) do motor de combustão interna (E), na sua extremidade oposta à extremidade conectada à caixa de engrenagens (C), por meio de uma correia transmissão (29) incluindo uma correia sem fim (30), engatada a uma primeira polia (31) conectada ao eixo (16) da máquina elétrica (M) e a uma segunda polia (32) conectada ao eixo (5) do motor de combustão interna (E); - Há um segundo dispositivo de engate (34) disposto entre o eixo (16) da máquina elétrica (M) e a dita primeira polia (31); e - Os ditos primeiro e segundo dispositivos de engate (25, 34) estão ambos dispostos coaxialmente em relação ao eixo da máquina elétrica, respectiva mente em lados opostos em relação à máquina elétrica (M).
2. Unidade propulsora híbrida, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido primeiro dispositivo de engate (25) e o citado segundo dispositivo de engate são dispositivos de acoplamento de embreagem (25, 34) providos com meios de acionamento compreendendo um atuador eletromagnético ou eletro-hidráulico (26, 34a) e um unidade eletrônica (U) para o controle do referido atuador (26, 34a).
3. Unidade propulsora híbrida, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida primeira polia (31) ser montada em um eixo oco coaxial ao eixo (16) da máquina elétrica (M) e conectada a ela por meio do referido segundo dispositivo de engate (34).
4. Unidade propulsora híbrida, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato da referida primeira polia (31) ficar disposta axialmente entre a máquina elétrica (M) e o referido segundo dispositivo de engate (34).
5. Unidade propulsora híbrida, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato do referido segundo dispositivo de engate (34) ficar disposto axialmente entre a máquina elétrica (M) e a dita primeira roldana (31).
6. Unidade propulsora híbrida, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida transmissão, que conecta o eixo (16) da máquina elétrica (M) à referida segunda engrenagem de coroa (19) do diferencial (D), incluir pelo menos um salto de redução de engrenagem constituído por uma transmissão por correia (50).
7. Unidade propulsora híbrida, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida transmissão, que conecta o eixo (16) da máquina elétrica (M) à referida segunda engrenagem de coroa (19) do diferencial (D), incluir uma engrenagem (59) para impulsionar um eixo de transmissão conectado a um eixo adicional do veículo.
8. Unidade propulsora híbrida, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender um ou mais dispositivos auxiliares do veículo a motor, tais como, por exemplo, um compressor (CO) para um sistema de ar condicionado e uma fonte de pressão negativa (VS) para o sistema de frenagem, onde a referida transmissão por correia (29) controla esses ditos dispositivos auxiliares.
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 16/06/2015, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS